2021高考化學考點突破訓練：8-4難溶電解質的沉淀溶解平衡

重點突破鎖定高考熱點探究規(guī)律方法考點1溶度積常數(shù)及應用1.溶度積和離子積以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)為例：溶度積離子積概念沉淀溶解的平衡常數(shù)溶液中有關離子濃度冪的乘積符號KspQc表達式Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的濃度都是平衡濃度Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的濃度是任意濃度應用推斷在確定條件下沉淀能否生成或溶解①Qc>Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出②Qc＝Ksp：溶液飽和，處于平衡狀態(tài)③Qc<Ksp：溶液未飽和，無沉淀析出2.Ksp的影響因素(1)內因：難溶物質本身的性質，這是主要打算因素。(2)外因。①濃度：加水稀釋，平衡向溶解方向移動，但Ksp不變。②溫度：絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過程，上升溫度，平衡向溶解方向移動，Ksp增大。③其他：向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應生成更難溶物質或更難電離物質或氣體的離子時，平衡向溶解方向移動，但Ksp不變。題組訓練1．在25℃時，F(xiàn)eS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。下列有關說法中正確的是()A．25℃時，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度B．25℃時，飽和CuS溶液中Cu2＋的濃度為1．3×10－36mol·L－1C．向物質的量濃度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀生成D．除去某溶液中的Cu2＋，可以選用FeS作沉淀劑解析1L溶液中溶解的CuS的質量為eq\r(1.3)×10－18×96g，同理1L溶液中溶解的ZnS的質量為eq\r(1.3)×10－12×97g，所以CuS的溶解度小于ZnS的溶解度，A、B項錯誤；FeS的Ksp大于ZnS，所以C選項應只有ZnS生成；D選項依據(jù)沉淀的轉化，溶度積大的FeS可以轉化為溶度積小的CuS。答案D2．在t℃時，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。又知t℃時AgCl的Ksp＝4×10－10，下列說法不正確的是()A．在t℃時，AgBr的Ksp為4.9×10－13B．在AgBr飽和溶液中加入NaBr固體，可使溶液由c點變到b點C．圖中a點對應的是AgBr的不飽和溶液D．在t℃時，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常數(shù)K≈816解析依據(jù)圖中c點的c(Ag＋)和c(Br－)可得該溫度下AgBr的Ksp為4.9×10－13，A項正確。在AgBr飽和溶液中加入NaBr固體后，c(Br－)增大，溶解平衡逆向移動，c(Ag＋)減小，故B項錯。在a點時Qc＜Ksp，故為AgBr的不飽和溶液，C項正確。選項D中K＝c(Cl－)/c(Br－)＝Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)，代入數(shù)據(jù)得K≈816，D項正確。答案B3．已知25℃時，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，向100mL該條件下的CaSO4飽和溶液中加入400mL0.01mol·L－1Na2SO4溶液，下列敘述正確的是()A．溶液中析出CaSO4固體沉淀，最終溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))比原來的大B．溶液中無沉淀析出，溶液中c(Ca2＋)、c(SOeq\o\al(2－,4))都變小C．溶液中析出CaSO4固體沉淀，溶液中c(Ca2＋)、c(SOeq\o\al(2－,4))都變小D．溶液中無沉淀析出，但最終溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))比原來的大解析本題是一道考查沉淀溶解平衡的圖象題。由題意知，Ksp(CaSO4)＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝3.0×10－3×3.0×10－3＝9×10－6，CaSO4飽和溶液中c(Ca2＋)＝c(SOeq\o\al(2－,4))＝3.0×10－3mol·L－1。加入400mL0.01mol·L－1Na2SO4溶液后，c(Ca2＋)＝eq\f(3.0×10－3×0.1,0.5)＝6×10－4(mol·L－1)，c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(3.0×10－3×0.1＋0.01×0.4,0.5)＝8.6×10－3(mol·L－1)，Qc＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝6×10－4×8.6×10－3＝5.16×10－6<Ksp，所以沒有沉淀(CaSO4固體)析出，但溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))變大了，c(Ca2＋)變小了，故只有D項正確。答案D4．(1)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，則將AgCl放在蒸餾水中形成飽和溶液，溶液中的c(Ag＋)是多少？(已知eq\r(1.8)＝1.3)(2)已知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，則將Mg(OH)2放入蒸餾水中形成飽和溶液，溶液的pH為多少？(已知eq\r(3,36)＝3.3)(3)在0.01mol·L－1的MgCl2溶液中，逐滴加入NaOH溶液，剛好毀滅沉淀時，溶液的pH是多少？當Mg2＋完全沉淀時，溶液的pH為多少？解析(1)由AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)知c(Ag＋)＝c(Cl－)所以Ksp(AgCl)＝1.8×10－10＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝c2(Ag＋)，解得c(Ag＋)＝1.3×10－5mol·L－1(2)由Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝eq\f(cOH－,2)·c2(OH－)解得c(OH－)＝3.3×10－4mol·L－1所以c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝3.0×10－11mol·L－1所以pH＝10.5(3)由Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.01·c2(OH－)c(OH－)＝4.2×10－5mol·L－1c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝2.4×10－10mol·L－1所以pH＝9.6，即當pH＝9.6時，開頭毀滅Mg(OH)2沉淀。由于一般認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5mol·L－1時，沉淀已經(jīng)完全。故Mg2＋完全沉淀時有：1×10－5·c2(OH－)＝1.8×10－11所以c(OH－)＝1.34×10－3mol·L－1c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝7.46×10－12mol·L－1所以pH＝11.1答案(1)1.3×10－5mol·L－1(2)10.5(3)9.611.15．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12，現(xiàn)在向0.001mol·L－1K2CrO4和0.01mol·L－1KCl混合液中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液，通過計算回答(已知eq\r(19)＝4.36)：(1)Cl－、CrOeq\o\al(2－,4)誰先沉淀？(2)剛毀滅Ag2CrO4沉淀時，溶液中Cl－濃度是多少？(設混合溶液在反應中體積不變)解析由Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)得c(Ag＋)＝eq\f(KspAgCl,cCl－)＝eq\f(1.8×10－10,0.01)mol·L－1＝1.8×10－8mol·L－1。由Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(2－,4))，得c(Ag＋)＝eq\r(\f(KspAg2CrO4,cCrO\o\al(2－,4)))＝eq\r(\f(1.9×10－12,0.001))mol·L－1＝4.36×10－5mol·L－1，生成AgCl沉淀需c(Ag＋)小于生成Ag2CrO4沉淀時所需c(Ag＋)，故Cl－先沉淀。剛開頭生成Ag2CrO4沉淀時，c(Cl－)＝eq\f(KspAgCl,cAg＋)＝eq\f(1.8×10－10,4.36×10－5)mol·L－1＝4.13×10－6mol·L－1。答案(1)Cl－先沉淀(2)4.13×10－6mol·L－1歸納總結沉淀溶解平衡圖象題的解題策略1．溶解平衡曲線類似于溶解度曲線，曲線上任一點都表示飽和溶液，曲線上方的任一點均表示過飽和，此時有沉淀析出，曲線下方的任一點，均表示不飽和。2．從圖象中找到數(shù)據(jù)，依據(jù)Ksp公式計算得出Ksp的值。3．比較溶液的Qc與Ksp的大小，推斷溶液中有無沉淀析出。4．涉及Qc的計算時，所代入的離子濃度確定是混合溶液中的離子濃度，因此計算離子濃度時，所代入的溶液體積也必需是混合液的體積?？键c2難溶電解質的溶解平衡的應用1.沉淀的生成(1)原理。若Qc大于Ksp，難溶電解質的沉淀溶解平衡向左移動，生成沉淀。(2)方法。①調整溶液pH法：使雜質離子轉化為氫氧化物沉淀。②加沉淀劑法：如除去溶液中的Cu2＋、Hg2＋，可加入Na2S、H2S等作為沉淀劑。2．沉淀的溶解(1)原理。當Qc小于Ksp，使難溶電解質的沉淀溶解平衡向右移動，沉淀會溶解。(2)方法。①酸堿溶解法：如難溶于水的CaCO3溶于鹽酸中。②發(fā)生氧化還原反應使沉淀溶解：如CuS溶于硝酸中，HgS溶解度更小，只能用王水使其溶解。③生成協(xié)作物使沉淀溶解：向沉淀體系中加入適當協(xié)作劑，使溶液中的某些離子生成穩(wěn)定的協(xié)作物，減小其濃度，從而使沉淀溶解。如AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)、Ag＋＋2NH3(加氨水)=[Ag(NH3)2]＋，此法對用酸堿法不能溶解的難溶電解質尤其具有重要意義。3．沉淀的轉化(1)實質。沉淀溶解平衡的移動。若難溶電解質類型相同，則Ksp較大的沉淀易于轉化為Ksp較小的沉淀。(2)應用。利用此原理可以解釋自然界的某些現(xiàn)象及在工業(yè)上進行廢水處理、物質的制備等。如鍋爐除水垢：[CaSO4(s)Na2CO3,CaCO3(s)鹽酸,Ca2＋(aq)]其反應如下：CaSO4＋Na2CO3CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O。題組訓練6.(2022·南昌模擬)化工生產(chǎn)中常用MnS(s)作沉淀劑除去含Cu2＋廢水中的Cu2＋，其反應原理為：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列有關該反應的推理不正確的是()A．該反應達到平衡時：c(Cu2＋)＝c(Mn2＋)B．CuS的溶解度比MnS的溶解度小C．向平衡體系中加入少量Cu(NO3)2(s)后，c(Mn2＋)變大D．該反應的平衡常數(shù)表達式：K＝eq\f(KspMnS,KspCuS)解析A項，反應達平衡時c(Mn2＋)、c(Cu2＋)保持不變，但不愿定相等；B項，MnS(s)能夠轉化為CuS(s)，說明CuS比MnS更難溶；C項，向平衡體系中加入少量Cu(NO3)2固體后，平衡向正反應方向移動，c(Mn2＋)變大；D項，該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq\f(cMn2＋·cS2－,cCu2＋·cS2－)＝eq\f(KspMnS,KspCuS)。答案A7．(2022·昆明一中月考)在pH為4～5的環(huán)境中，Cu2＋、Fe2＋不能生成沉淀，而Fe3＋幾乎完全沉淀。工業(yè)上制取CuCl2是將濃鹽酸用蒸汽加熱到80℃左右，再漸漸加入粗氧化銅(含雜質FeO)，充分攪拌使之溶解，欲除去溶液中的雜質離子，下列方法正確的是()A．加入純Cu將Fe2＋還原B．向溶液中加入(NH4)2S使Fe2＋沉淀C．直接加水加熱使雜質離子水解除去D．在溶液中通入Cl2，再加入CuO粉末調整pH為4～5解析A項，Cu與Fe2＋不反應；B項，引入新雜質，且Cu2＋轉化為CuS；C項，直接加水加熱Cu2＋也會發(fā)生水解；D項，通入Cl2，把Fe2＋氧化為Fe3＋，再加入CuO調整pH為4～5，使Fe3＋沉淀完全即可。答案D8．海水中含有豐富的鎂資源。某同學設計了從模擬海水中制備MgO的試驗方案：注：溶液中某種離子的濃度小于1.0×10－5mol/L，可認為該離子不存在；試驗過程中，假設溶液體積不變。Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12下列說法正確的是()A．沉淀物X為CaCO3B．濾液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋C．濾液N中存在Mg2＋、Ca2＋D．步驟②中若改為加入4.2gNaOH固體，沉淀物Y為Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物解析本題考查對海水制備MgO的試驗方案的分析，意在考查考生運用化學原理分析化學工藝流程的力氣。加入NaOH溶液，HCOeq\o\al(－,3)與OH－反應生成COeq\o\al(2－,3)，此時c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝0.011×0.001＝1.1×10－5>Ksp(CaCO3)，c(Mg2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝0.050×0.001＝5×10－5>Ksp(MgCO3)，由于Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3)，因此先生成CaCO3沉淀，生成沉淀后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp(CaCO3)/c(Ca2＋)＝4.96×10－7<1×10－5，因此COeq\o\al(2－,3)完全沉淀，則無MgCO3沉淀生成，A項對；濾液M中c(Ca2＋)＝0.010mol/L，c(Mg2＋)＝0.050mol/L，B項錯；濾液M加NaOH固體調整pH＝11，此時c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.050×(10－3)2＝5×10－8>Ksp[Mg(OH)2]，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(10－3)2＝1×10－8<Ksp[Ca(OH)2]，因此只有Mg(OH)2沉淀生成，而無Ca(OH)2沉淀生成，生成沉淀后溶液中c(Mg2＋)＝Ksp[Mg(OH)2]/c2(OH－)＝5.61×10－6<1×10－5，因此Mg2＋完全沉淀，故濾液N中只有Ca2＋而無Mg2＋，C項錯；若改為加入4.2gNaOH固體，則c(OH－)＝0.105mol/L，則c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.050×(0.105)2＝5.51×10－4＞Ksp[Mg(OH)2]，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(0.105)2＝1.10×10－4>Ksp[Ca(OH)2]，由于Ksp[Mg(OH)2]<Ksp[Ca(OH)2]，則先生成Mg(OH)2沉淀，并且沉淀完全，生成沉淀后溶液中c(OH－)＝0.105－0.05×2＝0.005(mol/L)，此時c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(0.005)2＝2.5×10－7<Ksp[Ca(OH)2]，故無Ca(OH)2沉淀生成，D項錯。答案A9．(2022·廣東)難溶性雜鹵石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有________和________以及未溶雜鹵石。(2)用化學平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K＋的緣由：_____________________________________________。(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入________溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入________溶液調濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K＋的浸出濃度與溶浸時間的關系見下圖。由圖可得，隨著溫度上升，①____________________，②______________。(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生：CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)已知298K時，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，求此溫度下該反應的平衡常數(shù)K(計算結果保留三位有效數(shù)字)。解析(1)加入飽和Ca(OH)2溶液，c(Ca2＋)、c(OH－)增大，使雜鹵石溶解產(chǎn)生的Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)形成沉淀：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=CaSO4↓，所以濾渣的主要成分中有Mg(OH)2和CaSO4以及未溶雜鹵石。(2)由于發(fā)生(1)中所述的離子反應，使c(Mg2＋)、c(SOeq\o\al(2－,4))減小，雜鹵石的溶解平衡向溶解的方向移動，從而能浸出K＋。(3)雜質離子有Ca2＋、OH－，應加入稍過量的K2CO3溶液，使Ca2＋形成CaCO3：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓。將CaCO3濾出后，再加入稀H2SO4溶液調濾液pH至中性：H＋＋OH－=H2O，COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O。(4)由圖可知，隨溫度上升，達到溶解平衡所需的時間變短，同一時間內K＋的浸出濃度漸漸增大。(5)方法一：CaSO4(s)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5①CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9②①－②得：CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)則K＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq\f(4.90×10－5,2.80×10－9)＝1.75×104方法二：CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9得：c(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaCO3,c1Ca2＋)①CaSO4(s)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(KspCaSO4,c2Ca2＋)②又由于同一浸出液中c(Ca2＋)相同，故c1(Ca2＋)＝c2(Ca2＋)③由①②③式得：K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝1.75×104。答案(1)Mg(OH)2CaSO4(二者位置互換也正確)(2)加入Ca(OH)2溶液后，生成Mg(OH)2、CaSO4沉淀，溶液中Mg2＋濃度減小，使平衡右移(3)K2CO3H2SO4(4)①溶浸達到平衡的時間縮短②平衡時K＋的浸出濃度增大(其他合理答案也可以)(5)解：CaSO4(s)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)Ksp(CaSO4)＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq\f(4.90×10－5,2.80×10－9)＝1.75×104名師究錯易錯追根溯源挑戰(zhàn)高考滿分【典例】某溫度下，F(xiàn)e(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，轉變溶液的pH，金屬陽離子的濃度變化如圖所示。下列推斷錯誤的是()A．Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(O