高中化学 第三章 水溶液中离子平衡 重难点十二 难溶电解质的溶解平衡与沉淀的转化（含解析）新人教版选修4.doc

重难点十二 难溶电解质的溶解平衡与沉淀的转化1沉淀溶解平衡（1）定义： 一定温度下，难溶电解质ambn(s)难溶于水，但在水溶液中仍有部分an+和bm-离开固体表面溶解进入溶液，同时进入溶液中的an+和bm-又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，an+和bm- 的沉淀与ambn固体的溶解达到平衡状态，称之为达到沉淀溶解平衡状态ambn固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：ambn(s)man+(aq)+nbm-(aq)（2）特征：难溶电解质在水中建立起来的沉淀溶解平衡和化学平衡、电离平衡等一样，符合平衡的基本特征，满足平衡的变化基本规律特征如下：逆：可逆过程；等：沉积和溶解速率相等；动：动态平衡；定：离子浓度一定(不变)；变：改变温度、浓度等条件，沉淀溶解平衡会发生移动直到建立一个新的沉淀溶解平衡 2影响沉淀溶解平衡的因素（1）内因：难溶性电解质本身的性质；（2）外因：浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解方向移动；温度：多数难溶性电解质溶解于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动特例：ca(oh)2随着温度的升高溶解度减小，即升高温度，平衡向沉淀的方向移动同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动；化学反应：向沉淀溶解平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动。3溶度积常数ksp(或溶度积)难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，离子浓度保持不变(或一定)各离子浓度幂的乘积是一个常数，这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积，用符号ksp表示即：ambn(s)man+(aq)+nbm-(aq)ksp=an+mbm-n例如：常温下沉淀溶解平衡：agcl(s) ag+(aq)+cl-(aq)，ksp(agcl)=ag+cl-=1.810-10常温下沉淀溶解平衡：ag2cro4(s) 2ag+(aq)+cro42-(aq)，ksp(ag2cro4)=ag+2cro42-=1.110-124溶度积ksp的性质（1）溶度积ksp的大小和平衡常数一样，它与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关，离子浓度的改变可使溶解平衡发生移动，而不能改变溶度积ksp的大小（2）溶度积ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力的大小相同类型的难溶电解质的ksp越小，溶解度越小，越难溶于水；反之ksp越大，溶解度越大如：ksp(agcl)=1.810-10；ksp(agbr)=5.010-13；ksp(agi)=8.310-17因为：ksp(agcl)ksp(agbr)ksp(agi)，所以溶解度：ksp(agcl)ksp(agbr)ksp(agi)不同类型的难溶电解质，不能简单地根据ksp大小，判断难溶电解质溶解度的大小5溶度积的应用（1）溶度积规则：判断一定条件下沉淀能否生成或溶解对于ambn(s)man+(aq)+nbm-(aq)平衡状态：溶度积ksp=an+mbm-n任意时刻：离子积qc=an+mbm-nqc与ksp的关系溶液性质有无沉淀析出aqcksp过饱和有沉淀析出bqc=ksp饱和沉淀溶解平衡cqcksp不饱和无沉淀析出（2）溶度积的应用：判断有无沉淀生成：已知溶度积求离子浓度利用离子积判断离子共存6沉淀反应的应用（1）沉淀的生成：应用：用于除杂或提纯；方法：a、调ph；如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调ph至78，fe3+3nh3h2o=fe(oh)3+3nh4+b、加沉淀剂如：沉淀cu2+、hg2+等，以na2s、h2s做沉淀剂，cu2+s2-=cus，hg2+s2-=hgs（2）沉淀的溶解：原理：根据勒夏特列原理，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动；方法：设法不断移去平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动（3）沉淀的转化： 沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动，通常一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀，这两种难溶物的溶解能力差别越大，这种转化的趋势就越大如：在zns的溶解平衡体系中加入cuso4溶液，可以使其转化为更难溶的cus沉淀，这说明溶解度znscus转化的方程式可以表示为zns(s)+cu2+(aq)cus(s)+zn2+(aq)；【重难点点睛】工业生产中除杂的注意事项：（1）利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次沉淀生成的反应进行得越完全越好（2）不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去一般认为残留在溶液中的离子浓度小于110-5mol/l时，沉淀已经完全（3）由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质。【重难点指数】 【重难点考向一】 影响沉淀溶解平衡的因素【例1】把ca(oh)2放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡ca(oh)2(s)ca2+(aq)+2oh-(aq)下列说法正确的是()a恒温下向溶液中加cao，溶液的ph升高b给溶液加热，溶液的ph升高c向溶液中加入na2co3溶液，其中固体质量增加 d向溶液中加入少量naoh固体，ca(oh)2固体质量不变【答案】c【解析】a恒温下向溶液中加入cao，发生cao+h2o=ca(oh)2，仍为饱和溶液，ph不变，故a错误；b给溶液加热，ca(oh)2的溶解度降低，氢氧根离子的浓度减小，所以溶液ph减小，故b错误；c加入na2co3溶液，发生ca2+co32-=caco3，则其中固体质量增加，故c正确；d加入少量的naoh固体，oh-浓度增大，平衡向逆方向移动，则ca(oh)2的固体增多，故d错误；故选c。【重难点点睛】考查难溶电解质的溶解平衡问题，侧重于饱和溶液特点以及溶解平衡移动的影响因素的考查，具体分析：分析：a恒温下向溶液中加入cao，仍为饱和溶液，浓度不变；bca(oh)2的溶解度随温度的升高而降低；c加入na2co3溶液，平衡向正反应方向移动；d加入少量的naoh固体，平衡向逆反应方向移动。【重难点考向二】 溶度积的定义及其影响因素【例2】下列说法正确的是()a在一定温度下的agcl水溶液中，ag+和cl-浓度的乘积是一个常数bagcl的ksp=1.810-10mol2l-2，在任何含agcl固体的溶液中，c(ag+)=c(cl-)且ag+与cl-浓度的乘积等于1.810-10mol2l-2c温度一定时，当溶液中ag+和cl-浓度的乘积等于ksp值时，此溶液为agcl的饱和溶液d向饱和agcl水溶液中加入少量盐酸，ksp值变大【答案】c【名师点睛】考查难溶电解质的溶度积ksp的意义以及影响因素，具体分析：a在一定温度下的agcl的饱和水溶液中，ksp=c(ag+)c(cl-)是一个常数；bagcl的ksp=1.810-10mol2l-2，在任何含agcl固体的溶液中，c(ag+)不一定等于c(cl-)，如氯化钠溶液中c(ag+)c(cl-)，但ag+与cl-浓度的乘积等于1.810-10；c温度一定时，根据浓度熵qc=ksp值时，此溶液为agcl的饱和溶液；dksp值只与温度有关，温度不变ksp值不变。【重难点考向三】 溶度积的计算【例3】已知常温时，mg(oh)2的溶度积常数ksp=5.610-12，取适量的mgcl2溶液，加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡，测得ph=12.0，则下列说法不正确的是()a所得溶液中的c(h+)=1.010-12moll-1b所加的烧碱溶液ph=12.0c所得溶液中由水电离产生的c(oh-)=1.010-12moll-1d所得溶液中的c(mg2+)=5.610-8moll-1【答案】b【名师点睛】考查难溶电解质的溶解平衡的相关计算和判断，具体分析：a根据c (h+)=10-phmoll-1计算；b根据烧碱与mgcl2溶液反应生成沉淀，消耗了naoh溶液；c溶液中由水电离产生的c(oh-)水=c (h+)水=10-phmoll-1；d先根据水的离子积常数求出c(oh-)，然后再溶度积计算。【重难点考向四】沉淀的转化【例4】25时，5种银盐的溶度积常数(ksp)分别是：agclag2so4ag2sagbragi1.810-101.410-56.310-507.710-138.5110-16下列说法正确的是()a氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大b将硫酸银溶解于水后，向其中加入少量硫化钠溶液，不能得到黑色沉淀c在5ml1.810-5mol/l的nacl溶液中，加入1滴(1ml约20滴)1.010-3mol/l的agno3溶液，能观察到白色沉淀d将浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中，可以有少量白色固体生成【答案】d【解析】a氯化银、溴化银和碘化银的溶度积依次减少，结构相似，溶度积越小，溶解度越小，故a错误；b硫化银的溶度积比硫酸银小，将硫酸银溶解于水后，向其中加入少量硫化钠溶液，可得到黑色沉淀，故b错误；cc(cl-)=1.810-5mol/l，c(ag+)=1.010-3mol/l，则c(cl-)c(ag+)=1.810-5mol/l1.010-3mol/l1.810-10(mol/l)2，不能析出沉淀，故c错误；d将浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中，如满足c(cl-)c(ag+)1.810-10，则可生成沉淀，故d正确；故选d。【名师点睛】考查难溶电解质的溶解平衡问题，注意根据溶度积计算，理解溶度积的意义，比较溶解度与溶度积之间的关系。【重难点考向五】除杂流程综合分析【例5】海水中含有丰富的镁资源某同学设计了从模拟海水中制备mgo的实验方案：模拟海水中的离子浓度(mol/l)na+mg2+ca2+cl-hco3-0.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某种离子的浓度小于1.010-5mol/l，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变已知：ksp(caco3)=4.9610-9；ksp(mgco3)=6.8210-6；kspca(oh)2=4.6810-6；kspmg(oh)2=5.6110-12下列说法正确的是()a沉淀物x为caco3 b滤液m中存在mg2+，不存在ca2+c滤液n中存在mg2+、ca2+d步骤中若改为加入4.2gnaoh固体，沉淀物y为ca(oh)2和mg(oh)2的混合物【答案】a【解析】a步骤，从题给的条件，可知n(naoh)=0.001mol，即n(oh-)=0.001mol依据离子反应“先中和、后沉淀、再其他”的反应规律，当1l模拟海水中，加入0.001molnaoh时，oh-恰好与hco3-完全反应：oh-+hco3-=co32-+h2o，生成0.001molco32-由于ksp(caco3)ksp(mgco3)，生成的co32-与水中的ca2+反应生成caco3沉淀ca2+co32-=caco3所以沉淀物x为caco3，故a正确；b由于co32-只有0.001mol，反应生成caco3所消耗的ca2+也只有0.001mol，滤液中还剩余c(ca2+)=0.010moll-1滤液m中同时存在着ca2+和mg2+，故b错误；c步骤，当滤液m中加入naoh固体，调至ph=11(即poh=3)时，此时滤液中c(oh-)=110-3moll-1则qca(oh)2=c(ca2+)(10-3)2=0.010(10-3)2=10-8kspca(oh)2，无ca(oh)2生成；qmg(oh)2=c(mg2+)(10-3)2=0.050(10-3)2=510-8kspmg(oh)2，有mg(oh)2沉淀生成；又由于kspmg(oh)2=c(mg2+)(10-3)2=5.610-12，c(mg2+)=5.610-610-5，无剩余，滤液n中不存在mg2+，故c错误；d步骤中若改为加入4.2gnaoh固体，则n(naoh)=0.105mol，与0.05molmg2+反应：mg2+2oh-=mg(oh)2，生成0.05molmg(oh)2，剩余0.005moloh-；由于qca(oh)2=c(ca2+)(oh-)2=0.010(0.005)2=2.510-7kspca(oh)2，所以无ca(oh)2沉淀析出，沉淀物y为mg(oh)2沉淀，故d错误；故选a。【名师点睛】以模拟海水中制备mgo的实验方案为背景，结合考查有关溶度积的概念及应用；步骤，加入0.001molnaoh时，oh-恰好与hco3-完全反应，生成0.001molco32-由于ksp(caco3)ksp(mgco3)，生成的co32-与水中的ca2+反应生成caco3沉淀，滤液m中同时存在着ca2+和mg2+；步骤，当滤液m中加入naoh固体，调至ph=11(即poh=3)时，此时滤液中c(oh-)=110-3moll-1；根据溶度积可判断无ca(oh)2生成，有mg(oh)2沉淀生成。【重难点考向六】沉淀溶解平衡曲线分【例6】硫化汞(hgs)难溶于水，在自然界中呈红褐色，常用于油画颜料、印泥等某温度时，hgs在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示下列说法正确的是()a向硫化汞的浊液中加入硫化钠溶液，硫化汞的ksp减小b图中a点对应的是饱和溶液c向c点的溶液中加入0.1moll-1hg(no3)2，则c(s2-)减小d升高温度可以实现c点到b点的转化【答案】c【解析】a溶液的温度不变，则ksp不变，故a错误；ba点为不饱和溶液，故b错误；c温度一定，则难溶物质的溶度积一定，根据c(s2-)=知，汞离子浓度增大，则硫离子浓度减小，故c正确；d升高温度，促进硫化汞的电离，所以汞离子和硫离子浓度都增大，故d错误；故选c。【名师点睛】考查难溶电解质的溶解平衡问题，题目难度中等，注意把握题给图象曲线的意义，明确溶度积常数只与温度有关，与溶液的浓度无关。1已知，fe2+结合s2-的能力大于结合oh-的能力，而al3+则正好相反在fe2(so4)3和alcl3的混合溶液中，先加入过量的ki溶液，再加入足量的na2s溶液，所得沉淀是()aal2s3、fes和s bfe(oh)3和al(oh)3cfe2s3和al(oh)3 dfes、al(oh)3和s【答案】d【名师点睛】考查离子反应，注意分析盐与盐反应时要依次考虑能否发生氧化还原反应、能否发生双水解互促反应，以上两反应均不发生，则考虑能否发生复分解反应这些盐之间反应的一般规律，主要决定于盐的性质。2下列说法正确的是()aagcl水溶液中ag+和cl-浓度的乘积是一个常数bagcl水溶液的导电性很弱，所以agcl为弱电解质c温度一定时，当agcl水溶液中ag+和cl-浓度的乘积等于ksp值时，此溶液为agcl的饱和溶液d向饱和agcl水溶液中加入盐酸，c(cl-)增大，ksp值变大【答案】c【解析】a在一定温度下的agcl的饱和水溶液中，ksp=c(ag+)c(cl-)是一个常数，在不饱和溶液中ag+和cl-浓度的乘积不是一个常数，故a错误；b氯化银为盐，故是强电解质，与溶解度无关，故b错误；c温度一定时，浓度熵qc=ksp值时，此溶液为 agcl的饱和溶液，故c正确；dksp值只与温度有关，温度不变ksp值不变，所以向饱和agcl水溶液中加入盐酸，ksp值不变，故d错误；故选c。325时，用na2s沉淀cu2+、zn2+两种金属离子(m2+)，所需s2-最低浓度的对数值lgc(s2-)与lgc(m2+)的关系如图所示，下列说法不正确的是()ana2s溶液中：c(s2-)+c(hs-)+c(h2s)2c(na+)b25时k甲(cus)约为110-35c向100mlzn2+、cu2+浓度均为10-5moll-1的混合溶液中逐滴加入10-4moll-1的na2s