高考化学大一轮复习 第八章 水溶液中的离子平衡 8.4 难溶电解质的溶解平衡课件 新人教版.ppt

第四节难溶电解质的溶解平衡 考点一沉淀溶解平衡及应用 核心自主排查 1 沉淀溶解平衡 1 沉淀溶解平衡的概念 在一定温度下 当难溶强电解质溶于水形成 时 溶解速率和生成沉淀速率相等的状态 饱和溶液 2 溶解平衡的建立 固体溶质溶液中的溶质 v溶解 v沉淀 固体 v溶解 v沉淀 溶解 v溶解 v沉淀 晶体 溶解 平衡 析出 3 溶解平衡的特点 不变 4 影响沉淀溶解平衡的因素 内因 难溶电解质本身的性质 这是决定因素 外因 以agcl s ag aq cl aq h 0为例 5 电解质在水中的溶解度 20 时 电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系 2 沉淀溶解平衡的应用 1 沉淀的生成 调节ph法 例如 除去nh4cl溶液中的fecl3杂质 可加入氨水调节ph至7 8 离子方程式为 沉淀剂法 例如 用h2s沉淀cu2 离子方程式为 2 沉淀的溶解 酸溶解法 例如 caco3溶于盐酸 离子方程式为 h2s cu2 cus 2h caco3 2h ca2 h2o co2 盐溶液溶解法 例如 mg oh 2溶于nh4cl溶液 离子方程式为 氧化还原溶解法 例如 不溶于盐酸的硫化物ag2s溶于稀硝酸 配位溶解法 例如 agcl溶于氨水 离子方程式为 3 沉淀的转化 实质 的移动 沉淀的溶解度差别 越容易转化 应用 锅炉除垢 矿物转化等 agcl 2nh3 h2o ag nh3 2 cl 2h2o 沉淀溶解平衡 越大 思维诊断 正确的打 错误的打 1 难溶电解质达到沉淀溶解平衡时 溶液中各种离子的溶解 或沉淀 速率都相等 提示 难溶电解质达到沉淀溶解平衡时 不同离子溶解 或沉淀 的速率不一定相等 这与其化学计量数有关 0 2 难溶电解质达到沉淀溶解平衡时 增加难溶电解质的量 平衡向溶解方向移动 提示 难溶电解质是固体 其浓度可视为常数 增加它的量对平衡无影响 3 向na2so4溶液中加入过量的bacl2溶液 则沉淀完全 溶液中只含ba2 na 和cl 不含 提示 生成baso4沉淀后的溶液中仍然存在ba2 和 因为有baso4的沉淀溶解平衡存在 4 为减少洗涤过程中固体的损耗 最好选用稀硫酸代替h2o来洗涤baso4沉淀 提示 稀硫酸可以抑制baso4的溶解 5 洗涤沉淀时 洗涤次数越多越好 提示 洗涤沉淀一般2 3次即可 次数过多会使沉淀溶解 方法点拨 沉淀先后顺序的判断向溶液中加入沉淀剂 当可能有多种沉淀生成时 哪种沉淀的溶解度最小 当各种沉淀的ksp表达式相同时 ksp越小 沉淀的溶解度越小 则最先生成该沉淀 1 向含等浓度cl br i 的混合液中加入agno3溶液 最先生成的沉淀是agi 2 向含等浓度 oh s2 的混合液中加入cuso4溶液 最先生成的沉淀是cus 3 向mg hco3 2溶液中加入适量naoh溶液 生成的沉淀是mg oh 2而不是mgco3 原因是mg oh 2的溶解度比mgco3的小 基础小题快练 1 2017 太原模拟 已知溶液中存在平衡 ca oh 2 s ca2 aq 2oh aq h 0 下列有关该平衡体系的说法正确的是 升高温度 平衡逆向移动 向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子 可以向溶液中加入适量的naoh溶液 恒温下向溶液中加入cao 溶液的ph升高 给溶液加热 溶液的ph升高 向溶液中加入na2co3溶液 其中固体质量增加 向溶液中加入少量naoh固体 ca oh 2固体质量不变a b c d 解析 选a 会生成caco3 使ca2 浓度减小 错误 加入氢氧化钠溶液会使平衡左移 有ca oh 2沉淀生成 但ca oh 2的溶度积较大 要除去ca2 应把ca2 转化为更难溶的caco3 错误 恒温下ksp不变 加入cao后 溶液仍为ca oh 2的饱和溶液 ph不变 错误 加热 ca oh 2的溶解度减小 溶液的ph降低 错误 加入na2co3溶液 沉淀溶解平衡向右移 动 ca oh 2固体转化为caco3固体 固体质量增加 正确 加入naoh固体平衡向左移动 ca oh 2固体质量增加 错误 2 下列说法正确的是 a 常温下 向饱和mg oh 2水溶液中加入mgcl2溶液 ksp值变大b 用稀盐酸洗涤agcl沉淀比用水洗涤损耗的agcl少c 在含有baso4沉淀的溶液中加入na2so4固体 c ba2 增大d 物质的溶解度随温度的升高而增加 物质的溶解都是吸热的 解析 选b a项 ksp值只与温度有关 向饱和mg oh 2水溶液中加入mgcl2溶液 由于温度不变 所以ksp值不变 故a错误 b项 agcl溶液中存在 agcl s ag aq cl aq cl 浓度越大 则溶解的agcl越少 所以用稀盐酸洗涤agcl沉淀比用水洗涤损耗的agcl少 故b正确 c项 在含有baso4沉淀的溶液中加入na2so4固体 c 增大 ksp值不变 故 c ba2 减小 故c错误 d项 物质的溶解度不一定随温度的升高而增大 如ca oh 2随温度的升高溶解度减小 故d错误 高考模拟预测 1 2016 海南高考 向含有mgco3固体的溶液中滴加少许浓盐酸 忽略体积变化 下列数值变小的是 世纪金榜导学号30682132a c b c mg2 c c h d ksp mgco3 解题指南 解答本题注意以下两点 1 mgco3的沉淀溶解平衡 2 ksp只与物质本身的性质和温度有关 解析 选a 含有mgco3固体的溶液中存在 mgco3 s mg2 aq aq 加入少量浓盐酸可与反应生成co2 促使溶解平衡正向移动 c 减小 a正确 c mg2 及c h 增大 b c错误 温度不变ksp mgco3 不变 d错误 2 2017 北京西城区模拟 某兴趣小组进行下列实验 将0 1mol l 1mgcl2溶液和0 5mol l 1naoh溶液等体积混合得到浊液 取少量 中浊液 滴加0 1mol l 1fecl3溶液 出现红褐色沉淀 将 中浊液过滤 取少量白色沉淀 滴加0 1mol l 1fecl3溶液 白色沉淀变为红褐色沉淀 另取少量白色沉淀 滴加饱和nh4cl溶液 沉淀溶解下列说法中不正确的是 世纪金榜导学号30682133 a 将 中所得浊液过滤 所得滤液中含少量mg2 b 中浊液中存在沉淀溶解平衡 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq c 实验 和 均能说明fe oh 3比mg oh 2难溶d nh4cl溶液中的可能是 中沉淀溶解的原因 解析 选c 中所得浊液中含有mg oh 2 s 中存在沉淀溶解平衡mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq 过滤浊液后所得滤液中仍含有少量mg2 a b项正确 由于naoh过量 故滤液中含有大量oh 可与fe3 形成沉淀 不能说明fe oh 3比mg oh 2难溶 而 白色沉淀变为红褐色沉淀 说明mg oh 2 s 转化为fe oh 3 s 即fe oh 3比mg oh 2难溶 c项错误 nh4cl溶液中的与mg oh 2产生的oh 结合生成难电离的nh3 h2o 促使溶解平衡正向移动 mg oh 2 s 溶解 d项正确 加固训练 1 2017 安阳模拟 硫化汞 hgs 难溶于水 在自然界中呈红褐色 常用于油画颜料 印泥及朱红雕刻漆器等 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hg no3 2 则c s2 减小d 升高温度可以实现c点到b点的转化 解析 选c 温度不变 硫化汞的ksp不变 a错误 a点在沉淀溶解平衡曲线的下方 未达到饱和 b错误 c点对应溶液为饱和溶液 加入hg no3 2 hg2 浓度增大 s2 的浓度减小 c正确 升高温度 hg2 与s2 浓度均增大 d错误 2 2017 长沙模拟 已知mg oh 2和cu oh 2的ksp分别为5 6 10 12和2 2 10 20 在一定温度下 有mg oh 2存在的饱和溶液中加入某物质或溶液 能使mg oh 2固体的质量增加的是 a ch3coona的饱和溶液b nh4cl饱和溶液c cucl2的饱和溶液d 蒸馏水 解析 选a a项 ch3coona水解使溶液呈碱性 oh 的浓度增大 mg oh 2的沉淀溶解平衡向左移动 mg oh 2固体的质量增加 正确 b项 nh4cl水解使溶液呈酸性 h 的浓度增大 mg oh 2的沉淀溶解平衡向右移动 mg oh 2固体的质量减少 错误 c项 ksp cu oh 2 ksp mg oh 2 向温度一定 有固态mg oh 2存在的饱和溶液中加入cucl2饱和溶液 沉淀 由mg oh 2转化为cu oh 2 mg oh 2固体的质量减少 错误 d项 加入蒸馏水 mg oh 2的沉淀溶解平衡向右移动 mg oh 2固体的质量减少 错误 3 2017 济南模拟 在一定温度下 当mg oh 2固体在水溶液中达到下列平衡时 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq 要使mg oh 2固体减少而c mg2 不变 可采取的措施是 a 加mgso4b 加hcl溶液c 加naohd 加水 解析 选d 加mgso4会使该溶解平衡左移 mg oh 2固体增多 c mg2 变大 加hcl溶液使该溶解平衡右移 mg oh 2固体减少 c mg2 变大 加naoh使该溶解平衡左移 mg oh 2固体增多 c mg2 变小 考点二溶度积常数及其应用 核心自主排查 1 表达式 对于溶解平衡mman s mmn aq nam aq ksp 2 意义 溶度积 ksp 反映了物质在水中的溶解能力 cm mn cn am 3 影响因素 溶度积常数只与难溶电解质的性质和 有关 而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关 温度 4 溶度积规则 某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度的乘积qc 离子积 与ksp的关系 qc ksp溶液不饱和 无沉淀析出qc ksp溶液饱和 沉淀与溶解处于平衡状态qc ksp溶液过饱和 有沉淀析出 思维诊断 正确的打 错误的打 1 ksp ab2 小于ksp cd 则ab2的溶解度小于cd的溶解度 提示 溶度积大的难溶电解质的溶解度不一定大 只有组成相似的难溶电解质才能根据ksp大小比较溶解度大小 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1 0 10 5mol l 1时 已经完全沉淀 提示 难溶电解质存在溶解平衡 所以不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去 3 在一定条件下 溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀 提示 只要能使qc ksp 都会析出沉淀 所以在一定条件下 溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀 4 常温下 向baco3的饱和溶液中加入na2co3固体 baco3的ksp减小 提示 ksp是温度的函数 温度不变 ksp就不变 5 溶度积常数ksp只受温度影响 温度升高 ksp增大 提示 难溶电解质的溶解平衡有的是吸热过程 有的是放热过程 所以升高温度 ksp可能变大 也可能变小 高考命题探究 角度1溶度积常数的概念及影响因素 模拟母题示例 2017 无锡模拟 下列有关ksp的叙述中正确的是 ksp大的电解质 其溶解度一定大 ksp只与电解质的本性有关 而与外界条件无关 ksp表示难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时 溶液中离子浓度计量数次幂之积 ksp的大小与难溶电解质的性质和温度有关a b c d 解析 选c 对于不同类型的难溶电解质 ksp大的 其溶解度不一定大 ksp的大小与难溶电解质的性质以及温度有关 模拟母题变式 1 在氯化银的沉淀平衡体系中加入蒸馏水 氯化银的ksp将 填 增大 减小 或 不变 提示 不变 ksp从本质上看仍然是化学平衡常数 温度不变 ksp不变 2 升高温度 ksp 填 一定 或 不一定 增大 提示 不一定 大多数物质的溶解平衡是吸热反应 升高温度 ksp增大 但也有少数物质 ca oh 2 的溶解平衡是放热反应 升高温度 ksp减小 探究归纳总结 深刻理解ksp 1 对于溶解平衡 ambn s man aq n aq ksp cm an cn bm 对于相同类型的物质 ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小 也反映了该物质在溶液中沉淀的难易 2 与化学平衡常数一样 ksp与温度有关 不过温度改变不大时 ksp变化也不大 常温下的计算可不考虑温度的影响 角度2溶度积平衡曲线 模拟母题示例 2017 洛阳模拟 已知t 时agcl的ksp 2 10 10 在t 时ag2cro4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 下列说法正确的是 世纪金榜导学号30682134 a 在t 时 ag2cro4的ksp为1 10 9b 在饱和ag2cro4溶液中加入k2cro4可使溶液由y点到x点c 在t 时 以0 01mol l 1agno3溶液滴定20ml0 01mol l 1kcl和0 01mol l 1k2cro4的混合溶液 先沉淀d 在t 时 反应ag2cro4 s 2cl aq 2agcl s aq 的平衡常数k 2 5 107 解析 选d 依据图象曲线上的数据 结合溶度积常数概念计算即可得到 曲线上的点是沉淀溶解平衡 ag2cro4的沉淀溶解平衡为ag2cro4 s 2ag aq aq ksp c2 ag c 10 3 2 10 6 10 12 故a错误 在饱和溶液中加入k2cro4可使沉淀溶解平衡左移 溶度积常数不变 还是饱和溶液 点应在曲线上 故b错误 依据溶度积常数计算ksp ag2cro4 c2 ag c 1 10 12 ksp agcl c ag c cl 2 10 10 以0 01mol l 1agno3溶液滴定20ml0 01mol l 1kcl和0 01mol l 1k2cro4的混合溶液 c 0 01mol l 1 得到c ag 1 10 5 mol l 1 0 01mol l 1kcl溶液中 c cl 0 01mol l 1 依据溶度积计算得c ag 2 10 8 mol l 1 所以先析出氯化银沉淀 故c错误 在t 时 ag2cro4 s 2cl aq 2agcl s aq 离子浓度相同时 依据氯化银的溶度积和ag2cro4的溶度积计算 k 2 5 107 故d正确 模拟母题变式 1 x点和y点的ksp是否相等 提示 相等 x点和y点表示的是相同温度下的ag2cro4的溶解 所以ksp相等 2 某温度时agcl的ksp 1 80 10 10 将0 002mol l 1的nacl和0 002mol l 1的agno3溶液等体积混合 是否有agcl沉淀生成 提示 qc c cl c ag 0 001 0 001 10 6 ksp 有沉淀生成 探究归纳总结 沉淀溶解平衡图象题的解题策略 1 沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线 曲线上任一点都表示饱和溶液 曲线上方的任一点均表示过饱和溶液 此时有沉淀析出 曲线下方的任一点均表示不饱和溶液 2 从图象中找到数据 根据ksp公式计算得出ksp的值 3 比较溶液的qc与ksp的大小 判断溶液中有无沉淀析出 4 涉及qc的计算时 所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度 因此计算离子浓度时 所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积 角度3溶度积常数的有关计算 高考母题示例 1 2016 乙卷节选 在化学分析中采用k2cro4为指示剂 以agno3标准溶液滴定溶液中的cl 利用ag 与生成砖红色沉淀 指示到达滴定终点 当溶液中cl 恰好沉淀完全 浓度等于1 0 10 5mol l 1 时 溶液中c ag 为 mol l 1 此时溶液中c 等于 mol l 1 已知ag2cro4 agcl的ksp分别为2 0 10 12和2 0 10 10 2 2015 甲卷节选 酸性锌锰干电池是一种一次性电池 回收处理该废电池可以得到多种化工原料 有关数据如下表所示 用废电池的锌皮制备znso4 7h2o的过程中 需除去锌皮中的少量杂质铁 其方法是 加稀h2so4和h2o2溶解 铁变为 加碱调节至ph为 时 铁刚好沉淀完全 离子浓度小于1 10 5mol l 1时 即可认为该离子沉淀完全 继续加碱至ph为 时 锌开始沉淀 假定zn2 浓度为0 1mol l 1 若上述过程不加h2o2后果是 原因是 解析 1 当溶液中cl 恰好沉淀完全 浓度等于1 0 10 5mol l 1 时 溶液中c ag ksp agcl c cl 2 0 10 10 1 0 10 5 2 0 10 5 mol l 1 此时溶液中c ksp ag2cro4 c2 ag 2 0 10 12 2 0 10 5 2 5 0 10 3 mol l 1 2 双氧水具有强氧化性 能把铁氧化为铁离子 因此加入稀硫酸和双氧水 溶解后铁变为硫酸铁 根据氢氧化铁的溶度积常数可知 当铁离子完全沉淀时溶液中氢氧根的浓度为mol l 1 5 10 12mol l 1 所以氢离子浓度是2 10 3mol l 1 因此加碱调节ph为2 7 fe3 刚好完全沉淀 zn2 浓度为0 1mol l 1 根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根 浓度为10 8mol l 1 则ph 6 即继续加碱调节ph为6 锌开始沉淀 如果不加双氧水 则在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀 导致生成的氢氧化锌不纯 无法分离开zn2 和fe2 答案 1 2 0 10 55 0 10 3 2 fe3 2 76zn2 和fe2 分离不开fe oh 2和zn oh 2的ksp相近 探究归纳总结 1 沉淀开始和沉淀完全时溶液ph的计算方法 以cu oh 2为例 室温下 向2mol l 1cuso4溶液中逐滴加入naoh溶液调节溶液的ph至多少时开始沉淀 调节溶液ph至多少时cu2 沉淀完全 已知 室温下ksp cu oh 2 2 0 10 20 离子浓度小于10 5mol l 1时视为cu2 沉淀完全 沉淀开始时ph的求算 ksp cu oh 2 c cu2 c2 oh 2 c2 oh 2 0 10 20 c oh 10 10 mol l 1 c h 10 4 mol l 1 ph lgc h lg10 4 4 沉淀完全时ph的求算 ksp cu oh 2 c cu2 c2 oh 10 5 c2 oh 2 0 10 20 c oh 10 8 4 47 10 8 mol l 1 c h 2 24 10 7 mol l 1 ph lgc h lg 2 24 10 7 7 lg2 24 6 3 2 溶解度 s 与ksp的相互求算方法 以caco3为例 已知某温度下 caco3的溶解度s 2 10 3g 其含义是该温度下100g水最多溶解2 10 3g的caco3 则1000g水 近似为1l溶液 中溶解了 2 10 4molcaco3 即溶液中c ca2 c 2 10 4mol l 1 ksp c ca2 c 2 10 4 2 10 4 4 10 8 已知某温度下caco3的ksp 4 10 8 该温度下 溶液中c ca2 c c2 ca2 4 10 8 c ca2 2 0 10 4mol l 1 其含义是1l溶液 近似为1000g水 溶解了2 0 10 4molcaco3 则100g水溶解了2 0 10 4mol 100g mol 1 2 0 10 3g 因此caco3的溶解度s 2 10 3g 高考模拟预测 1 已知25 时 agcl的ksp 1 8 10 10 agbr的ksp 5 10 13 现将足量agcl分别放入下列液体中 100ml蒸馏水 100ml0 3mol l 1agno3溶液 100ml0 1mol l 1mgcl2溶液 充分搅拌后冷却到相同温度 下列说法不正确的是 世纪金榜导学号30682135 a ag 浓度由大到小的顺序为 b 中cl 物质的量浓度为6 10 10mol l 1c 若要将0 1molagbr固体完全溶解在10lkcl溶液中 则kcl的物质的量浓度 3 6mol l 1d 向含有等浓度的br 和cl 的溶液中逐滴加入agno3溶液 先生成浅黄色沉淀 解析 选c 与 相比 溶液中的cl 使agcl的溶解平衡逆向移动 c ag 最小 溶液中的ag 虽然使agcl的溶解平衡逆向移动 但溶液中ag 的浓度要比 中ag 的浓度大的多 ag 浓度最大 a正确 中c cl ksp c ag 1 8 10 10 0 3 6 10 10 mol l 1 b正确 agbr s cl aq agcl s br aq k 当agbr溶解 完全时 溶液中c br 0 01mol l 1 由此可求出平衡时溶液中c cl 3 6mol l 1 又反应中消耗了kcl 故kcl初始浓度大于3 6mol l 1 c错误 br 和cl 的浓度相等 但agbr的ksp更小 逐滴加入agno3溶液时先生成浅黄色沉淀 d正确 2 2017 周口模拟 已知298k时 mg oh 2的溶度积常数ksp 5 6 10 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 13 0 则下列说法不正确的是世纪金榜导学号30682136 a 所得溶液中c h 10 13mol l 1b 所得溶液中由水电离产生的c oh 10 13mol l 1c 所加的烧碱溶液的ph 13 0d 所得溶液中的c mg2 5 6 10 10mol l 1 解析 选c ph 13 0 则所得溶液中的c h 10 13mol l 1 a正确 溶液呈碱性 溶液中的h 都是由水电离出来的 故c水 oh c水 h 10 13mol l 1 b正确 mgcl2溶液中加naoh溶液后混合溶液的ph 13 故所加naoh溶液ph 13 0 c错误 ph 13 0的溶液中c oh 0 1mol l 1 故溶液中的c mg2 ksp c2 oh mol l 1 5 6 10 10mol l 1 d正确 3 常温下向含等浓度fecl3和alcl3的溶液中逐滴加入0 1mol l 1的naoh溶液 沉淀的质量与加入naoh溶液体积的关系如下图所示 下列说法不正确的是 a 该实验可以证明fe oh 3的ksp比al oh 3的ksp更小b v1 3 v3 v2 c v2 v3段反应的离子方程式为al oh 3 oh 2h2od a b c三点中水的电离程度最小的点是c点 解析 选d naoh溶液与fe3 和al3 均可生成沉淀 但先生成红褐色沉淀 说明fe oh 3比al oh 3溶解度更小 所以fe oh 3的ksp比al oh 3的ksp更小 a项正确 fecl3和alcl3浓度相等 沉淀时消耗的naoh溶液的体积相等 所以v1 v2 v1 又因为3 v3 v2 v2 v1 所以v1 3 v3 v2 b项正确 v2 v3段为al oh 3转化为naalo2的过程 离子方程式为al oh 3 oh 2h2o c项正确 a点时溶液中溶质为alcl3和nacl 水的电离被促进 b点时溶液中溶质为nacl 水的电离不被促进 c点时溶液中溶质为naalo2和nacl 水的电离被促进 所以a b c三点中水的电离程度最小的点是b点 d项错误 加固训练 1 2017 深圳模拟 20ml0 1mol l 1fecl3溶液中含有部分fe2 向