高考化学一轮复习 专题8第4单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡课件 苏教版.ppt

第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡 专题八溶液中的离子反应 2013高考导航 一 难溶电解质的沉淀溶解平衡1 概念在一定温度下 当 速率和 速率相等时 形成饱和溶液 达到平衡状态 人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡 溶解 沉淀 2 沉淀溶解平衡的建立 3 沉淀溶解平衡的特点 4 溶度积常数 1 概念 用来描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的常数 2 表示 用符号 表示 难溶强电解质ambn溶于水形成饱和溶液时 建立沉淀溶解平衡 ksp ambn s man aq nbm aq 其平衡常数称为ambn的溶度积常数或简称 用ksp表示 ksp cm an cn bm 例如 agclag cl ksp 溶度积 c ag c cl fe oh 3fe3 3oh ksp 3 影响因素 只与 有关 4 表示意义 反映难溶电解质在水中的溶解能力 c fe3 c3 oh 温度 5 电解质在水中的溶解度25 时 电解质在水中的溶解度和溶解性存在如下关系 思想感悟 提示 不相同 前者表示caco3的电离方程式 caco3尽管难溶 但由于溶解的部分全部电离 故caco3为强电解质 电离过程用 表示 后者表示caco3在水中存在溶解平衡 其过程是可逆的 用 表示 二 沉淀溶解平衡的应用1 利用生成沉淀来分离或除去杂质离子例如 除去cuso4溶液中混有的少量fe3 2 实现沉淀的转化溶解能力 的物质易转化为溶解能力 的物质 填 大 或 小 例如 大 小 思考感悟2 难溶电解质的ksp数值越小 表明在水中的溶解能力就越弱 这种说法对吗 提示 不对 当难溶电解质化学式所表示的组成中阴 阳离子的个数比相同时 ksp越小 则难溶电解质在水中的溶解能力越弱 如果组成中阴 阳离子个数比不同 则ksp不能直接用于判断溶解能力的强弱 考点一沉淀溶解平衡的影响因素1 内因 难溶物质本身的性质 这是主要决定因素 2 外因 1 浓度 加水稀释 平衡向溶解方向移动 ksp不变 2 温度 绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程 升高温度 平衡向溶解方向移动 ksp增大 3 同离子效应 向平衡体系中加入难溶物溶解产生的离子 平衡逆向移动 4 其他 向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时 平衡向溶解方向移动 ksp不变 即时应用1 向温度一定 有固态mg oh 2存在的饱和溶液中加入某物质或溶液 能使mg oh 2固体质量增加的是 有关难溶电解质的溶度积如下 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq ksp 5 6 10 12 cu oh 2 s cu2 aq 2oh aq ksp 2 2 10 20a ch3coona饱和溶液b nh4cl饱和溶液c cucl2饱和溶液d 蒸馏水 解析 选a 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 a正确 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 b错误 ksp cu oh 2 ksp mg oh 2 加入cucl2饱和溶液 使mg oh 2沉淀转化为cu oh 2沉淀 mg oh 2固体的质量减少 c错误 加蒸馏水降低了mg2 和oh 的浓度 mg oh 2的沉淀溶解平衡向右移动 使mg oh 2固体的质量减少 d错误 考点二沉淀溶解平衡的应用1 沉淀的溶解只要能有效地降低离子平衡体系中有关离子的浓度 就会发生沉淀的溶解 实现的主要方法有 1 生成弱电解质 弱酸 弱碱 水或微溶气体 有些难溶氢氧化物如 mn oh 2 fe oh 3 cu oh 2 mg oh 2可溶于酸 生成水 有些难溶氢氧化物如 mn oh 2 mg oh 2可溶于铵盐 难溶弱酸盐可溶于强酸如 caco3 cac2o4 fes 生成弱酸或微溶气体 2nh3 h2o agoh ag nh3 2 oh 2h2o2 沉淀的生成 1 条件 离子积 qc 大于溶度积 ksp 2 应用 根据溶度积的不同分离离子 同一类型的难溶电解质 如agcl agbr agi 溶度积小的物质先析出 溶度积大的物质后析出 通过控制溶液的ph来分离物质 如除去cucl2中的fecl3就可向溶液中加入cuo或cu oh 2等物质 将fe3 转化为fe oh 3而除去 3 沉淀的转化 1 含义在难溶物质的饱和溶液中 溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀 2 实例 特别提醒 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 其次希望沉淀生成的反应进行得越完全越好 如要除去溶液中的mg2 应使用naoh等使之转化为溶解度较小的mg oh 2 即时应用2 1 随着工业的迅速发展 产生的废水对水体的污染也日趋严重 通过控制溶液的ph对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法 下表是常温下金属氢氧化物的ksp 沉淀溶解平衡常数 和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的ph 表中浓度为相应ph时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度 当溶液中金属离子浓度小于10 5mol l 1时通常认为该离子沉淀完全 某厂排出的废水中含有cu2 和fe3 测得其浓度均小于0 1mol l 1 为除去其中的fe3 回收铜 需控制溶液的ph范围是 2 沉淀转化在生产中有着重要应用 如用na2co3溶液可以将锅炉水垢中的caso4转化为较疏松而 易清除的caco3 该沉淀转化达到平衡时 其平衡常数k 写数值 已知ksp caso4 9 1 10 6 ksp caco3 2 8 10 9 解析 1 除去其中的fe3 回收铜 则控制溶液ph时 需只沉淀fe3 而不沉淀cu2 根据表格数据 当ph 3 7时 fe3 沉淀完全 而cu2 没有沉淀 当ph 4 7时 cu2 开始沉淀 所以溶液ph范围为3 7 ph 4 7 答案 1 3 7 ph 4 7 2 3 25 103 已知25 时 几种物质的溶度积常数为agcl 1 8 10 10 agbr 7 7 10 13 agi 8 51 10 16 下列有关说法错误的是 a 三种物质在常温下溶解度最小的是agib 饱和agcl溶液中 c ag 1 34 10 5mol lc 将氯化银置于饱和ki溶液中 固体慢慢会由白色转化为黄色 d 将浓度均为1 10 6mol l的agno3溶液 kbr溶液等体积混合会生成沉淀 解析 由溶度积常数的含义及三种盐组成形式相同知 a对 由溶度积计算公式ksp c ag c cl 1 8 10 10 可求得c ag 1 34 10 5mol l b对 因agi的溶度积远小于agcl的 故白色agcl可转化为黄色agi c对 混合后反应前溶液中c ag c br 5 10 7mol l c ag c br 2 5 10 13 7 7 10 13 d错 答案 d 名师指津 溶度积的应用溶度积规则 在难溶电解质 ambn 的溶液中 各离子浓度幂的乘积为离子积 qc c an m c bm n 溶度积与离子积有以下关系 当qc ksp时 溶液为过饱和溶液 沉淀析出 当qc ksp时 溶液为饱和溶液 处于平衡状态 当qc ksp时 溶液为不饱和溶液 沉淀溶解 2010 高考山东卷改编题 室温下 fe oh 3 s cu oh 2 s 分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后 改变溶液ph 金属阳离子浓度的变化如图所示 据图分析 下列判断错误的是 a ksp fe oh 3 ksp cu oh 2 b 加适量nh4cl固体可使溶液由a点变到b点 c c d两点代表的溶液中c h 与c oh 乘积相等d fe oh 3 cu oh 2分别在b c两点代表的溶液中达到饱和 解析 由于b c两点金属阳离子的浓度相等 设都为x 分别对应的c oh kw c h 10 12 7 c oh kw c h 10 9 6 ksp fe oh 3 x 10 12 7 3 ksp cu oh 2 x 10 9 6 2 所以ksp fe oh 3 ksp cu oh 2 故a项正确 由a点到b点的碱性增强 而nh4cl溶于水后水解显酸性 故b项错误 温度一定 溶液中的kw为定值 故c项正确 溶度积曲线上的点代表的溶液都是饱和溶液 曲线左下方的点都不饱和 右上方的点都是qc ksp 沉淀要析出 故d项正确 答案 b 互动探究 1 请根据图像分析能否通过调节溶液ph的方法来除去cu2 中的fe3 为什么 2 d点时溶液中的铜元素 铁元素主要以什么形式存在 为什么 提示 1 能 因为cu2 和fe3 的氢氧化物沉淀的ph范围相差较大 2 fe oh 3 cu oh 2和cu2 由于处于d点时 fe3 已完全沉淀 而cu2 尚未完全沉淀 如图 横坐标为常温下溶液的ph 纵坐标为zn2 或 zn oh 4 2 物质的量浓度的对数 回答下列问题 1 往zncl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液 反应的离子方程式可表示为 2 从图中数据计算可得zn oh 2的溶度积ksp 3 某废液中含zn2 为提取zn2 可以控制溶液ph的范围是 常见错误 错因分析 1 审题不清 容易造成漏写离子方程式 题意是指往zncl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液 由题目图像可知 加入足量的氢氧化钠溶液的过程中 先生成zn oh 2 然后zn oh 2溶解于过量氢氧化钠溶液 最终沉淀消失 应该回答为 zn2 2oh zn oh 2 和zn oh 2 2oh zn oh 4 2 或者答为zn2 4oh zn oh 4 2 2 c oh 和c h 的关系换算不清造成错答 错误认为ph 8时c oh 10 8 而代错数值 正确是当ph 8时开始生成沉淀 此时c zn2 10 5mol l 1 故ksp 10 5 10 6 2 10 17 3 没有正确解读图示 ph12时以 zn oh 4 2 存在 只有8 ph 12时 以zn oh 2形式存在 答案 1 zn2 2oh zn oh 2 和zn oh 2 2oh zn oh 4 2 或者zn2 4oh zn oh 4 2 2 10 17 3 8 ph 12 沉淀反应在化学实验中的应用利用离子之间的沉淀反应进行分离 提纯 是中学化学中一种常用的分离方法 关于沉淀分离中的一些技术问题是中学生必须掌握的重要技能 也是高考考查的热点 利用沉淀法进行物质的分离提纯主要应遵循除杂三原则 即 所选试剂一般只能与杂质反应 且杂质与试剂反应的生成物要跟被提纯物质易分离 而最佳试剂是将杂质转化为被提纯的物质 除杂后的物质成分不变 实验过程和操作方法简单易行 在有些实验中不但要把沉淀分离出来 还要准确称量所得沉淀的质量 因此 一方面要让沉淀剂适当过量 另一方面还要把沉淀洗涤干净 1 沉淀剂过量的检验根据沉淀溶解平衡原理可知 欲使杂质离子沉淀完全 应加入稍过量的沉淀剂 那么 如何判断沉淀剂已加入过量呢 一般的操作方法是 把反应混合物静置后 吸取少量上层清液 置于一洁净的试管中 再滴加少量的沉淀剂 若没有沉淀生成则证明沉淀剂已过量 2 沉淀的洗涤由于沉淀生成时 表面溶液吸附一定量的离子 尤其是沉淀成分离子 因此 过滤后紧接着要进行沉淀的洗涤 洗涤方法是 向过滤器中慢慢注入适量的蒸馏水 至刚好浸没沉淀 然后静置 让其自然流下 重复以上操作2 3次 直至洗涤干净 3 沉淀是否洗涤干净的检验欲检验沉淀是否洗涤干净 主要是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子 一般的检验方法是 取少量最后一次的洗涤液 置于一洁净的试管中 再滴加少量的检验试剂 若没有特征现象出现则证明沉淀已洗涤干净 典例探究 已知25 时 在物质的提纯中 常利用难溶电解质的沉淀溶解平衡原理除去某些离子 例如 为了除去氯化铵晶体中的氯化铁杂质 先将混合物溶于水 再加入一定量的试剂a反应 过滤结晶即可 为了除去氯化镁晶体中的氯化铁杂质 先将混合物溶于水 再加入足量的氢氧化镁充分反应 过滤结晶即可 为了除去硫酸铜晶体中的硫酸亚铁杂质 先将混合物溶于水 再加入一定量的双氧水 将亚铁离子氧化 然后加入试剂b调节溶液的ph 4 过滤结晶即可 1 上述三种除杂方案都将fe2 fe3 转化为 填化学式 而除去 2 试剂a为 3 写出 中除杂所发生的总反应的离子方程式 4 下列与方案 有关的叙述正确的是 填字母序号 a h2o2是绿色氧化剂 在氧化过程中不引入杂质 不产生污染b 将亚铁离子氧化的主要原因是fe oh 2沉淀比fe oh 3沉淀较难过滤 c 调节溶液ph 4的试剂b是氢氧化铜或氧化铜d cu2 可以大量存在于ph 4的溶液中e 在ph大于4的溶液中fe3 已完全不存在 解析 本题主要结合物质的除杂 来考查难溶电解质的沉淀溶解平衡原理 3 中为了不引入杂质离子 应加入氨水使fe3 沉淀 而不能用naoh溶液 中根据溶解度表可知mg o