高三化学总复习 必考104难溶电解质的溶解平衡课件.ppt

第四讲难溶电解质的溶解平衡 一 溶解平衡的概念与特点1 概念在一定温度下 当沉淀和的速率相等时 固体质量 不变的状态 溶解的速率 结晶 离子浓度 2 建立 3 特征 1 逆 可逆过程 离子间生成难溶电解质的反应完全进行到底 2 动 动态平衡 溶解的速率和沉淀的速率并不为0 3 等 v溶解v沉淀 4 定 达到平衡时 不变 5 变 当外界条件改变时 溶解平衡将发生移动 达到新的平衡状态 固体质量 离子浓度 不能 4 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 0 01g 0 01g 1g 1g 10g 10g 二 沉淀溶解平衡的应用1 沉淀的生成原理 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 其次希望沉淀生成的反应进行得越越好 1 调节ph法 如除去nh4cl溶液中的fecl3杂质 可首先加入氨水调节ph至7 8 离子方程式为 fe3 3nh3 h2o fe oh 3 2 加沉淀剂法 如用h2s沉淀cu2 离子方程式为 用na2s沉淀hg2 离子方程式为 进行 完全 cu2 h2s cus 2h hg2 s2 hgs 2 沉淀溶解的原理 根据平衡移动 对于在水中难溶的电解质 如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应 使平衡向沉淀的方向移动 就可以使沉淀溶解 1 酸溶解法 如caco3溶于盐酸 离子方程式为 如cu oh 2溶于稀硫酸 离子方程式为 2 盐溶液溶解法 mg oh 2溶于nh4cl溶液 离子方程式为 离子 溶解 caco3 2h ca2 h2o co2 cu oh 2 2h cu2 2h2o mg oh 2 2nh mg2 2nh3 h2o 3 沉淀的转化原理 1 实质 的移动 2 特征 一般说来 溶解度小的沉淀转化为溶解度的沉淀容易实现 沉淀的溶解度差别 越容易转化 沉淀溶解平衡 更小 越大 三 溶度积和离子积1 溶度积常数对于溶解平衡 ambn s man aq nbm aq ksp 与其他平衡一样 ksp仅受的影响 c an m c bm n 温度 2 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幂的乘积称为离子积 用qc表示 1 当qcksp时 溶液不饱和 无沉淀析出 需加入该难溶电解质直至饱和 2 当qcksp时 溶液达饱和 沉淀与溶解处于平衡状态 3 当qcksp时 溶液过饱和 有沉淀析出 直至溶液饱和 达到新的平衡 考点一溶解度和溶度积 例1 2009 浙江 10 已知 25 时 ksp mg oh 2 5 61 10 12 ksp mgf2 7 42 10 11 下列说法正确的是 a 25 时 饱和mg oh 2溶液与饱和mgf2溶液相比 前者的c mg2 大b 25 时 在mg oh 2的悬浊液中加入少量的nh4cl固体 c mg2 增大 c 25 时 mg oh 2固体在20ml0 01mol l 1氨水中的ksp比在20ml0 01mol l 1nh4cl溶液中的ksp小d 25 时 在mg oh 2悬浊液中加入naf溶液后 mg oh 2不可能转化为mgf2 一 溶解度是衡量物质溶解能力的尺度 固体的溶解度通常以100g溶剂为标准 在一定温度下达到溶解平衡时所溶解该溶质的克数 而溶度积是主要用于衡量难溶电解质在水中难溶程度的一个定量标准 难溶并不是绝对的不溶 难溶物质中存在着溶解平衡 其溶解性的大小除受本身的性质影响外 还受外界条件的影响 如温度以及难溶物质电离生成的离子浓度的变化等都会影响难溶电解质的溶解平衡 在通常情况下 同一物质在不同的外界条件下 ksp越小 其溶解度就越小 ksp越大 其溶解度就越大 二 四种重要的动态平衡的比较 1 对于难溶盐mx 其饱和溶液中m 和x 的物质的量浓度之间的关系类似于c h c oh kw 存在等式c m c x ksp 一定温度下 将足量的agcl分别放入下列物质中 agcl的溶解度由大到小的排列顺序是 20ml0 01mol l 1kcl溶液 30ml0 02mol l 1cacl2溶液 40ml0 03mol l 1hcl溶液 10ml蒸馏水 50ml0 05mol l 1agno3溶液a b c d 解析 agcl s ag aq cl aq 由于c ag c cl ksp c cl 或c ag 越大 越能抑制agcl的溶解 agcl的溶解度就越小 注意agcl的溶解度大小只与溶液中ag 或cl 的浓度有关 而与溶液体积无关 c cl 0 01mol l 1 c cl 0 04mol l 1 c cl 0 03mol l 1 c cl 0mol l 1 c ag 0 05mol l 1 ag 或cl 浓度由小到大的顺序为 答案 b 2 已知25 时 电离平衡常数ka hf 3 6 10 4mol l 溶度积常数ksp caf2 1 46 10 10mol3 l3 现向1l0 2mol lhf溶液中加入1l0 2mol l 1cacl2溶液 则下列说法中 正确的是 a 25 时 0 1mol lhf溶液中ph 1b ksp caf2 随温度和浓度的变化而变化c 该体系中 ksp caf2 d 该体系中有caf2沉淀产生 解析 由电离平衡常数可以看出hf是弱酸 故0 1mol l 1hf溶液ph 1 ksp caf2 只受温度影响 根据ksp caf2 1 46 10 10mol3 l 3 可换算得s caf2 0 01g 故该体系中有caf2沉淀生成 答案 d 3 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b agcl的ksp 1 8 10 10mol2 l 2 在任何含agcl固体的溶液中 c ag c cl 且ag 和cl 浓度的乘积等于1 8 10 10mol2 l 2c 温度一定时 在agcl饱和溶液中 ag 和cl 浓度的乘积是一个常数d 向饱和agcl溶液中加入盐酸 ksp变大 解析 a项中的溶液不一定是饱和溶液 b项中溶液若含其他溶质 如agno3或nacl 则c ag 与c cl 一定不相等 d项中对一溶液 只要温度一定 则ksp一定是一常数 答案 c 考点二沉淀溶解平衡的应用 例2 向znso4溶液中加入na2s溶液时 得到白色沉淀 然后向白色沉淀上滴加cuso4溶液 发现沉淀变为黑色 则下列说法不正确的是 a 白色沉淀为zns 而黑色沉淀为cusb 上述现象说明zns的ksp小于cus的kspc 利用该原理可实现一种沉淀转化为更难溶的沉淀d 该过程破坏了zns的溶解平衡 解析 该过程破坏了zns的溶解平衡 cu2 结合了zns溶解产生的s2 生成了比zns更难溶的cus 同时也说明了zns的ksp大于cus的ksp 答案 b 1 沉淀的生成原理 当qc大于ksp 使难溶电解质的溶解平衡向左移动 就会生成沉淀 在涉及无机制备 提纯工艺的生产 科研 废水处理等领域中 常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的 方法有 1 调节溶液的ph法 使杂质离子转化为氢氧化物沉淀 如工业原料nh4cl中含有杂质fecl3 为除fecl3 可使原料溶于水 再加入氨水调ph至7 8 即可使fe3 转化为fe oh 3沉淀除去 2 加沉淀剂法 如除去溶液中的cu2 hg2 可加入na2s h2s等作为沉淀剂 2 沉淀的溶解原理 当qc小于ksp 使难溶电解质的溶解平衡向右移动 沉淀就会溶解 根据平衡移动 对于在水中难溶的电解质 如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子 使平衡向沉淀溶解的方向移动 就可以使沉淀溶解 方法有 1 酸碱溶解法 如难溶于水的caco3溶于盐酸中 2 发生氧化还原反应使沉淀溶解 如cus溶于硝酸中 hgs溶解度更小 只能用王水使其溶解 3 生成配合物使沉淀溶解 向沉淀体系中加入适当配合剂 使溶液中的某些离子生成稳定的配合物 减少其离子浓度 从而使沉淀溶解 如agcl s ag cl ag 2nh3 加氨水 ag nh3 2 此法对用酸碱法不能溶解的难溶电解质尤其具有重要意义 3 沉淀的转化当两种物质的溶解度差别较大时 可以将溶解度较小的沉淀转化为更难溶的沉淀 此法是将难溶物转化成能被前三种方法溶解的沉淀 然后再使其溶解 1 2010 青岛调研 已知在25 的水溶液中 agx agy agz均难溶于水 但存在溶解平衡 当达到平衡时 溶液中离子浓度的乘积是一个常数 此常数用ksp表示 ksp和水的kw相似 如 agx s ag x ksp agx c ag c x 1 8 10 10agy s ag y ksp agy c ag c y 1 0 10 12agz s ag z ksp agz c ag c z 8 7 10 17 1 根据以上信息 判断agx agy agz三者的溶解度 用已被溶解的溶质的物质的量 1l溶液表示 s agx s agy s agz 的大小顺序为 2 若向agy的饱和溶液中加入少量的agx固体 则c y 填 增大 减小 或 不变 3 在25 时 若取0 188g的agy 相对分子质量188 固体放入100ml水中 忽略溶液体积的变化 则溶液中y 的物质的量浓度为 4 由上述ksp判断 在上述 3 的体系中 能否实现agy向agz的转化 并简述理由 在上述 3 体系中 能否实现agy向agx的转化 根据你的观点选答一项 若不能 请简述理由 若能 则实验转化的必要条件是 解析 2 由于agy比agx更难溶 则向agy的饱和溶液中加入agx固体 发生沉淀的转化 agx s y aq agy s x aq 则c y 减小 3 25 时 agy的ksp 1 0 10 12 即溶液达到饱和时 c ag c y 1 0 10 6mol l 1 而将0 188gagy溶于100ml水中 形成的为饱和溶液 溶质还有未溶解的 则c y 1 0 10 6mol l 1 4 由于ksp agz 1 8 10 4mol l 1时 即可实现由agy向agx的转化 答案 1 s agx s agy s agz 2 减小 3 1 0 10 6mol l 1 4 能 ksp agy 1 0 10 12 ksp agz 8 7 10 17 能 当溶液中c x 1 8 10 4mol l 1时 agy开始向agx的转化 若要实现agy向agx的完全转化 必须保持溶液中的c x 1 8 10 4mol l 1 卤块 的主要成分为mgcl2 含fe3 fe2 mn2 等杂质离子 若以它为原料 按如下工艺流程图 即可制得 轻质氧化镁 如果要求产品尽量不含杂质离子 而且成本较低 流程中所用试剂或ph控制可参考下列附表确定 表1生成氢氧化物沉淀的ph fe2 氢氧化物呈絮状 不易从溶液中除去 所以常将它氧化成为fe3 生成fe oh 3沉淀而除之 表2工业品价格表 请填写以下空白 1 在步骤 中加入的物质x 最佳选择应是 其作用是 2 在步骤 中加入的物质y应是 之所以要控制ph 9 8的目的是 3 在步骤 时发生的化学反应方程式是 解析 为除去fe2 fe3 mn2 等离子 从表1可以看出 当加入烧碱控制在ph 9 8时即可达到目的 此时mg2 也会因生成部分mg oh 2而进入沉淀中 但由于卤块价格低廉 这点不可避免的损失还是可以承受的 其结果是保证了产品的纯度 为将fe2 氧化成fe3 有两种氧化剂可以采用 即漂液和过氧化氢 从表2中的价格可看出 前者比后者便宜得多 应选用漂液 从氯化镁制成氧化镁 有两条反应路线 烧碱比纯碱价格昂贵 生成的中间产物氢氧化镁是胶状沉淀会造成过滤困难 更重要的是反应过程中不能进行轻化处理 因而只能得重质氧化镁 而纯碱价格较低 生成的中间产物碳酸镁呈粗颗粒状 易过滤 碳酸镁在水中经一定时间的加热煮沸会不断水解生成二氧化碳 mgco3 h2omg oh 2 co2 由于气体二氧化碳的产生 使沉淀变得疏松 灼烧沉淀后得到的是轻质氧化镁 答案 1 漂液将fe2 氧化成fe3 2 naoh使除mg2 以外的各种杂质金属离子都形成氢氧化物沉淀以便除去 3 mgco3 h2omg oh 2 co2 1 在一定温度下 当mg oh 2固体在水溶液中达到下列平衡 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 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 答案 d 2 在ph为4 5的环境中 cu2 fe2 不生成沉淀 而fe3 几乎完全生成沉淀 工业上制cucl2是将浓盐酸用蒸汽加热到80 左右 再慢慢加入粗氧化铜 含杂质feo 充分搅拌使之溶解 欲除去溶液中的杂质离子 下述方法正确的是 a 加入纯cu将fe2 还原b 向溶液中加入 nh4 2s使fe2 沉淀c 直接加水加热使杂质离子水解除去d 在溶液中通入cl2 再加入cuo粉末调节ph为4 5 解析 本题是用调节溶液ph的方法 使qc fe oh 3 大于ksp fe oh 3 使fe oh 3沉淀生成 从溶液中除去 答案 d 3 2010 南通模拟 有关agcl沉淀的溶解平衡的说法中 不正确的是 a agcl沉淀生成和沉淀溶解不断进行 但速率相等b agcl难溶于水 溶液中没有ag 和cl c 升高温度 agcl沉淀的溶解度增大d 向agcl沉淀中加入nacl固体 agcl沉淀的溶解度降低 解析 agcl固体在溶液中达到溶解平衡后 溶解与沉淀速率相等 但不为0 一般来说 升高温度 有利于固体物质的溶解 a c正确 agcl难溶于水 但溶解的部分仍电离出ag 和cl b错误 向agcl沉淀中加入nacl固体 增大了cl 浓度 促使溶解平衡向左移动 降低了agcl的溶解度 d正确 答案 b 4 2010 泗阳模拟 把ca oh 2放入蒸馏水中 一段时间后达到如下平衡 ca oh 2 s ca2 aq 2oh aq 下列说法正确的是 a 恒温下向溶液中加入cao 可以使溶液中的ca2 浓度增大b 给溶液加热 可以使溶液的ph升高c 给溶液加入固体na2o2 可以使固体质量增加d 向溶液中加入固体naoh ca oh 2固体质量不变 解析 加cao后依然是该温度下的饱和溶液 ca2 浓度不变 给溶液加热 ca oh 2溶解度变小 使溶液的ph变小 向溶液中加入固体naoh 使ca oh 2的溶解平衡被破坏 平衡向左移动 ca oh 2固体质量变大 答案 c 5 下列叙述正确的是 a 用ph试纸可以直接测出酸或碱的浓度b 反应agcl nabr agbr nacl能在水溶液中进行 是因为agbr比agcl更难溶于水c al oh 3 s al3 aq 3oh aq 表示溶解平衡 al oh 3 al3 3oh 表示水解平衡d 只有反应速率很高的化学反应才能应用于工业生产 解