2020化学鲁教选修：沉淀溶解平衡与溶度积含解析.doc

教学资料范本2020化学鲁教选修：沉淀溶解平衡与溶度积含解析编 辑：_时 间：_第3节沉淀溶解平衡第1课时沉淀溶解平衡与溶度积学业要求素养对接认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。平衡思想：难溶电解质存在平衡体系。知 识 梳 理知识点一、难溶电解质的沉淀溶解平衡1.固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系溶解性难溶微溶可溶易溶S的范围S0.01 g0.01 gS1 g1 gS10 gS10 g2.沉淀溶解平衡状态在一定温度下、固体溶质在水中形成饱和溶液时、溶液中溶质质量保持不变的状态。该状态下、固体溶质溶解的速率和溶液中溶质分子结晶的速率达到相等、但溶解和结晶仍在进行。3.沉淀溶解平衡(1)概念在一定温度下、当沉淀溶解和生成的速率相等时、即建立了动态平衡、叫做难溶电解质的沉淀溶解平衡。如AgCl溶于水的沉淀溶解平衡表示为AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)。(2)特征知识点二、溶度积常数1.在一定温度下、沉淀达沉淀溶解平衡后的溶液为饱和溶液、其离子浓度不再发生变化、溶液中各离子浓度幂之积为常数、叫做溶度积常数(简称溶度积)、用Ksp表示。2.写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式：(1)AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)KspAgCl；(2)Fe(OH)3(s)Fe3(aq)3OH(aq)KspFe3OH3；(3)AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)KspAnmBmn.自 我 检 测1.根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识、生成沉淀的离子反应能否真正进行到底？答案不能进行到底。从溶解度来看、所谓难溶是指溶解度小于0.01 g、并非溶解度为0；任何化学反应都具有可逆性、可逆反应达到平衡状态时、反应物和生成物的浓度不再变化、从而使生成沉淀的离子反应不能进行到底。2.从物质类别、变化过程角度分析沉淀溶解平衡与弱电解质的电离平衡有何区别？答案(1)从物质类别看、难溶电解质可以是强电解质、也可以是弱电解质如BaSO4是强电解质、而Al(OH)3是弱电解质、而难电离物质只能是弱电解质。(2)从变化的过程来看、沉淀溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。3.溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀、而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化、这种认识对吗？答案不对。只要浓度商QKsp、溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。4.同温条件下、Ksp数值越大、难溶电解质在水中的溶解能力越强、这种认识对吗？答案不对、对于同类型物质而言、Ksp数值越大、难溶电解质在水中的溶解能力越强、如AgClAgBrAgI；而对于不同类型的物质、则不能直接比较、如Ksp(AgCl)1.81010 mol2L2、KspMg(OH)21.81011 mol3L3、不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶、需转化为溶解度进行比较。学习任务一、影响沉淀溶解平衡的因素中国是个多溶洞的国家、如闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞、安徽石台溶洞群、都是自然界创造出来的杰作。那么溶洞形成的具体原理是什么？提示石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为可溶性的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时、水分蒸发、二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚、渐渐形成了钟乳石、石笋等【名师点拨】1.已知沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)、请分析当下列条件改变时、对该沉淀溶解平衡的影响、填写下表、并归纳其影响因素。条件改变移动方向Mg2OH加水向右不变不变升温向右增大增大加MgCl2(s)向左增大减小加盐酸向右增大减小加NaOH(s)向左减小增大2.影响沉淀溶解平衡的因素(1)内因：溶质本身的性质。绝对不溶的物质是没有的；同是微溶物质、溶解度差别也很大；易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。(2)外因：浓度：加水、平衡向溶解方向移动。温度：升温、多数平衡向溶解方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动、如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。同离子效应：向平衡体系中加入相同的离子、使平衡向生成沉淀的方向移动。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的物质或气体的离子时、平衡向溶解的方向移动。【典例1】把氢氧化钙放入蒸馏水中、一段时间后达到如下平衡：Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)、加入以下溶液、可使Ca(OH)2减少的是()A.Na2S溶液 B.AlCl3溶液C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液解析Na2S水解显碱性、增大了溶液中OH的浓度；NaOH会提供大量OH；CaCl2会增大Ca2的浓度、所以A、C、D选项都会使平衡向左移动使Ca(OH)2增多。AlCl3中的Al3可与OH发生反应生成Al(OH)3沉淀、使平衡向右移动、促进Ca(OH)2的溶解。答案B变式训练1将AgCl分别投入下列溶液中：40 mL 0.03 molL1的HCl溶液50 mL 0.03 molL1的AgNO3溶液30 mL 0.02 molL1的CaCl2溶液10 mL蒸馏水AgCl的溶解度由大到小的顺序是_。解析在水中AgCl存在溶解平衡AgCl(s)AgCl(aq)=Ag(aq)Cl(aq)(注：s表示未溶解的固体、aq表示已被溶解但未电离的AgCl)。当溶液中存在Ag或Cl时、溶解平衡逆向移动、AgCl的溶解度减小。溶液中Ag或Cl的浓度越大、逆向移动的程度越大、溶解度就越小。以中性的水为参照、溶解度。答案学习任务二、溶度积的意义及应用【交流研讨】1.溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀、而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化、这种认识对吗？提示不对。只要浓度商QKsp、溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。2.同温条件下、Ksp数值越大、难溶电解质在水中的溶解能力越强、这种认识对吗？提示不对、对于同类型物质而言、Ksp数值越大、难溶电解质在水中的溶解能力越强、如AgClAgBrAgI；而对于不同类型的物质、则不能直接比较、如Ksp(AgCl)1.81010、KspMg(OH)21.81011、不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶、需转化为溶解度进行比较。【名师点拨】1.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关、而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。2.同温条件时、对于同类型物质、Ksp数值越大、难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知、溶解能力：AgClAgBrAgI、Cu(OH)2Mg(OH)2。3.不同类型的物质、Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25 )：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)、Ksp1.81010mol2L2、Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)、Ksp1.81011mol3L3、虽然Mg(OH)2的Ksp较小、但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。【典例2】已知25 时、AgCl的溶度积常数Ksp1.81010mol2L2、则下列说法正确的是()A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸、Ksp变大B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中、一定有AgClC.温度一定时、当溶液中AgClKsp时、此溶液中必有AgCl沉淀析出D.将AgCl加入到较浓的KI溶液中、部分AgCl转化为AgI、因为AgCl的溶解度大于AgI解析Ksp只与温度有关、A项不正确；B项混合后可能Ag或Cl有剩余、不一定有AgCl；C项QKsp时达到沉淀溶解平衡、没有AgCl沉淀析出；D项符合沉淀转化的规律。故选D。答案D变式训练2如图所示、有T1、T2两种温度下两条BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线、下列关于T1温度时BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线的说法不正确的是()A.加入Na2SO4可使溶液由a点变为b点B.在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时、均有BaSO4沉淀生成C.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)D.升温可使溶液由b点变为d点解析A项、加入Na2SO4、SO增大、Ksp不变、Ba2减小、正确；B项、在T1曲线上方任意一点、由于QcKsp、所以均有BaSO4沉淀生成、正确；C项、不饱和溶液蒸发溶剂、SO、Ba2均增大、正确；D项、升温、Ksp增大、SO、Ba2均增大、错误。答案D1.下列物质的溶解度随温度升高而减小的是()KNO3Ca(OH)2BaSO4CO2A. B.C. D.解析Ca(OH)2的溶解度比较特殊、随温度的升高而减小、其他绝大多数物质随温度升高、溶解度增大(气体除外)。答案B2.将浓盐酸加到NaCl饱和溶液中、会析出NaCl晶体、对这种现象正确的解释是()A.由于Cl增加、使溶液中NaClKsp(NaCl)、故产生NaCl晶体B.HCl是强酸、所以它能使NaCl沉淀出来C.由于Cl增加、使NaCl的溶解平衡向析出NaCl的方向移动、故有NaCl沉淀析出D.酸的存在、降低了盐的溶解度解析浓盐酸加到NaCl饱和溶液中、破坏了NaCl的溶解平衡、而使NaCl沉淀出来、可以用平衡移动原理解释。NaCl是易溶于水的物质、而溶度积是对难溶物而言。答案C3.已知Ksp(AgCl)1.561010、Ksp(AgBr)7.71013、Ksp(Ag2CrO4)9.01012。某溶液中含有Cl、Br和CrO、浓度均为0.010 molL1、向该溶液中逐滴加入0.010 molL1的AgNO3溶液时、三种阴离子产生沉淀的先后顺序为()A.Cl、Br、CrO B.CrO、Br、ClC.Br、Cl、CrO D.Br、CrO、Cl解析因为溶液中Cl、Br、CrO浓度相同、假设滴加AgNO3溶液的过程中混合液中Cl、Br、CrO浓度不变、均为0.010 molL1、则开始生成AgCl、AgBr、Ag2CrO4沉淀时溶液中Ag浓度分别为1.56108 molL1、7.71011 molL1、3.0105 molL1、所以首先沉淀的是AgBr、最后沉淀的是Ag2CrO4。答案C4.硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下、下列说法正确的是()A.温度一定时、Ksp(SrSO4)随SO的增大而减小B.三个不同温度中、313 K时Ksp(SrSO4)最大C.283 K时、图中a点对应的溶液是饱和溶液D.283 K下的SrSO4饱和溶液升温到363 K后变为不饱和溶液解析温度一定时、Ksp(SrSO4)不变、A错误；由题中沉淀溶解平衡曲线可看出、313 K时、Sr2SO最大、Ksp最大、B正确；283 K时、a点Sr2小于平衡时Sr2、故未达到饱和、沉淀继续溶解、C不正确；从283 K升温到363 K要析出固体、依然为饱和溶液。答案B5.难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡。在常温下、溶液里各种离子的浓度以它们系数为方次的乘积是一个常数、叫溶度积常数(Ksp)。例如：Cu(OH)2Cu22OH、KspCu2OH221020。当溶液中各种离子的浓度方次的乘积大于溶度积时、则产生沉淀、反之固体溶解。(1)某CuSO4溶液里Cu20.02 molL1、如果生成Cu(OH)2沉淀、应调整溶液的pH、使之大于_。(2)要使0.2 molL1CuSO4溶液中Cu2沉淀较为完全(使Cu2浓度降至原来的千分之一)、则应向溶液里加入NaOH溶液、使溶液的pH为_。解析(1)根据信息、当Cu2OH221020mol3L3时开始出现沉淀、则OHmolL1109 molL1、H105molL1、pH5、所以要生成Cu(OH)2沉淀、应调整pH5。(2)要使Cu2浓度降至0.2 molL1/1 0002104molL1、OHmolL1108molL1、H106molL1。此时溶液的pH6。答案(1)5(2)6课时作业基 础 练1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是()A.反应开始时、溶液中各离子浓度相等B.沉淀溶解达到平衡时、沉淀的生成和溶解的速率相等C.沉淀溶解达到平衡时、溶液中溶质的离子浓度相等、且保持不变D.沉淀溶解达到平衡时、如果再加入难溶的该沉淀物、将促进溶解解析反应开始时、各离子的浓度没有必然的关系、A项不正确；沉淀溶解达到平衡时、溶液中溶质的离子浓度保持不变、但不一定相等、C项不正确；沉淀溶解达到平衡后、再加入难溶的该沉淀物、平衡不会移动、D项错。答案B2.在一定温度下、一定量的水中、石灰乳悬浊液存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca(OH)2(aq)Ca2(aq)2OH(aq)、当向此悬浊液中加入少量生石灰时、下列说法正确的是()A.n(Ca2)增大 B.Ca2不变C.n(OH)增大 D.OH减小解析加入生石灰的前后都是石灰水的饱和溶液、故Ca2和OH浓度均不变。答案B3.在一定温度下、Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡：Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)、若使固体Mg(OH)2的量减少、而Mg2不变、可采取的措施是()A.加MgCl2 B.加H2OC.加NaOH D.加HCl答案B4.把足量熟石灰放入蒸馏水中、一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)。下列叙述正确的是()A.给溶液加热、溶液的pH升高B.恒温下向溶液中加入CaO、溶液的pH升高C.向溶液中加入Na2CO3溶液、Ca(OH)2固体增多D.向溶液中加入少量的NaOH固体、Ca(OH)2固体增多解析A项、加热时Ca(OH)2溶解度减小、平衡逆向移动、OH减小、pH减小；B项、CaOH2O=Ca(OH)2、由于保持恒温、Ca(OH)2溶解度不变、OH不变、因此pH不变；C项、COCa2=CaCO3、使平衡正向移动、Ca(OH)2固体减少；D项、加入NaOH固体时、OH增大、平衡逆向移动、因此Ca(OH)2固体增多。答案D5.下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是()A.常温下、向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体、BaCO3的Ksp减小B.溶度积常数Ksp只受温度影响、温度升高Ksp减小C.溶度积常数Ksp只受温度影响、温度升高Ksp增大D.常温下、向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体、Mg(OH)2的Ksp不变解析温度不变、溶度积常数不变、故A项不正确、D项正确；大多数的难溶物温度升高、其Ksp增大、但也有少数物质相反如Ca(OH)2、故B、C均不正确。答案D6.已知298 K时Mg(OH)2的溶度积常数Ksp5.61012 mol3L3、MgCO3的溶度积常数Ksp6.8106 mol2L2。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状态、测得溶液的pH13.0。则下列说法中不正确的是()A.Mg(OH)2是水垢的成分之一B.MgCO3悬浊液中加入适量的烧碱溶液可以生成Mg(OH)2沉淀C.沉淀溶解平衡时溶液中的Mg25.61010 molL1D.298 K时饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgCO3溶液相比前者的Mg2大解析从溶度积看Mg(OH)2比MgCO3更难溶、故水垢中镁是以Mg(OH)2形式存在、A、B两项正确；平衡时OH0.1 molL1、代入溶度积常数表达式进行计算可得：Mg25.61010 molL1、C项正确；利用溶度积常数计算、平衡时饱和Mg(OH)2溶液中Mg21.1104 molL1、饱和MgCO3溶液中Mg22.6103 molL1、D项错误。答案D7.已知：Ksp(AgCl)1.81010mol2L2、Ksp(AgI)1.51016 mol2L2、Ksp(Ag2CrO4)2.01012mol3L3、则下列难溶盐的饱和溶液中、Ag浓度大小顺序正确的是()A.AgClAgIAg2CrO4B.AgClAg2CrO4AgIC.Ag2CrO4AgClAgID.Ag2CrO4AgIAgCl解析AgCl和AgI的结构相似、由Ksp可知AgCl饱和溶液中的Ag大于AgI饱和溶液中的Ag；AgCl饱和溶液中的Ag2Ksp1.81010 mol2L2、Ag2CrO4(s)2Ag(aq)CrO(aq)的KspAg2CrOAg32.01012 mol3L3、可得Ag2CrO4饱和溶液中的Ag大于AgCl饱和溶液中的Ag。答案C8.溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示。下列说法错误的是()A.溴酸银的溶解是放热过程B.温度升高时溴酸银溶解速度加快C.60 时溴酸银的Ksp约等于6104D.若硝酸钾中含有少量溴酸银、可用重结晶方法提纯解析根据曲线可知AgBrO3的溶解度随着温度的升高而增大、故可判断AgBrO3的溶解是吸热的过程、A项错误；温度越高、难溶物质溶解速率越快、B项正确；60 时、AgBrO3的溶解度约为0.6 g、100.6 g水溶液的体积约为100 mL、故溶液中的AgBrO0.025 molL1、因此KspAgBrO6104、C项正确；由于硝酸钾的溶解度随温度的变化而变化很大、故D正确。答案A9.已知：pAglgAg、某温度下的Ksp(AgCl)11012 mol2L2。如图是向10 mL AgNO3溶液中逐渐加入0.1 molL1的NaCl溶液时、溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)如下。根据图像所得下列结论正确的是()A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 molL1B.图中x点的坐标为(100、6)C.图中x点表示溶液中Ag被恰好完全沉淀D.把0.1 molL1的NaCl换成0.1 molL1 NaI则图像在终点后变为虚线部分解析A项、加入NaCl之前、pAg0、所以AgNO31 molL1、错误；B项、由于Ag106 molL1、所以Ag沉淀完全、n(NaCl)n(AgNO3)0.01 L1 molL10.01 mol、所以V(NaCl)100 mL、B正确、C错误；若把NaCl换成NaI、由于Ksp(AgI)更小、所以Ag更小、pAg更大、D错误。答案B10.已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在平衡：Ca3(PO4)2(s)3Ca2(aq)2PO(aq)(1)写出其溶度积Ksp的表达式；(2)若一定温度下、饱和溶液中Ca22.0106 molL1、PO1.58106 molL1、计算其Ksp。解析KspCa23PO2(2.0106molL1)3(1.58106molL1)22.01029mol5L5。答案(1)KspCa23PO2(2)2.01029 mol5L511.已知25 时、CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 molL1 Na2SO4溶液、下列叙述正确的是()A.溶液中析出CaSO4固体沉淀、最终溶液中SO比原来的大B.溶液中无沉淀析出、溶液中Ca2、SO都变小C.溶液中析出CaSO4固体沉淀、溶液中Ca2、SO都变小D.溶液中无沉淀析出、但最终溶液中SO比原来的大解析由图像可知、Ksp(CaSO4)9.0106 mol2L2、当加入400 mL 0.01 molL1 Na2SO4溶液时、此时c(Ca2)6104 molL1、c(SO)8.6103molL1、Q5.16106Ksp(CaSO4)、所以溶液中无沉淀析出、但最终溶液中SO比原来大。答案D素养练12.工业上制取CuCl2的生产流程如图所示：请结合下表数据、回答下列问题：物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3溶度积(25 )8.01016mol3L32.21020mol3L34.01038mol4L4完全沉淀时的pH范围9.66.434(1)向含有等浓度Fe2、Cu2、Fe3的混合溶液中滴加NaOH溶液、最先生成的沉淀是_。(2)溶液A中加入NaClO的目的是_。(3)在溶液B中加入CuO后过滤、这次加入CuO控制的pH范围是_。(4)在Cu(OH)2中加入盐酸使Cu(OH)2转变为CuCl2、采用过量盐酸和低温蒸干的目的是_。解析(1)根据完全沉淀时的pH可知、Fe(OH)3完全沉淀时的pH最小、故在Fe2、Cu2和Fe3溶液中加入NaOH溶液时、Fe3最先生成沉淀。(2)根据表中完全沉淀时的pH范围可知、Fe2沉淀时Cu2已基本沉淀完全、所以必须先将Fe2转变为Fe3才能完全除去、所以溶液A中加入NaClO的目的是氧化Fe2生成Fe3、有利于沉淀分离。(3)在溶液B中加CuO调节溶液的pH使Fe3完全沉淀、Fe3完全沉淀时pH的范围是34。(4)因为溶液中存在以下平衡：Cu22H2OCu(OH)22H、加入过量盐酸和低温、能使平衡向逆反应方向移动、抑制Cu2水解。答案(1)Fe(OH)3(2)氧化Fe2生成Fe3、有利于沉淀分离(3)34(4)抑制Cu2水解、防止生成CuO13.软锰矿(主要成分MnO2、杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4H2