人教版选修4 第3章第4节 难溶电解质的溶解平衡 学案.doc

第4节难溶电解质的溶解平衡1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.了解溶度积的意义。3知道沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。知识点一沉淀溶解平衡阅读教材p61p62，思考并填空。125 时，溶解性与溶解度的关系不同的固体物质在水中的溶解度不同，有的很大，有的很小，但无论大小，都有一定的溶解度。在25 时，物质的溶解度与溶解性的关系如下：下列物质，属于易溶物质的是，属于微溶物质的是，属于难溶物质的是。naclnaohh2so4mgco3caso4ca(oh)2caco3baso4mg(oh)22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，即达到溶解平衡状态。(2)实例：agcl沉淀体系中的溶解平衡可表示为agcl(s)ag(aq)cl(aq)。由于沉淀、溶解之间的这种动态平衡的存在，决定了ag与cl的反应不能完全进行到底。(3)特征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(s)减少的是()ana2s溶液balcl3溶液cnaoh溶液 dcacl2溶液答案：b2有关agcl的沉淀溶解平衡的说法中，不正确的是()aagcl的沉淀生成和溶解不断进行，但速率相等bagcl难溶于水，溶液中没有ag和clc升高温度，agcl沉淀的溶解度增大d向agcl沉淀中加入nacl固体，c(ag)减小解析：选b。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，a项正确；agcl难溶于水，但溶解的部分电离出ag和cl，b项错误；一般来说，升高温度有利于固体物质的溶解，c项正确；向agcl沉淀中加入nacl固体，增大了cl浓度，促使溶解平衡逆向移动，c(ag)减小，d项正确。影响沉淀溶解平衡的因素内因电解质本身的性质外因温度温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动稀释向溶解方向移动同离子效应加入相同离子，向生成沉淀的方向移动(1)难溶电解质可以是强电解质(如baso4)，也可以是弱电解质如al(oh)3。(2)向沉淀溶解平衡体系中加入可与体系中某些离子反应，生成更难溶物质或气体的离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动。一定温度下，将足量的agcl分别加入下列物质中，agcl的溶解度由大到小的排列顺序是()20 ml 0.01 moll1 kcl溶液30 ml 0.02 moll1 cacl2溶液40 ml 0.03 moll1 hcl溶液10 ml蒸馏水50 ml 0.05 moll1 agno3溶液a bc d解析agcl(s)ag(aq)cl(aq)，溶液中c(cl)或c(ag)越大，越能抑制agcl的溶解，agcl的溶解度就越小。agcl的溶解度大小只与溶液中ag或cl的浓度有关，而与溶液的体积无关。c(cl)0.01 moll1；c(cl)0.04 moll1；c(cl)0.03 moll1；c(cl)0 moll1；c (ag)0.05 moll1。ag或cl浓度由小到大的排列顺序为。答案b解答本题要注意以下3点：(1)溶液中存在平衡：agcl(s)ag(aq)cl(aq)。(2)ag或cl都抑制氯化银的溶解平衡且二者物质的量浓度相等时对平衡的抑制程度相同。(3)加水促进氯化银的溶解。 沉淀溶解平衡概念及特征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，沉淀的速率和溶解的速率相等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，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解解析：选b。a项，反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系。c项，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。d项，沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，故平衡不发生移动。2(2016绵阳高二检测)将一定量的硫酸钡放入水中，对此有关的叙述正确的是()a硫酸钡不溶于水，硫酸钡固体质量不会改变 b最终会得到baso4的极稀的饱和溶液c因为ba2so=baso4很容易发生，所以不存在baso4(s)ba2(aq)so(aq)的反应d因为baso4难溶于水，所以改变外界条件也不会改变baso4的溶解性解析：选b。baso4不溶于水并不是绝对不溶，它存在溶解平衡，当沉淀溶解和生成的速率相等时，得到了baso4的饱和溶液，即建立了动态平衡baso4(s)ba2(aq)so(aq)，a、c项错误，b项正确；升高温度，baso4溶解度增大，d项错误。沉淀溶解平衡的影响因素3在有固态caco3存在的饱和溶液中，存在着如下平衡caco3(s)ca2(aq)co(aq)，加入下列溶液能使caco3质量增加的是()acacl2溶液 bkno3溶液cnh4cl溶液 dnacl溶液解析：选a。加入kno3溶液和nacl溶液相当于加入了h2o，使平衡向右移动，caco3质量减少；加入nh4cl溶液，由于nh水解显酸性，消耗了co，使平衡向右移动，促进了caco3的溶解；而加入cacl2溶液，增大了钙离子的浓度，使平衡左移，caco3质量增加。425 时，在含有大量pbi2的饱和溶液中存在着平衡pbi2(s)pb2(aq)2i(aq)，加入ki溶液，下列说法正确的是 ()a溶液中pbi2溶解量不变 bpbi2固体质量不变c沉淀溶解平衡向左移动d溶液中pb2浓度增大解析：选c。加入ki溶液，c(i)增大，平衡左移，c(pb2)减小，pbi2固体质量增加，溶液中pbi2溶解量减小。知识点二溶度积常数阅读教材p65p66，思考并填空。1定义一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之积为常数，称之为溶度积常数，用ksp表示。2表达式ambn(s)man(aq)nbm(aq)，kspc(an)mc(bm)n。例如：ag2so4的溶度积常数ksp(ag2so4)c2(ag)c(so)。3影响因素 已知在ca3(po4)2的饱和溶液中c(ca2)2.0106 mol/l，c(po)1.58106 mol/l，则ca3(po4)2的ksp是多少？答案：ca3(po4)2的kspc(ca2)3c(po)2(2.0106)3(1.58106)22.01029。溶度积ksp与离子积qc的关系通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：(1)qcksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。(2)qcksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。(3)qcksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液达到饱和。(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的离子浓度无关，它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。(2)阴、阳离子个数比相同的难溶电解质，ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。若阴、阳离子个数比不相同，则不能用溶度积直接比较物质的溶解性，需要转化为溶解度(或饱和溶液中离子浓度)来比较大小。(3)不仅难溶电解质存在溶解平衡，在易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡，如在nacl饱和溶液中，加入nacl固体，晶体溶解和析出的速率相等，存在动态平衡，这样的情况也是溶解平衡。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()acl、br、crobcro、br、clcbr、cl、cro dbr、cro、cl解析设加入一定体积的agno3溶液时，溶液中cl、br和cro的浓度均为c moll1，则形成agcl、agbr、ag2cro4沉淀所需ag浓度分别是 moll1、 moll1、 moll1，比较ksp数值可知，br形成沉淀时所需ag浓度最小，即最先产生沉淀；cro形成沉淀时所需ag浓度最大，即最后产生沉淀。答案c例2中，能否直接根据ksp大小来推测生成沉淀的先后顺序？答案：不能。agcl、agbr两物质的组成形式相同，可由ksp大小直接判断生成沉淀的先后顺序，但ag2cro4中阴、阳离子的组成比例与agcl、agbr的不同，则必须由ksp计算出生成沉淀所需ag的最小浓度来推断。(1)相同温度下，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)2ksp(ag2s)时，生成ag2s沉淀，agcl沉淀溶解平衡向右移动而逐渐溶解。答案现象：白色沉淀(agcl)转化成黑色沉淀(ag2s)；离子方程式：agcl=agcl，s2(aq)2agcl(s)=ag2s(s)2cl(aq)。在沉淀的转化中，可以由ksp小的物质转化为ksp更小的物质，ksp小的物质能否转化成ksp较大些的物质？答案：可以。在沉淀的转化中，一般为ksp小的物质转化为ksp更小的物质，且ksp相差越大，越有利于转化，且转化较完全。但也可以由ksp小的物质转化为ksp较大些的物质，如虽然ksp(baso4)ksp(agy)ksp(agz)，所以s(agx)s(agy)s(agz)。(2)向agy的饱和溶液中加入少量的agx固体，由于agx的溶解度大于agy的，溶液中的c(ag)增大，agy的溶解平衡向着形成沉淀的方向移动。(3)agy的饱和溶液中，c(ag) moll1 moll11.0106 moll1，假设0.188 g agy固体完全溶解，则c(ag)0.01 moll11.0106 moll1，故0.188 g agy不能完全溶解，其溶液中c(y)1.0106 moll1。(4)因ksp(agy)1.01012ksp(agz)8.71017，所以能够实现agy向agz的转化。答案：(1)s(agx)s(agy)s(agz)(2)减小(3)1.0106 moll1(4)能因ksp(agy)ksp(agz)，故可以由agy转化为ksp更小的agz工业生产中沉淀溶解平衡的考查3已知相关物质的溶度积常数见下表：物质cu(oh)2fe(oh)3cuclcuiksp2.210202.610391.71071.31012某酸性cucl2溶液中含有少量的fecl3，为得到纯净的cucl22h2o晶体，加入_，调至ph4，使溶液中的fe3转化为fe(oh)3沉淀，此时溶液中的c(fe3)_。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到cucl22h2o晶体。解析：fe(oh)3、cu(oh)2的ksp分别为2.61039、2.21020，则fe(oh)3、cu(oh)2饱和溶液中c(oh)分别为2.971010moll1、3.53107moll1。除去酸性cucl2溶液中的少量fecl3，可加入cu(oh)2或cu2(oh)2co3或cuo或cuco3调节溶液的ph，使fe3先转化为沉淀析出。ph4时，c(h)104moll1，则c(oh)moll111010moll1，此时c(fe3)moll12.6109moll1。答案：cu(oh)2或cuo、cuco3、cu2(oh)2co326109moll14某小型化工厂生产皓矾(znso47h2o)的工艺流程如下图所示：已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的ph范围分别为fe(oh)3：2.73.7；fe(oh)2：7.69.6；zn(oh)2：5.78.0。试回答下列问题：(1)加入的应是_，其目的是_。(2)加入的，供选择使用的有：氨水、naclo溶液、20%h2o2溶液、浓硫酸、浓硝酸等，应选用_，其理由是_。(3)加入的是_，目的是_。答案：(1)铁粉将cu2还原为cu(2)20%h2o2溶液h2o2为绿色氧化剂，还原产物为h2o，不产生杂质(3)zno或zn(oh)2调节2.7ph3.7，使fe3沉淀完全 重难易错提炼1.沉淀生成的主要方法有调节ph法和加沉淀剂法。2沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。3溶度积“三要素”(1)含义：难溶电解质溶液中离子浓度的幂之积。(2)影响因素：ksp只与温度有关。(3)意义：ksp反映难溶电解质的溶解能力，相同类型的难溶电解质，ksp越小，溶解能力越小。4溶度积规则(1)当qcksp，有沉淀析出。(2)当qcksp，溶液饱和，沉淀和溶解处于平衡状态。(3)当qcksp(cus)，所以zns沉淀在一定条件下可转化为cus沉淀c其他条件不变，离子浓度改变时，ksp不变d两种难溶电解质作比较时，ksp小的，溶解度一定小解析：选d。相同温度下不同的难溶电解质，溶度积不同，这是由物质本身的性质决定的，对同一难溶电解质来说，温度不同ksp不同，ksp不受其他因素的影响。4要使工业废水中的重金属离子pb2沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知pb2与这些离子形成的化合物的溶解度如下：化合物pbso4pbco3pbs溶解度/g1.031041.811071.841014由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为()a硫化物b硫酸盐c碳酸盐 d以上沉淀剂均可解析：选a。pbso4、pbco3、pbs中，pbs的溶解度最小，因此最好选用硫化物将工业废水中的pb2转化为pbs沉淀来除去。5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，而且c(mg2)不变，可采取的措施是()a加mgcl2 b加h2oc加naoh d加hcl解析：选b。无论加入多少水，只要mg(oh)2固体没有完全溶解时，水溶液一定为饱和溶液，c(mg2)不变。6已知：25 时，kspmg(oh)25.611012，ksp(mgf2)7.421011，下列说法正确的是()a25 时，饱和mg(oh)2溶液与饱和mgf2溶液相比，前者的c(mg2)大b25 时，在mg(oh)2悬浊液中加入少量的nh4cl固体，c(mg2)增大c25 时，mg(oh)2固体在20 ml 0.01 mol/l氨水中的ksp比在20 ml 0.01 mol/l nh4cl溶液中的ksp小d25 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解析：选b。a项，mg(oh)2和mgf2两者阴、阳离子个数比相同，但mg(oh)2的ksp小，c(mg2)也小；b项，nh水解显酸性，消耗oh，使mg(oh)2的沉淀溶解平衡正向移动，c(mg2)增大；c项，ksp只受温度影响，故两者的ksp是相等的；d项，只要c(mg2)c2(f)ksp(mgf2)，mg(oh)2就会转化为mgf2。7某温度时，ag2so4在水溶液中的溶解平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是()ab点对应的ksp(ag2so4)等于c点对应的ksp(ag2so4)b采取蒸发溶剂的方法可以使a点对应的溶液变为b点对应的溶液c该温度下，ksp(ag2so4)1.6105d0.02 moll1的agno3溶液与0.2 moll1的na2so4溶液等体积混合不会生成沉淀解析：选b。温度恒定时，曲线上任意点的ksp都相等，a项正确；a点对应ag2so4的不饱和溶液，但蒸发可以使溶液中的c(ag)、c(so)都变大，故不能实现由a点对应的溶液变到b点对应的溶液，b项错误；由ag2so4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线可知：ksp(ag2so4)c2(ag)c(so)(1102)2161021.6105，c项正确；0.02 moll1的agno3溶液与0.2 moll1的na2so4溶液等体积混合后，溶液中c2(ag)c(so)0.0120.11105ksp，所以混合液不会有沉淀生成，d项正确。8(1)对于ag2s(s)2ag(aq)s2(aq)，其ksp的表达式为_。(2)下列说法中不正确的是_。a用稀盐酸洗涤agcl沉淀比用水洗涤损耗agcl少b一般地，物质的溶解度随温度的升高而增加，故物质的溶解大多是吸热的c对于al(oh)3(s)al(oh)3(aq)al33oh，前者为溶解平衡，后者为电离平衡d除去溶液中的mg2，用oh沉淀比用co好，说明mg(oh)2的溶解度比mgco3的大e沉淀反应中常加过量的沉淀剂，其目的是使沉淀更完全(3)如何除去mg(oh)2中混有的ca(oh)2？_。解析：(1)由溶度积常数的概念直接写出。(2)a.cl抑制agcl溶解，正确；b.物质的溶解大多是吸热的，正确；c项正确；d.除去溶液中的mg2，用oh沉淀比用co好，是因为mg(oh)2的ksp更小，剩余的mg2更少，错误；e项正确。(3)根据沉淀的转化原理，向其中加mg2即可。答案：(1)kspc2(ag)c(s2)(2)d(3)加足量mgcl2溶液，充分搅拌，过滤，洗涤即得纯净的mg(oh)29以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表：表1几种砷酸盐的ksp难溶物kspca3(aso4)26.81019alaso41.61016feaso45.71021表2工厂污染物排放浓度及允许排放标准污染物h2so4as浓度28.42 g/l1.6 g/l排放标准ph690.5 mg/l回答以下问题：(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(h2so4)_mol/l。(2)写出难溶物ca3(aso4)2的ksp表达式：kspca3(aso4)2_。若混合液中al3、fe3的浓度均为1.0104 mol/l时，_先沉淀。(3)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节ph到2，再投入生石灰将ph调节到8左右使五价砷以ca3(aso4)2形式沉降。将ph调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为_。ca3(aso4)2在ph调节到8左右才开始沉淀的原因为_。解析：(1)h2so4的浓度为28.42 g/l，转化为物质的量浓度为c0.29 mol/l。(2)ksp的表达式为离子浓度幂的乘积。ksp小的物质先生成沉淀，所以fe3先沉淀。(3)当ca2浓度增大时，ca2与so可生成caso4沉淀。酸与碱发生中和反应，c(aso)增大，当ca2与aso浓度幂的乘积达到ca3(aso4)2的ksp时，开始沉淀。答案：(1)0.29(2)c3(ca2)c2(aso)fe3(3)caso4h3aso4是弱酸，当溶液中ph调节到8左右时，酸碱反应，使溶液中aso浓度增大，至qcksp，ca3(aso4)2开始沉淀能力提升10(2016北京高二月考)下列现象不能用沉淀溶解平衡移动原理解释的是()a相同温度下，agcl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度b浓fecl3溶液滴入沸水中继续加热形成红褐色透明液体c自然界地表层原生铜矿变成cuso4溶液向下层渗透，遇到难溶的zns或pbs，慢慢转变为铜蓝(cus)d加入少量agcl固体可以除去氯化钠溶液中的少量硫化钠杂质解析：选b。b项为胶体的形成，该过程与沉淀溶解平衡无关。11(2016厦门质检)25 时，三种难溶银盐的ksp与颜色如下表，下列说法正确的是()agclag2cro4agi颜色白砖红黄ksp1.810101.010128.51017a.agcl、ag2cro4、agi饱和溶液中c(ag)依次减小bag2cro4 饱和溶液中c(ag)约为1.0106 mol/lc向agcl悬浊液中加入足量ki溶液，沉淀将由白色转化为黄色d向等浓度的kcl与k2cro4的混合溶液中滴加少量agno3溶液，将生成砖红色沉淀解析：选c。agcl饱和溶液中c(ag) mol/l105 mol/l，ag2cro4饱和溶液中 c(ag) mol/l104 mol/l，故a、b、d均错误；溶解度小的沉淀可转化为溶解度更小的沉淀，所以向agcl悬浊液中加入足量ki溶液，会有黄色沉淀产生，c正确。1225 时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(ksp)分别为ksp(fes)6.31018；ksp(cus)1.31036；ksp(zns)1.61024。下列关于常温时的有关叙述正确的是()a硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大b将足量的znso4晶体加入到0.1 moll1的na2s溶液中，zn2的浓度最大只能达到1.61023 moll1c除去工业废水中含有的cu2，可采用fes固体作为沉淀剂d向饱和的fes溶液中加入feso4溶液后，混合液中c(fe2)变大、c(s2)变小，但ksp(fes)变大解析：选c。化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由ksp可知，常温下，cus的溶解度最小，故a错；将足量的znso4晶体加入到0.1 moll1的na2s溶液中，c(s2)将减至非常小，而zn2的浓度远远大于1.61023 moll1，故b错；因cus比fes更难溶，fes沉淀可转化为cus沉淀，故c正确；温度不变，ksp(fes)不变，故d错。13(2016邯郸摸底)硫酸镁在医疗上具有镇静、抗挛等功效。以菱镁矿(主要成分是mgco3)为主要原料制备硫酸镁的方法如下：(1)步骤中发生反应的离子方程式为_。(2)步骤中调节ph6.06.5的目的是_。(3)步骤的操作为_。(4)已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的ph范围如下表所示：ph9.6颜色黄色绿色蓝色25 时，向mg(oh)2的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的颜色为_。25 时，kspmg(oh)25.61012。解析：(1)步骤中发生反应的离子方程式为2nhmgomg22nh3h2o。(2)