鲁科版选修4 第三单元第三节 沉淀溶解平衡 学案.doc

第三节 沉淀溶解平衡学习目标1了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。理解溶度积(ksp)的含义，能进行相关的计算。2以上各部分知识的综合应用。沉淀溶解平衡及其应用知识梳理1固体溶质的溶解性不同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20 时，物质的溶解度与溶解性的关系如下：2沉淀溶解平衡(1)含义在一定温度下的水溶液中，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了溶解平衡状态。(2)建立过程固体溶质溶液中的溶质(3)特征(4)影响因素3沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成调节ph法：如除去cucl2溶液中的杂质fecl3，可以向溶液中加入cuo，调节溶液的ph，使fe3形成fe(oh)3沉淀而除去。离子方程式为fe33h2ofe(oh)33h，cuo2h=cu2h2o。沉淀剂法如用h2s沉淀hg2的离子方程式为h2shg2=hgs2h。(2)沉淀的溶解酸溶解法如caco3溶于盐酸，离子方程式为caco32h=ca2co2h2o。cu(oh)2溶于稀硫酸，离子方程式为cu(oh)22h=cu22h2o。盐溶液溶解法如mg(oh)2溶于nh4cl溶液，离子方程式为mg(oh)22nh=mg22nh3h2o。 (3)沉淀的转化实质：沉淀溶解平衡的移动。规律：一般来说，溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。应用a锅炉除垢：将caso4转化为caco3，离子方程式为caso4(s)co(aq)=caco3(s)so(aq)。b矿物转化cuso4溶液遇pbs转化为cus，离子方程式为pbs(s)cu2(aq)=cus(s)pb2(aq)。(1)沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程，属于物理变化，但遵循勒夏特列原理。(2)沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。(3)用沉淀法除杂不可能将杂质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1.0105 moll1时，沉淀已经完全。(4)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶物，不能直接根据ksp的大小来确定其溶解能力的大小，需通过计算转化为溶解度。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)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。()(2)常温下，向mg(oh)2饱和溶液中加入naoh固体，mg(oh)2的ksp不变。()(3)25 时cu(oh)2在水中的溶解度大于其在cu(no3)2溶液中的溶解度。()(4)agcl(s)ag(aq)cl(aq)和agcl=agcl表示的意义相同。()答案：(1) (2) (3)(4)2判断外界条件对agcl(s)ag(aq)cl(aq)h0沉淀溶解平衡的影响：外界条件移动方向agclksp升高温度_加水稀释_加入少量agno3_通入hcl_通入h2s_答案：正向增大增大增大正向不变不变不变逆向增大减小不变逆向减小增大不变正向减小增大不变3在baso4饱和溶液中加入少量氯化钡溶液时产生沉淀，若以ksp表示baso4的溶度积常数，则平衡后溶液中()aba2sokspbba2soksp，ba2socba2soksp，ba2sodba2soksp，ba2so答案：c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c60 时溴酸银的ksp约等于6104 mol2l2d若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯解析a由题图可知，随着温度升高，溴酸银的溶解度逐渐增大，因此agbro3的溶解是吸热过程。b.由图像曲线可知，温度升高斜率增大，因此agbro3的溶解速度加快。c.由溶解度曲线可知，60 时，agbro3的溶解度约为0.6 g，则其物质的量浓度约为0.025 moll1，agbro3 的kspagbro0.025 moll10.025 moll16104 mol2l2。d.若kno3中含有少量agbro3，可通过蒸发浓缩得到kno3的饱和溶液，再冷却结晶获得kno3晶体，而agbro3留在母液中。答案a(1)溴酸银属于难溶物质吗？(2)60 时，agbro3饱和溶液中bro约为多少？答案：(1)不属于。20 时agbro3溶解度在0.011 g之间，故属于微溶物质。(2)bro0.025 moll1。 题组一沉淀溶解平衡的影响因素1(2016高考海南卷)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()acobmg2chdksp(mgco3)解析：选a。含有mgco3固体的溶液中存在溶解平衡：mgco3(s)mg2(aq)co(aq)，加入少许浓盐酸，h增大，h与co反应生成hco或h2co3，使co减小，溶解平衡向正方向移动，mg2增大，而ksp(mgco3)只与温度有关，ksp(mgco3)不变，综上所述，a项正确。2已知溶液中存在平衡：ca(oh)2(s)ca2(aq)2oh(aq)h0，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abc d解析：选a。加入碳酸钠粉末会生成caco3，使ca2浓度减小，错；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；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；加热，ca(oh)2的溶解度减小，溶液的ph降低，错；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固体会使平衡向左移动，ca(oh)2固体质量增加，错。多数难溶电解质的溶解过程是吸热的，温度升高，溶解度增大；而ca(oh)2的溶解过程是放热的，温度升高，溶解度减小。 题组二沉淀溶解平衡的应用3(2018无锡联考)要使工业废水中的pb2沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等做沉淀剂，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由上表中数据可知，沉淀剂最好选用()a硫化物 b硫酸盐c碳酸盐 d以上沉淀剂均可解析：选a。沉淀工业废水中的pb2时，生成沉淀的反应进行得越完全越好，由于pbs的溶解度最小，故最好选硫化物做为沉淀剂。4(2018北京东城区期末)为研究沉淀的生成及其转化，某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是()a浊液中存在平衡：agscn(s)ag(aq)scn(aq)b中颜色变化说明上层清液中含有scnc中颜色变化说明有agi生成d该实验可以证明agi比agscn更难溶解析：选d。中溶液变红说明生成了fe(scn)3，中产生黄色沉淀说明生成了agi，由于加入的ki溶液的浓度相对kscn溶液的浓度大很多，ki过量，所以无法比较agscn和agi的溶解度，综上所述，d项符合题意。溶度积及其应用知识梳理1溶度积和浓度商以ambn(s)man(aq)nbm(aq)为例：溶度积浓度商概念沉淀溶解的平衡常数溶液中有关离子浓度幂的乘积符号kspq表达式ksp(ambn)anmbmn，式中的浓度都是平衡浓度q(ambn)cm(an)cn(bm)，式中的浓度是任意浓度应用判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解：(1)qksp：溶液过饱和，有沉淀析出；(2)qksp：溶液饱和，处于平衡状态；(3)qksp：溶液未饱和，无沉淀析出2.ksp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)外因浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动，但ksp不变。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。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物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动，但ksp不变。自我检测1判断正误，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。()(2)ksp大的电解质，其溶解度一定大。()(3)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。()(4)常温下，向baco3饱和溶液中加入na2co3固体，baco3的ksp减小。()(5)溶度积常数ksp只受温度影响，温度升高ksp一定增大。()(6)ksp只与电解质本性有关，与外界条件无关。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2已知ksp(agcl)1.561010 mol2l2，ksp(agbr)7.71013 mol2l2，ksp(ag2cro4)9.01012 mol3l3。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、crodbr、cro、cl解析：选c。利用沉淀溶解平衡原理，当qksp时，有沉淀析出。溶液中cl、br、cro的浓度均为0.010 moll1，向该溶液中逐滴加入0.010 moll1的agno3溶液时，溶解度小的先满足qksp，有沉淀析出。比较ksp，agbr、agcl同类型，则溶解度：agbragcl。比较agcl、ag2cro4的溶解度：从数量级看，agcl饱和溶液中ag moll1 ，ag2cro4饱和溶液中，ag2cro4(s)2ag(aq)cro(aq)，设crox moll1 ，则ksp(ag2cro4)ag2cro(2x)2x mol3l34x3 mol3l3，则x ，故ag2x moll12 moll1 moll1，故溶解度顺序为agbragclag2cro4，推知三种阴离子产生沉淀的先后顺序为br、cl、cro。(2017高考全国卷，13，6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的cl会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入cu和cuso4，生成cucl沉淀从而除去cl。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是()aksp(cucl)的数量级为107b除cl反应为cucu22cl=2cuclc加入cu越多，cu浓度越高，除cl效果越好d2cu=cu2cu平衡常数很大，反应趋于完全解析由题图可知，当cu102 moll1时，cl约为104.75 moll1，则ksp(cucl)cucl的数量级为107，a项正确；根据题目信息可知b项正确；cu、cu2是按一定物质的量之比反应的，并不是加入cu越多，cu浓度越高，除cl效果越好，c项错误；由题图可知，交点处cucu2106 moll1，则2cu=cu2cu的平衡常数k106，该平衡常数很大，因而反应趋于完全，d项正确。答案c 题组一沉淀溶解平衡曲线1(2018广西适应性测试)常温下，fe(oh)3和cu(oh)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列有关说法正确的是()akspfe(oh)3kspcu(oh)2ba、b、c、d四点的kw不同c在fe(oh)3饱和溶液中加入适量硝酸钾晶体可使a点变到b点dd点时的cu(oh)2溶液为不饱和溶液解析：选d。由b、c两点对应的数据比较kspfe(oh)3与kspcu(oh)2的大小，kspfe(oh)3fe3oh3fe3(1012.7 moll1)3，kspcu(oh)2cu2oh2cu2(109.6 moll1)2，因fe3cu2，故kspfe(oh)3kspcu(oh)2，a项错误；因为a、b、c、d四点的温度相同，所以kw相同，b项错误；在fe(oh)3饱和溶液中加入硝酸钾晶体，对fe(oh)3的沉淀溶解平衡不产生影响，平衡不移动，c项错误；d点没有cu(oh)2沉淀生成，属于不饱和溶液，d项正确。2一定温度下，三种碳酸盐mco3(m：mg2、ca2、mn2)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知： pmlg m，p(co)lg co。下列说法正确的是() amgco3、caco3、mnco3的ksp依次增大ba点可表示mnco3的饱和溶液，且mn2cocb点可表示caco3的饱和溶液，且ca2codc点可表示mgco3 的不饱和溶液，且mg2co解析：选b。结合沉淀溶解平衡曲线及溶度积常数进行分析。碳酸盐mco3的溶度积可表示为ksp(mco3)m2co，由图像可知，mgco3、caco3、mnco3的pm为一定值时，其p(co)依次增大，由溶度积表达式可知三种物质的ksp依次减小，a错。a点在mnco3的沉淀溶解平衡曲线上，为其饱和溶液，结合mnco3图中曲线可知，comn2，b对。b点在caco3的沉淀溶解平衡曲线上，为其饱和溶液，结合caco3图中曲线可知，coca2，c错。c点在mgco3的沉淀溶解平衡曲线的上方，为其不饱和溶液，溶液中comg2，d错。3(2018长郡中学月考)硫酸锶(srso4)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c283 k时，图中a点对应的溶液是饱和溶液d283 k下的srso4饱和溶液升温到363 k后变为不饱和溶液解析：选b。温度一定，ksp(srso4)不变，a错误；由题中沉淀溶解平衡曲线可看出，313 k时，sr2、so最大，ksp最大，b正确；283 k时，a点sr2的浓度小于平衡时sr2的浓度，故未达到饱和，沉淀继续溶解，c错误；从283 k升温到363 k要析出固体，依然为饱和溶液，d错误。 题组二有关ksp的计算和应用4室温时，m(oh)2(s)m2(aq)2oh(aq)kspa mol3l3。m2b moll1时，溶液的ph等于()algblgc14lgd14lg解析：选c。根据溶度积常数的表达式可知，oh moll1，室温时结合水的离子积可得h moll11014 moll1，则phlg h14lg，c项正确。5(2018山西四校联考)常温时，kspmg(oh)21.11011 mol3l3，ksp(agcl)1.81010 mol2l2，ksp(ag2cro4)1.91012 mol3l3，ksp(ch3cooag) 2.3103 mol2l2，下列叙述不正确的是()a浓度均为0.2 moll1的agno3溶液和ch3coona溶液等体积混合一定产生ch3cooag沉淀b将0.001 moll1的agno3溶液滴入0.001 moll1的kcl和0.001 moll1的k2cro4溶液中，先产生ag2cro4沉淀cmg2为0.11 moll1的溶液中要产生mg(oh)2沉淀，溶液的ph需要控制在9以上d在其他条件不变的情况下，向饱和agcl溶液中加入nacl溶液，ksp(agcl)不变解析：选b。等体积混合后ag、ch3coo的浓度均为0.1 moll1，qc(ch3coo)c(ag)0.01 mol2l22.3103 mol2l2，一定产生ch3cooag沉淀，a项正确；将0.001 moll1的agno3溶液滴入0.001 moll1的kcl和0.001 moll1的k2cro4混合溶液中，生成agcl和ag2cro4沉淀需ag浓度分别为ag1.8107moll1，ag105 moll1，故应先生成agcl沉淀，b项错误；若要产生mg(oh)2沉淀，需kspmg(oh)2mg2oh2，mg20.11 moll1，则oh105moll1，溶液的ph需要控制在9以上，c项正确；ksp(agcl)只受温度影响，与浓度无关，在其他条件不变的情况下，向饱和agcl溶液中加入nacl溶液，ksp(agcl)不变，d项正确。6(1)2017高考全国卷，27(5)li4ti5o12和lifepo4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为fetio3，还含有少量mgo、sio2等杂质)来制备。工艺流程如下：若“滤液”中mg20.02 moll1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使fe3恰好沉淀完全即溶液中fe31.0105 moll1，此时是否有mg3(po4)2沉淀生成？(列式计算)。fepo4、mg3(po4)2的ksp分别为1.31022 mol2l2、1.01024 mol5l5。(2)2016高考全国卷，27(3)在化学分析中采用k2cro4为指示剂，以agno3标准溶液滴定溶液中cl，利用ag与cro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1.0105moll1)时，溶液中ag为_moll1，此时溶液中cro等于_moll1。(已知ag2cro4、agcl的ksp分别为2.01012 mol3l3和2.01010 mol2l2)解析：(1)考查溶度积计算以及判断沉淀是否形成。分两步计算：计算铁离子完全沉淀时磷酸根离子浓度。fe3poksp(fepo4)，po moll11.31017 moll1。混合后，溶液中镁离子浓度为mg20.01 moll1，mg23po2(0.01 moll1)3(1.31017 moll1)21.71040 mol5l5kspmg3(po4)2，没有磷酸镁沉淀生成。(2)根据溶度积计算：ag moll12.0105 moll1，故cro moll15.0103 moll1。答案：(1)fe3恰好沉淀完全时，po moll11.31017moll1，mg23po2值为(0.01 moll1)3(1.31017 moll1)21.71040 mol5l5brbagb，两者等体积混合后，混合溶液中agclagaagbclaagaclaksp(agcl)，因此无白色沉淀生成，c项正确；该反应的平衡常数k，根据题图，t 时ksp(agcl)1010 mol2l2，ksp(agbr)1014 mol2l2，故k104，d项正确。二、非选择题9某化工厂废水中含有ag、pb2等重金属离子，其浓度各约为0.01 moll1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：难溶电解质agiagohag2spbi2pb(oh)2pbsksp8.510175.61086.310507.11091.210153.41023(1)你认为往废水中投入_(填字母序号)，沉淀效果最好。anaohbkick2sdca(oh)2(2)如果用食盐处理只含ag的废水，测得处理后的废水中nacl的质量分数为1.17%(1 gml1)。若环境要求排放标准为ag1.0108 moll1，则该工厂处理后的废水中ag_；_(填“能”或“否”)达到排放标准。已知m(nacl)58.5 gmol1，ksp(agcl)1.81010 mol2l2解析：(1)由表格中的各物质溶度积数据可知，ag2s和pbs的溶度积最小，则加入k2s沉淀效果最好。(2)废水中nacl的质量分数为1.17%(1 gml1)，clnacl moll10.2 moll1，ksp(agcl)agcl1.81010 mol2l2，则ag moll19.01010 moll11.0108 moll1，故能达到排放标准。答案：(1)c(2)9.01010 moll1能10(2018深圳模拟)根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：(1)在ca(no3)2溶液中加入(nh4)2co3溶液后过滤，若测得滤液中co103 moll1，则ca2是否沉淀完全？_(填“是”或“否”)。已知ca2105 moll1时可视为沉淀完全；ksp(caco3)4.96109 mol2l2(2)已知25 时，kspmg(oh)25.61012 mol3l3；酸碱指示剂百里酚蓝变色的ph范围如下：ph8.08.09.69.6颜色黄色绿色蓝色25 时，在mg(oh)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为_。(3)向50 ml 0.018 moll1的agno3溶液中加入50 ml 0.020 moll1的盐酸，生成沉淀，反应后剩余cl1.0104 mol。已知该温度下agcl的ksp1.01010 mol2l2，忽略溶液的体积变化。请计算：完全沉淀后，溶液中ag_。完全沉淀后，溶液的ph_。如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 ml 0.001 moll1的盐酸，是否有白色沉淀生成？_(填“是”或“否”)，理由是_。解析：(1)根据ksp(caco3)ca2co4.96109 mol2l2，得ca2 moll14.96106 moll1105 moll1，可视为沉淀完全。(2)设mg(oh)2饱和溶液中oh为x moll1，则 0.5x35.61012 mol3l3，x2.24104，h4.461011 moll1，ph10.35，溶液为蓝色。答案：(1)是(2)蓝色(3)1.0107 moll12否因为加入的盐酸中c(cl)和反应后所得溶液中的 c(cl)相同，c(cl)没有改变，c(ag)变小，所以qc(ag)c(cl)ksp(agcl)，没有沉淀产生11金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质控制溶液的ph，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同ph下的溶解度(s/moll1)如图所示。(1)ph3时溶液中铜元素的主要存在形式是_。(2)若要除去cucl2溶液中的少量fe3，应该控制溶液的ph_(填字母)。a1b在4左右c6(3)在ni(no3)2溶液中含有少量的co2杂质，_(填“能”或“不能”)通过调节溶液ph的方法来除去，理由是_。(4)已知一些难溶物的溶度积常数(单位：mol2l2)如下表：物质fesmnscuspbshgsznsksp6.310182.510131.310353.410286.410331.61024为除去某工业废水中含有的cu2、pb2、hg2杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的_(填选项)。anaoh bfes cna2s解析：(1)由图可知，在ph3时溶液中不会出现cu(oh)2沉淀，铜元素主要以cu2形式存在；(2)要除去fe3的