【高考风向标】高考化学一轮复习 第三单元 第20讲 难溶电解质的溶解平衡课件.ppt

第20讲难溶电解质的溶解平衡 考纲定位 1 了解难溶电解质的溶解平衡及影响因素 了解沉淀的生成 溶解 转化的本质及应用 2 了解溶度积及有关计算 一 溶解平衡的概念与特点 1 溶解平衡的建立 固体溶解 溶解平衡 析出晶体 2 溶解平衡的定义在一定温度下 某难溶电解质溶液中 当 的速率等于 的速率时 建立了一个固体与溶液中离子之间的 动态平衡 叫沉淀溶解平衡 沉淀溶解 沉淀生成 3 溶解平衡的特点 等 动 定 变 1 逆 固体溶解和沉淀过程是可逆的 2 v 溶解 v 沉淀 3 动态平衡 溶解的速率和沉淀的速率相等且不为0 4 达到平衡时 溶液中离子浓度保持不变 5 当改变外界条件时 溶解平衡将发生移动 达到新的平衡 4 电解质在水中的溶解度 0 01g 0 01g 1g 20 时 电解质在水中的溶解度 s 与溶解性存在如下关系 二 用溶度积概念理解溶解平衡 1g 10g 10g 1 溶度积常数 cm mn cn nm 温度 与其他平衡一样 ksp仅受 的影响 2 溶度积规则 溶液过饱和 有沉淀析出 难溶电解质溶液中有关离子浓度幂的乘积称为离子积 符号 qc 溶液饱和 处于溶解平衡态 1 qc ksp 2 qc ksp 3 qc ksp 溶液未饱和 沉淀溶解 考点1 外界条件对沉淀溶解平衡的影响 例1 对于难溶盐mx 其饱和溶液中的m 和x 的物质c x ksp的关系 现将足量的agcl固体分别放入下列物质中 agcl的溶解度由大到小的顺序为 20ml0 01mol lkcl溶液 30ml0 02mol lcacl2溶液 40ml0 03mol lhcl溶液 10ml蒸馏水 50ml0 05mol lagno3溶液 a c b d 答案 b 变式训练 1 双选 常温时 氢氧化镁固体在水中存在溶解平衡 少可以加入少量的 a nh4no3c mgso4 b naohd nahso4 答案 ad nh3 h2o 考点2 沉淀溶解平衡的应用 1 沉淀的溶解与生成 1 在难溶电解质的溶液中 当qc ksp时 就会生成沉淀 据此 加入沉淀剂或者调整ph 是分离除杂的常用方法 如工业原料氯化铵中含有杂质氯化铁 使其溶于水 再加入氨水调节ph至7 8 可使铁离子生成氢氧化铁沉淀而除去 以硫化钠或淀 硫化氢为沉淀剂可使cu2 hg 等生成极难溶cus hg2s等沉 饱和溶液中c s2 特别小 不溶于非氧化性酸 只溶于氧化性酸 如硝酸 王水 s2 因被氧化导致离子浓度减小 从而使沉淀溶 2 当qc ksp时 沉淀就会溶解 常用的方法有 酸碱溶解法 加入酸或碱与溶解平衡体系中的离子发生反应 降低离子浓度 使平衡向沉淀溶解方向移动 如碳酸钡溶于盐酸 发生氧化还原反应而使沉淀溶解 有些金属硫化物如cus hg2s等 其溶解度特别小 在其 解 此法适用于那些具有明显氧化性或者还原性的难溶物 生成配合物使沉淀溶解 向沉淀溶解平衡体系中加入适当的配合剂 使溶液中某种离子生成稳定的配合物 以减小其离子浓度 从而使沉淀溶解 如 3 实例探究 利用沉淀溶解平衡移动原理解释用硫酸钡做钡餐而不用 碳酸钡的原因 误服可溶性钡盐引起中毒 应尽快使用硫酸钠稀溶液洗 胃 使硫酸根离子和钡离子生成沉淀而排出体外 从沉淀溶解平衡的角度解释溶洞的形成 2 沉淀的转化 1 沉淀转化的实质 沉淀转化的实质就是溶解平衡的移动 一般来说 溶解度小 的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现 根据难溶物溶解度的大小 难溶物间可以进行转化 例如 向agno3溶液中滴加nacl溶液 有白色agcl沉淀生成 向其中加入nabr溶液 有淡黄色agbr沉淀生成 向新的固体混合物中加入nai溶液 有黄色agi沉淀生成 最后在滴入na2s溶液 有黑色ag2s沉淀生成 说明agcl agbr agi ag2s的ksp逐渐减小 2 实例探究 往zns的溶解平衡体系中加入cuso4溶液 可使其转化为更难溶的cus沉淀 因为fes mns zns的ksp远大于cus hgs pbs的ksp 利用沉淀转化原理 在工业废水的处理过程中 常用fes s mns s zns等难溶物作为沉淀剂除去废水中的 cu2 hg2 pb2 等重金属离子 例2 已知agcl为难溶于水和酸的白色固体 ag2s为难 溶于水和酸的黑色固体 ksp agcl 1 8 10 18 ksp ag2s 6 3 10 50 取agno3溶液 加入nacl溶液 静置 过滤 洗涤后 再加入na2s溶液 描述现象 并写出反应的离子方程式 思路指导 一般来说溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现 两种沉淀的溶解度差别越大 沉淀转化越容易 答案 现象 白色沉淀 agcl 转化为黑色沉淀 ag2s 离子方程式 s2 2agcl ag2s 2cl 当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时 生成沉淀时 所需的离子浓度越小越先沉淀 如果生成各种沉淀所需试剂的离子浓度相差较大 就能分步沉淀 从而达到分离离子的目的 a 25 时 0 1mol l 变式训练 1 hf溶液中ph 1 b ksp caf2 随温度和浓度的变化而变化c 该体系中没有沉淀产生d 该体系中hf与cacl2反应产生沉淀 答案 d 考点3 溶度积曲线 溶度积曲线分别以阳 阴离子的对数浓度为坐标轴作出的曲线 不同温度下曲线形状不尽相同 曲线上方表示该物质在某一温度下的过饱和溶液 曲线上表示该物质在该温度下的饱和溶液 而曲线下方表示该物质在某一温度下的不饱和溶液 例3 2009年广东高考 双选 硫酸锶 srso4 在水中的沉 淀溶解平衡曲线如图3 20 1所示 下列说法正确的是 图3 20 1 b 三个不同温度中 313k时ksp srso4 最大c 283k时 图中a点对应的溶液是不饱和溶液 d 283k下的srso4饱和溶液升温到363k后变为不饱和溶液思路指导 这是溶度积曲线 根据溶度积公式 硫酸根 锶离子浓度之积是常数 二者浓度的对数和就应该是常数 只不过是硫酸锶的溶解度随温度变化情况复杂 283k到313k增大 再到363k又减小 曲线下方是对应温度曲线的不饱和溶液 曲线上是饱和溶液 解析 a中温度不变 ksp srso4 不变 溶度积常数只受温度影响而与离子浓度无关 b中313k时 硫酸根 锶离子浓度最大 也就是ksp srso4 最大 曲线下方是对应温度下的不饱和溶液 曲线上是饱和溶液 故c正确 d中363k时的溶解度最小 析出沉淀 答案 bc 变式训练 3 某温度时 baso4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图3 20 2所示 下列说法正确的是 图3 20 2 a 加入na2so4可以使溶液由a点变到b点b 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点c d点无baso4沉淀生成 d a点对应的ksp大于c点对应的ksp 解析 a中b点处于曲线上方 溶液过饱和 要生成沉淀的 b中d点蒸发时硫酸根离子和钡离子浓度同时增大 d中温度不变 溶度积不变 答案 c 利用溶解平衡制备 分离物质 考向分析 近年高考中常在非选择题部分的 无机化工流程题 或 无机物制备题 中考查沉淀溶解平衡知识 利用溶解平衡制备 分离物质 这里主要讲述两种类型问题 1 利用元素在不同ph范围内的不同存在形式进行分离 提纯 制备物质 这种类型的考题主要是利用两性氢氧化物在不同ph范围内存在形式的不同 进行分离 提纯和制备 2 利用难溶物的溶解性相对难易进行分离等 这种类型的考题主要是利用ksp的相对大小 判断难溶物的溶解性的相对难易 控制ph实现逐步分离或者相互转化 如fe oh 3完全沉淀时溶液的ph为3 2 而cu oh 2完全沉淀时溶液的ph为6 7 那么fe oh 3比cu oh 2更难溶 调节ph在5左右可使fe oh 3完全沉淀 而cu oh 2不沉淀 达到分离除杂等目的 典例 超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷原料 1 实验室常以nh4al so4 2和nh4hco3为原料 在一定条件下先反应生成沉淀nh4alo oh hco3 该沉淀高温分解即得超细al2o3 nh4alo oh hco3热分解的化学反应方程式 2 nh4al so4 2 12h2o的相对分子质量为453 欲配制100 为 用托盘天平称量nh4al so4 2 12h2o固体 g al3 计 的对数 lgc 随溶液ph变化的关系如图3 20 3 将上述固体置于烧杯中 3 在0 1mol l 1nh4al so4 2溶液中 铝各形态的浓度 以 图3 20 3 用naoh溶液调节 2 中溶液ph至7 该过程中发生反应的离子方程式有 请在框图中 画出0 01mol l 1 nh4al so4 2溶液中铝各 形态的浓度的对数lgc随溶液ph变化的关系图 并进行必要的标注 考查要点 以化工制备题为载体 考查两性氢氧化物在不同 ph范围内的不同存在形式及反应方程式 思路指导 要解决问题首先要学会看图 分析出不同ph时铝的存在形态 然后结合nh4al so4 2溶液的浓度进行定量计算 确定横纵坐标 进行画图 2 4 5 边加蒸馏水溶解边用玻璃棒搅拌 待完全溶解 并冷却到室温 用玻璃棒移液至100ml的容量瓶中 用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2 3次 并将洗涤液转移到容量瓶中 加蒸馏水至刻度线1 2cm处 改用胶头滴管定容 上下振荡 静置 将配制好的溶液装入试剂瓶中 并贴上标签 作图要点 起始与最终数值为 2 刚开始产生沉淀时ph要增大 完全沉淀和沉淀溶解时的ph应与原图一样 氢氧化铝完全溶解时的ph也是不变的 如图3 20 4 图3 20 4 已知 fe3 al3 fe2 和mg2 以氢氧化物形式完全沉淀时 突破训练 1 2010年广东高考 碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域 已知 锂辉石 主要成分为li2o al2o3 4sio2 为原材料制备li2co3的工艺流程如下 图3 20 5 溶液的ph分别为3 2 5 2 9 7和12 4 li2so4 lioh和li2co3在303k下的溶解度分别为34 2g 12 7g和1 3g 1 步骤 前 锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是 加入 填 石灰石 氯化钠 或 稀硫酸 以调节溶液的ph到6 0 6 5 沉淀部分杂质离子 然后分离得到浸出液 3 步骤 中 将适量的h2o2溶液 石灰乳和na2co3溶液依次加入浸出液中 可除去的杂质金属离子有 4 步骤 中 生成沉淀的离子方程式为 5 从母液中可回收的主要物质是 答案 1 增大固液接触面积 加快浸出反应速率 提高浸出率 2 石灰石 5 na2so4 2 工业上制取纯净的cucl2 2h2o的主要过程是 将粗氧化铜 含少量fe 溶解于稀盐酸中 加热 过滤 调节滤液的ph为3 4 对 所得滤液按下列步骤进行操作 图3 20 6 已知cu2 fe2 在ph为3 4时不水解 而fe3 却几乎完 全水解而沉淀 请回答下列问题 1 x是 其反应的离子方程式是 2 y物质应具备的条件是 生产中y可选 3 溶液乙在蒸发结晶时应注意 又不能引入新杂质 氧化铜或氢氧化铜均可 cl2 2fe2 2fe3 2cl 3 cucl2溶液在蒸发结晶的过程中发生水解 为抑制其水解 应加hcl或者hcl气氛下蒸发 结合产物可知 不能蒸干 否则失去结晶水而得到无水cucl2 答案 1 cl2 cuo 或 2 能够调节溶液的ph为3 4 且不引入新的杂质cu oh 2 3 在hcl气氛下蒸发 且不能蒸干 a agcl沉淀生成和沉淀溶解不断进行 但速率相等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 b agcl难溶于水 溶液中没有ag 和cl 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 但溶解的部分完全电离出 答案 b 2 有固体mg oh 2存在的饱和水溶液中有如下平衡 mgcl2固体 naoh固体 盐酸 nh4cl固体 其中能 使mg oh 2固体减少的是 a 仅 和 c 和 b 仅 和 d 和 解析 加水可以使氢氧化镁继续溶解 加mgcl2固体和naoh固体都使溶解平衡左移 盐酸能与mg oh 2反应 加nh4cl固体 铵离子的水解促进了氢氧