2025版高考化学一轮复习第八章第4节难溶电解质的溶解平衡教师用书

PAGEPAGE12第4节难溶电解质的溶解平衡[考试说明]1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.了解难溶电解质的沉淀转化的本质。3.了解溶度积的含义及其表达式，能进行相关的计算。[命题规律]本节内容是历届各地高考的热点，考查点有三个：一是考查溶解平衡的建立及平衡的移动；二是结合图像，考查溶度积的应用及影响因素；三是沉淀反应在生产、科研和环保中的应用。考点1沉淀溶解平衡及其应用学问梳理1.沉淀溶解平衡(1)概念在eq\o(□,\s\up5(01))肯定温度下，当难溶电解质溶于水形成eq\o(□,\s\up5(02))饱和溶液时，eq\o(□,\s\up5(03))沉淀溶解速率和eq\o(□,\s\up5(04))沉淀生成速率相等的状态。(2)溶解平衡的建立(3)特点(4)表示AgCl在水溶液中的电离方程式为eq\o(□,\s\up5(11))AgCl=Ag＋＋Cl－。AgCl的溶解平衡方程式为eq\o(□,\s\up5(12))AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。2．影响沉淀溶解平衡的因素以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)ΔH>0为例3．沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成①调整pH法如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3，可以向溶液中加入CuO，调整溶液的pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为eq\o(□,\s\up5(38))Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，eq\o(□,\s\up5(39))CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O。②沉淀剂法如用H2S沉淀Hg2＋的离子方程式为eq\o(□,\s\up5(40))Hg2＋＋H2S=HgS↓＋2H＋。(2)沉淀的溶解①酸溶解法：如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为eq\o(□,\s\up5(41))CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。②盐溶解法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为eq\o(□,\s\up5(42))Mg(OH)2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Mg2＋＋2NH3·H2O。③配位溶解法：如Cu(OH)2溶于NH3·H2O溶液，离子方程式为eq\o(□,\s\up5(43))Cu(OH)2＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。(3)沉淀的转化①实质：eq\o(□,\s\up5(44))沉淀溶解平衡的移动。②特征a．一般说来，溶解度小的沉淀转化为溶解度eq\o(□,\s\up5(45))更小的沉淀简单实现。如：AgNO3eq\o(→,\s\up7(NaCl))AgCleq\o(→,\s\up7(KI))AgIeq\o(→,\s\up7(Na2S))Ag2S。b．沉淀的溶解度差别eq\o(□,\s\up5(46))越大，越简单转化。③应用a．锅炉除垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为eq\o(□,\s\up5(47))CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)。b．矿物转化：CuSO4溶液遇ZnS(闪锌矿)转化为CuS(铜蓝)的离子方程式为eq\o(□,\s\up5(48))Cu2＋(aq)＋ZnS(s)=CuS(s)＋Zn2＋(aq)。用饱和Na2CO3处理重晶石(BaSO4)制备可溶性钡盐的离子方程式为eq\o(□,\s\up5(49))BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；eq\o(□,\s\up5(50))BaCO3＋2H＋=Ba2＋＋H2O＋CO2↑。(1)难溶电解质不肯定是弱电解质，如BaSO4、AgCl等都是强电解质。(2)用沉淀法除杂不行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1×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全。推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)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。(×)错因：达到平衡时，离子浓度不变但不肯定相等，与物质构成有关，如：Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)。(2)某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0。(×)错因：当溶液中离子浓度小于10－5_mol·L－1时，认为沉淀完全。(3)BaSO4在同物质的量浓度的硫酸钠和硫酸铝溶液中的溶解度相同。(×)错因：温度肯定Ksp(BaSO4)不变，但Al2(SO4)3溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))较大，则BaSO4在Al2(SO4)3溶液中溶解度小。(4)向肯定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O固体，复原到原来温度时，溶液中的Na＋总数不变。(×)错因：加入Na2O固体与H2O反应，生成NaOH析出，但溶剂H2O的量削减，故饱和溶液中Na＋总数削减。(5)室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。(×)错因：依据温度肯定Ksp(AgCl)不变，故AgCl在水中的溶解度大于在食盐水中的溶解度。(6)上升温度，沉淀溶解平衡肯定正向移动。(×)错因：上升温度，沉淀溶解平衡肯定向吸热方向移动，但不肯定是正向移动，比如Ca(OH)2。(7)为削减洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。(√)错因：______________________________________________________题组训练题组一沉淀溶解平衡及其影响因素1．已知Ca(OH)2溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)(ΔH<0)，下列有关该平衡体系的说法正确的是()①上升温度，平衡逆向移动②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度③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④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH上升⑤给溶液加热，溶液的pH上升⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变A．①⑥ B．①⑥⑦C．②③④⑥ D．①②⑥⑦答案A解析②会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，错误；加入氢氧化钠溶液，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CaCO3，③错误；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，④错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错误；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，⑥正确；加入NaOH固体，平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错误。题组二沉淀的生成、溶解与转化2．为探讨沉淀的生成及其转化，某小组进行如下试验。关于该试验的分析不正确的是()A．①浊液中存在平衡：AgSCN(s)Ag＋(aq)＋SCN－(aq)B．②中颜色改变说明上层清液中含有SCN－C．③中颜色改变说明有AgI生成D．该试验可以证明AgI比AgSCN更难溶答案D解析溶液变红说明生成了Fe(SCN)3，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大许多，KI过量，所以无法比较AgSCN和AgI的溶解度。3．要使工业废水中的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表所示：由上述数据可知，沉淀剂最好选用()A．硫化物 B．硫酸盐C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可答案A解析所选的沉淀剂生成的沉淀溶解度尽可能的小，使生成沉淀的反应进行的越完全越好。考点2溶度积常数及应用学问梳理1.溶度积和离子积以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：2．影响Ksp的因素(1)内因：难溶物质eq\o(□,\s\up5(06))本身的性质，干脆确定Ksp的大小。(2)外因：Ksp只受eq\o(□,\s\up5(07))温度影响，与其他外界条件无关。绝大多数难溶电解质的溶解是eq\o(□,\s\up5(08))吸热过程，上升温度，平衡向eq\o(□,\s\up5(09))溶解方向移动，Kspeq\o(□,\s\up5(10))增大。(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀的量无关。(2)溶解平衡一般是吸热的，温度上升平衡右移，Ksp增大，但Ca(OH)2相反。3．有关Ksp的计算(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝eq\r(a)mol·L－1。(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10amol·L－1(3)计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，故平衡常数K＝eq\f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq\f(KspMnS,KspCuS)。推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)25℃时，Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl)，则溶解度Ag2CrO4<AgCl。(×)错因：相同类型的化合物才能通过溶度积推断溶解度。(2)在肯定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。(√)错因：________________________________________________________(3)常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小。(×)错因：Ksp仅受温度影响。(4)Ksp既与难溶电解质的性质和温度有关，也与沉淀的量和溶液中离子浓度有关。(×)错因：Ksp与沉淀的量和离子浓度无关。(5)常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入少量NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变。(√)错因：_________________________________________________________题组训练1.已知：Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9；Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。医院抢救钡离子中毒患者时，可给病人服用泻药MgSO4；医院中常用硫酸钡作为内服造影剂。下列推断错误的是()A．在BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中，c(SOeq\o\al(2－,4))∶c(COeq\o\al(2－,3))＝1.1∶51B．若误饮含c(Ba2＋)＝1.0×10－5mol·L－1的溶液，不会引起钡离子中毒C．可以用0.36mol·L－1的MgSO4溶液给钡离子中毒患者服用，使Ba2＋与SOeq\o\al(2－,4)结合生成沉淀，达到解毒的效果D．不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)答案D解析BaSO4与BaCO3共存的悬浊液中，Ba2＋浓度相等，由c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝1.1×10－10，c(Ba2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝5.1×10－9，两式相比可得c(SOeq\o\al(2－,4))∶c(COeq\o\al(2－,3))＝1.1∶51，A正确；硫酸钡作内服造影剂说明硫酸钡溶于水电离出的钡离子浓度较小，此时，c(Ba2＋)＝eq\r(KspBaSO4)≈1.05×10－5mol·L－1>1.0×10－5mol·L－1，故误饮含c(Ba2＋)＝1.0×10－5mol·L－1的溶液，不会引起钡离子中毒，B正确；服用0.36mol·L－1MgSO4溶液时，c(Ba2＋)＝eq\f(KspBaSO4,cSO\o\al(2－,4))＝eq\f(1.1×10－10,0.36mol·L－1)≈3.1×10－10mol·L－1<1.05×10－5mol·L－1，C正确；BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，胃酸中的盐酸可与COeq\o\al(2－,3)反应，使溶解平衡正向移动，c(Ba2＋)增大，造成中毒，与Ksp大小无关，D错误。2．将足量BaCO3固体分别加入：①30mL水；②10mL0.2mol·L－1Na2CO3溶液；③50mL0.01mol·L－1BaCl2溶液；④100mL0.01mol·L－1盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中c(Ba2＋)由大到小的依次为()A．①②③④ B．③④①②C．④③①② D．②①④③答案B解析BaCO3在水中存在溶解平衡：BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，Na2CO3溶液中c(COeq\o\al(2－,3))较大，促使BaCO3的溶解平衡逆向移动，则Na2CO3溶液中c(Ba2＋)比水中小；0.01mol·L－1BaCl2溶液中c(Ba2＋)＝0.01mol·L－1，BaCO3的溶解平衡逆向移动，但溶液中c(Ba2＋)≈0.01mol·L－1；0.01mol·L－1盐酸中COeq\o\al(2－,3)与H＋反应生成CO2，促使BaCO3的溶解平衡正向移动，最终溶液中c(Ba2＋)≈0.005mol·L－1，故四种溶液中c(Ba2＋)的大小依次为③>④>①>②。3.①已知t℃时AgCl的Ksp＝2×10－10；②在t℃时，Ag2CrO4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．在t℃时，反应Ag2CrO4(s)＋2Cl－2AgCl(s)＋CrOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常数K＝2.5×107B．在t℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－9C．在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点D．在t℃时，以0.01mol·L－1AgNO3溶液滴定20mL0.01mol·L－1KCl和0.01mol·L－1的K2CrO4的混合溶液，CrOeq\o\al(2－,4)先沉淀答案A解析平衡常数K＝c(CrOeq\o\al(2－,4))÷c2(Cl－)＝[c(CrOeq\o\al(2－,4))×c2(Ag＋)]÷[c2(Cl－)×c2(Ag＋)]＝1×10－12÷(2×10－10)2＝2.5×107，A正确；依据图像曲线上的数据结合溶度积常数概念计算得到，Ksp＝c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(2－,4))＝(10－3)2×10－6＝1×10－12，B错误；在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液，点仍在曲线上，C错误；依据溶度积常数计算，以0.01mol·L－1AgNO3溶液滴定20mL0.01mol·L－1KCl和0.01mol·L－1的K2CrO4的混合溶液，c(CrOeq\o\al(2－,4))＝0.01mol·L－1，c(Cl－)＝0.01mol·L－1，得到c(Ag＋)＝eq\r(\f(10－12,0.01))＝10－5mol·L－1，c(Ag＋)＝2×10－10÷0.01＝2×10－8mol·L－1，所以先析出氯化银沉淀，D错误。高考真题实战1.(高考集萃)推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)(2024·天津高考)向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液，生成黑色沉淀，证明Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)。()(2)(2024·江苏高考)常温下，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，pH＝10的含Mg2＋溶液中，c(Mg2＋)≤5.6×10－4mol·L－1。()(3)(2024·全国卷Ⅲ)向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3，溶液中eq\f(cCl－,cBr－)不变。()(4)(2024·浙江高考)Ba2＋浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X­射线检查肠胃道疾病。()(5)(2015·全国卷Ⅰ)将0.1mol·L－1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1mol·L－1CuSO4溶液，现象是先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀，结论是：Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小。()(6)(2015·山东高考)向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀，结论是Ksp(AgCl)<Ksp(AgI)。()答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×解析(1)悬浊液中的Na2S会与CuSO4反应得到黑色的CuS沉淀，不能证明发生了沉淀转化，错误。(2)常温下，pH＝10的溶液中，c(H＋)＝1.0×10－10mol·L－1，因此c(OH－)＝1.0×10－4mol·L－1。eq\f(Ksp[MgOH2],c2OH－)＝eq\f(5.6×10－12,1.0×10－42)＝5.6×10－4mol·L－1，若c(Mg2＋)＞5.6×10－4mol·L－1，则溶液中形成Mg(OH)2沉淀，因此该溶液中c(Mg2＋)≤5.6×10－4mol·L－1，正确。(3)eq\f(cCl－,cBr－)＝eq\f(KspAgCl,KspAgBr)，加入AgNO3后Ksp不变，故eq\f(cCl－,cBr－)不变，正确。(4)BaSO4难溶于水和酸，不能被X­射线透过，可用作造影剂，正确。(5)对于组成类似的(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质，溶度积大的易转化为溶度积小的，正确。(6)向AgCl悬浊液中加入NaI时出现黄色沉淀，说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，错误。2．(2024·全国卷Ⅲ)用0.100mol·L－1AgNO3滴定50.0mL0.0500mol·L－1Cl－溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是()A．依据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10－10B．曲线上各点的溶液满意关系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)C．相同试验条件下，若改为0.0400mol·L－1Cl－，反应终点c移到aD．相同试验条件下，若改为0.0500mol·L－1Br－，反应终点c向b方向移动答案C解析选取横坐标为50mL的点，此时向50mL0.0500mol·L－1的Cl－溶液中，加入了50mL0.100mol·L－1的AgNO3溶液，所以计算出此时溶液中过量的Ag＋浓度为0.025mol·L－1(依据银离子和氯离子1∶1的比例沉淀，同时不要遗忘溶液体积变为原来的2倍)，由图示得到此时Cl－的浓度约为1×10－8mol·L－1(实际稍小)，所以Ksp(AgCl)约为0.025×10－8＝2.5×10－10，所以其数量级为10－10，A正确。由于Ksp(AgCl)微小，所以向溶液滴加硝酸银就会有沉淀析出，溶液始终是氯化银的饱和溶液，所以曲线上各点的溶液均满意c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，B正确。滴定的过程是用硝酸银滴定氯离子，所以滴定的终点应当由原溶液中氯离子的物质的量确定，将50mL0.0500mol·L－1的Cl－溶液改为50mL0.0400mol·L－1的Cl－溶液，此时溶液中的氯离子的物质的量是原来的0.8倍，所以滴定终点须要加入的硝酸银的量也是原来的0.8倍，因此应当由c点的25mL变为25mL×0.8＝20mL，而a点对应的是15mL，C错误。卤化银从氟化银到碘化银的溶解度渐渐减小，所以Ksp(AgCl)大于Ksp(AgBr)，将50mL0.0500mol·L－1的Cl－溶液改为50mL0.0500mol·L－1的Br－溶液，这是将溶液中的氯离子换为等物质的量的溴离子，因为银离子和氯离子或溴离子都是按比例1∶1沉淀的，所以滴定终点的横坐标不变，但是因为溴化银更难溶，所以终点时，溴离子的浓度应当比终点时氯离子的浓度更小，所以有可能由点c向b方向移动，D正确。3．(2024·全国卷Ⅲ)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－。依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()A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuClC．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好D．2Cu＋=Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全答案C解析当－lgeq\f(cCl－,mol·L－1)＝0时，lgeq\f(cCu＋,mol·L－1)约为－7，即c(Cl－)＝1mol·L－1，c(Cu＋)＝10－7mol·L－1，因此Ksp(CuCl)的数量级为10－7，A正确。分析生成物CuCl的化合价可知，Cl元素的化合价没有发生改变，Cu元素由0价和＋2价均变为＋1价，则反应的离子方程式为Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuCl，B正确。铜为固体，只要满意反应用量，Cu的量对除Cl－效果无影响，C错误。2Cu＋=Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝eq\f(cCu2＋,c2Cu＋)，可取图像中的c(Cu＋)＝c(Cu2＋)＝1×10－6mol·L－1代入平衡常数的表达式中计算，即为K＝eq\f(1×10－6mol·L－1,1×10－6mol·L－12)＝1×106L·mol－1，因此平衡常数很大，反应趋于完全，D正确。4．(北京高考)试验：①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；②向滤液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正