高考化学 热点题型和提分秘籍 专题8_4 难溶电解质的溶解平衡(含解析)

1专题8.4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．了解溶度积的含义及其表达式，能进行相关的计算。热点题型一沉淀的生成、溶解与转化例1、已知难溶性物质K2SO4·MgSO4·2CaSO4在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4(s)===2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO2－4，不同温度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图所示，则下列说法错误的是()A．向该体系中加入饱和NaOH溶液，溶解平衡向右移动B．向该体系中加入饱和碳酸钠溶液，溶解平衡向右移动C．该平衡的Ksp＝c(Ca2＋)·c(K＋)·c(Mg2＋)·c(SO2－4)D．升高温度，反应速率增大，平衡正向移动【答案】C【提分秘籍】1．沉淀的生成2(1)条件：离子浓度积(Qc)大于溶度积(Ksp)。(2)应用：①分离离子：同一类型的难溶电解质，如AgCl、AgBr、AgI，溶度积小的物质先析出，溶度积大的物质后析出。②控制溶液的pH来分离物质，如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质，将Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去。2．沉淀的溶解当溶液中溶度积Qc小于Ksp时，沉淀可以溶解，其常用的方法有：(1)酸碱溶解法：加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应，降低离子浓度，使平衡向溶解的方向移动，如CaCO3可溶于盐酸。(2)盐溶解法：加入盐溶液，与沉淀溶解平衡体系中某种离子反应生成弱电解质，从而减小离子浓度使沉淀溶解，如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液。(3)配位溶解法：加入适当的配合剂，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子生成稳定的配合物，从而减小离子浓度使沉淀溶解，如AgCl溶于氨水。(4)氧化还原性：通过发生氧化还原反应使平衡体系中的离子浓度降低，从而使沉淀溶解，如Ag2S溶于硝酸。3．沉淀的转化(1)含义：在难溶物质的饱和溶液中，溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。(2)实例。4．思维方向(1)无论是沉淀的溶解还是沉淀的转化，其实质都是沉淀溶解平衡的移动，都遵循平衡移动原理(勒夏特列原理)。(2)利用生成沉淀分离或除去某种离子，应使沉淀生成的反应进行得越完全越好，好生成沉淀Ksp越小越好。如要除去溶液中的Mg2＋，最好使其转化为溶度积较小的Mg(OH)2，而不是MgCO3。【举一反三】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；3③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是()A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．滤液b中不含有Ag＋C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgID．实验可以证明AgI比AgCl更难溶【答案】B热点题型二溶度积曲线与计算例2、(双选)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：pM＝－lgc(M)，p(CO2－3)＝－lgc(CO2－3)。下列说法正确的是()A．MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大B．a点可表示MnCO3的饱和溶液，且c(Mn2＋)＝c(CO2－3)C．b点可表示CaCO3的饱和溶液，且c(Ca2＋)c(CO2－3)D．c点可表示MgCO3的不饱和溶液，且c(Mg2＋)c(CO2－3)【答案】BD【解析】由pM、p(CO2－3)的表达式可知，其值越大对应离子的浓度越小，结合沉淀溶解平衡曲线可知，当取相同的c(CO2－3)时，对应饱和溶液中，Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋的浓度依次减小，则MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp应该依次减小，A错误；因a点在MnCO3的沉淀溶解平衡曲线上，故a点表示MnCO3的饱和溶液，且a点纵、横坐标相等，故c(Mn2＋)＝c(CO2－3)，B正确；同理，b点表示CaCO3的饱和溶液，但是b点：p(CO2－3)p(Ca2＋)，则Q＝c(CO2－3)c(Ca2＋)，C错误；c点在MgCO3的沉淀溶解平4衡曲线上方，为不饱不溶液，且由纵、横坐标关系知：c(Mg2＋)c(CO2－3)，D正确。【提分秘籍】1．溶度积曲线溶度积曲线是分别以阳、阴离子的浓度为坐标作出的曲线，不同温度下曲线形状不尽相同。如图是BaSO4溶液中的离子浓度曲线。(1)曲线上的任意一点(如a、c点)，都代表指定温度下的饱和溶液，由对应的离子浓度可求Ksp。(2)可通过比较，观察得出溶液是否达到饱和状态，是否有沉淀析出。处于曲线上方的点(如b点)表明溶液处于过饱和状态，一定会有沉淀析出，处于曲线下方的点(如d点)，则表明溶液处于未饱和状态，不会有沉淀析出。2．溶度积曲线的解题方法(1)第一步：明确图像中纵、横坐标的含义。纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。(2)第二步：理解图像中线上的点、线外点的含义。①以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Q＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外的点。②曲线上方区域的点均为饱和溶液与沉淀共存的体系，此时QKsp。③曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时QKsp。(3)第三步：抓住Ksp的特点，结合选项分析判断。5①溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：a.原溶液不饱和时，离子浓度要增大都增大；b.原溶液饱和时，离子浓度都不变。②溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。3．溶度积的相关计算(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＋)＝amol/L。(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的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10amol/L。【特别提示】(1)对于组成形式不同的物质，不能根据溶度积数值比较其溶液中离子浓度大小，需经过计算再进行比较。(2)在沉淀溶解平衡的图像中，只有曲线上的点才表示达到沉淀溶解平衡状态，曲线上方的点表示过饱和，下方的点表示未饱和。(3)是否生成沉淀取决于Qc与Ksp的相对大小，不能只通过Ksp大小判断。4．有关常数的计算归纳总结(1)平衡常数表达式①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K＝。②NH3·H2ONH＋4＋OH－Kb＝。③H2OH＋＋OH－Kw＝c(OH－)·c(H＋)，室温下Kw＝10－14。④Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)。【特别提示】(1)上述表达式均符合化学平衡常数的表达式，只是水的电离反应物是纯液体、溶解平衡反应物是固体。(2)在相同条件下，平衡常数越大，平衡向正反应方向进行的程度越大。(2)溶液中有关平衡常数的计算方法解题步题：首先书写出相应的平衡常数的表达式，如CH3COOHCH3COO－＋H＋的Ka＝、CaSO4(s)＋CO2－3CaCO3(s)＋SO2－4的K＝，使抽象问题具体化，然后根据信息找出表达式中的量，代入相关数据进行计算。解题模式：“三部曲”利用始态、电离、终态进行求解，如6CH3COOHCH3COO－＋H＋始态：amol·L－100电离：xmol·L－1xmol·L－1xmol·L－1终态：a－xmol·L－1xmol·L－1xmol·L－1注意：①两个守恒：电荷守恒、物料守恒的具体应用。②运用平衡常数计算时一定是平衡时各物质的浓度。③电离常数、水解常数、水的离子积、溶度积也属于化学平衡常数，只受温度的影响。【举一反三】已知Ksp(AgCl)＝1.78×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.00×10－12。在只含有KCl、K2CrO4的混合溶液中滴加0.001000mol·L－1的AgNO3溶液，当AgCl与Ag2CrO4共存时，测得溶液中CrO2－4的浓度是5.000×10－3mol·L－1，此时溶液中Cl－的物质的量浓度是()A．8.90×10－6mol·L－1B．1.36×10－5mol·L－1C．1×10－5mol·L－1D．4.45×10－2mol·L－1【答案】A【解析】根据K2CrO4的Ksp计算出Ag＋浓度：c2(Ag＋)＝2.00×10－125.000×10－3mol·L－1，c(Ag＋)＝2×10－5mol·L－1，则c(Cl－)＝1.78×10－102×10－5mol·L－1＝8.90×10－6mol·L－1，A项正确。1．【2016年高考海南卷】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（）A．c(CO32−)B．c(Mg2+)C．c(H+)D．Ksp(MgCO3)【答案】A【解析】MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡：MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO32−(aq)，加入少量稀盐酸可与CO32−反应促使溶解平衡正向移动，故溶液中c(CO32−)减小，c(Mg2+)及c(H+)增大，Ksp(MgCO3)只与温度有关，不变。故选A。1.[2015·全国卷Ⅱ，26(3)(4)]酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示：溶解度/(g/100g水)7温度/℃化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10－1710－1710－39回答下列问题：(3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过______________________分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、______________和______________，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法为______________________________，其原理是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1mol·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是___________________________________，原因是________________________________________________________________________。【答案】(3)加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH在足量的空气或氧气中加热碳粉转变为CO2，MnOOH被氧化成MnO2(4)Fe3＋2.76Zn2＋和Fe2＋不能分离Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近【解析】(3)由于ZnCl2的溶解度受温度影响较大，而NH4Cl的溶解度受温度影响较小，所以可采用加热浓缩、冷却结晶的方法分离ZnCl2和NH4Cl的混合物；根据废电池糊状填充物中碳粉和MnO2及正极放电产生的MnOOH都不溶于水，可确定滤渣的主要成分；碳粉在足量的空气或氧气中燃烧转变为CO2，MnOOH在足量的空气或氧气中加热转变为MnO2，因此得到较纯的MnO2最简便的方法是在