一轮复习--难溶电解质溶解平衡分析

第四课时难溶电解质的溶解平衡高考考点全局性掌控考点有三个：一是考查溶解平衡的建立和平衡的移动；二是结合图象，考查溶度积的应用及其影响因素；三是沉淀反应在生产、科研、环保中的应用．Ksp与离子浓度的关系及其对应计算已成为高考的新热点，考查方式结合图象来考查学生的读题能力.电解质在水中的溶解度20℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：一、难溶电解质的溶解平衡1．概念在一定温度下，当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，沉淀速率和沉淀速率相等的状态．溶解生成2．溶解平衡的建立固体溶质溶液中的溶质(1)v溶解v沉淀，固体溶解(2)v溶解v沉淀，溶解平衡(3)v溶解v沉淀，析出晶体＞＝＜溶解沉淀3．溶解平衡的特征(1)等：．(2)动：动态平衡．(3)定：达到平衡时，溶液中各离子浓度保持．(4)变：当外界条件改变，溶解平衡将发生，达到新的平衡．v(溶解)＝v(沉淀)不变移动(可逆的过程)①AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)；②AgCl===Ag＋＋Cl－.①②两个方程式所表示的意义相同吗？提示：不同．①式表示难溶电解质AgCl在水溶液中的溶解平衡；②式是强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式．1．内因：难溶物质本身的性质，这是决定因素．2．外因(1)浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变．(2)温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解的方向移动，Ksp增大．(3)同离子效应：向平衡体系中加入难溶物相应的离子，平衡逆向移动．(4)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或更难电离或气体的离子时，平衡向溶解的方向移动．但Ksp不变．二、沉淀反应的应用1．沉淀的生成(1)应用可利用生成沉淀来达到的目的．分离或除去某些离子(2)方法方法实例发生反应的离子方程式调节pH法除去NH4Cl溶液中的FeCl3沉淀剂法除去污水中的重金属离子H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH+42．沉淀的溶解(1)酸溶解法．如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为：.(2)盐溶解法．如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为：.CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O+43．沉淀的转化(1)实质：的移动．(2)特征①一般说来，溶解度小的沉淀转化为溶解度的沉淀容易实现．②沉淀的溶解度差别，越容易转化．沉淀溶解平衡更小越大(3)应用①锅炉除垢将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为.②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.Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋CaSO4＋CO2－3===CaCO3＋SO2－4沉淀溶解平衡的应用1．沉淀的生成(1)条件：离子积(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)氧化还原法：通过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HNO3。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AgNO3――→NaClAgCl(白色沉淀)――→NaBrAgBr(淡黄色沉淀)――→KIAgI(黄色沉淀)――→Na2SAg2S(黑色沉淀)。【特别提醒】1.利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀生成的反应进行得越完全越好。如要除去溶液中的Mg2＋，应使用NaOH等使之转化为溶解度较小的Mg(OH)2。2．不可能使要除去的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。三、沉淀溶解平衡常数——溶度积1．表达式对于溶解平衡MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)Ksp＝2．意义溶度积(Ksp)反映了物质在水中的．3．影响因素溶度积常数只与难溶性电解质的性质和有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关．[c(Mn＋)]m·[c(Am－)]n溶解能力温度4．溶度积规则某难溶电解质的溶液中任一情况下的离子浓度乘积Qc(离子积)与Ksp的关系判断正误判断正误，在诊断一栏内打“√”或“×”×1.AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同×2.常温下，向饱和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末，过滤、向洗净的沉淀中加入稀盐酸有气泡产生，说明常温下Ksp(BaCO3)＜Ksp(BaSO4)√3.向AgCl悬浊液中滴入KI溶液，生成AgI沉淀，说明AgCl的溶解度大于AgI√4.25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大1．(2011·合肥联考)在BaSO4饱和溶液中，加入Na2SO4(s)，达平衡时()A．c(Ba2＋)＝c(SO2－4)B．c(Ba2＋)＝c(SO2－4)＝[Ksp(BaSO4)]1/2C．c(Ba2＋)≠c(SO2－4)，c(Ba2＋)·c(SO2－4)＝Ksp(BaSO4)D．c(Ba2＋)≠c(SO2－4)，c(Ba2＋)·c(SO2－4)≠Ksp(BaSO4)答案：C解析：加入Na2SO4(s)后，c(SO2－4)增大，溶解平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)逆向移动，c(Ba2＋)减小，Ksp只受温度影响，温度不变，Ksp不变．答案：C2．(2011·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/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14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：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，故选硫化物做为沉淀剂．答案：A3．下列说法正确的是()A．难溶电解质的溶度积Ksp越小，则它的溶解度越小B．任何难溶物在水中都存在沉淀溶解平衡，溶解度大小都可以用Ksp表示C．溶度积常数Ksp与温度有关，温度越高，溶度积越大D．升高温度，某沉淀溶解平衡逆向移动，说明它的溶解度是减小的，Ksp也变小答案：D解析：同类型的难溶电解质Ksp越小，溶解度越小，不同类型的电解质无法由溶度积比较溶解度大小，如CuS与Ag2S，A错误；B选项应为任何难溶电解质．答案：D4．(2010·海南高考)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝1.5×10－16，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序正确的是()A．AgCl＞AgI＞Ag2CrO4B．AgCl＞Ag2CrO4＞AgIC．Ag2CrO4＞AgCl＞AgID．Ag2CrO4＞AgI＞AgCl答案：C解析：由Ksp(AgCl)＝1.8×10－10可求出c(Ag＋)＝10－5mol·L－1；由Ksp(AgI)＝1.5×10－16，可求出c(Ag＋)＝10－8mol·L－1；由Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12可求出c(Ag＋)＝10－4mol·L－1，所以c(Ag＋)大小顺序为Ag2CrO4＞AgCl＞AgI.答案：C4．(2011·苏州五市二区期中)已知25℃时，AgCl的溶度积Ksp＝1.8×10－10，则下列说法正确的是()A．向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大B．AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中，一定有c(Ag＋)＝c(Cl－)C．温度一定时，当溶液中c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp时，此溶液为AgCl的饱和溶液D．将固体AgCl放到较浓的KI溶液中，有部分AgCl转化为AgI，说明Ksp(AgCl)＜Ksp(AgI)答案：C解析：A项Ksp只与物质性质和温度有关，加入盐酸，Ksp不变，D项中沉淀转化成更难溶的物质，即Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)．答案：C[例1](2010·山东高考)某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如图所示．据图分析，下列判断错误的是A．Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]B．加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点C．c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等D．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和[答案]B[名师精析]根据题意，图中曲线为沉淀溶解平衡曲线，曲线上的所有点对应的溶液都是达到沉淀溶解平衡的溶液，D正确；选取曲线上的b、c两点，当溶液中两种阳离子浓度相同时，Fe(OH)3饱和溶液中的OH－浓度小于Cu(OH)2饱和溶液中的OH－浓度，所以Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]，A正确；向Fe(OH)3饱和溶液中加入NH4Cl固体，促进了氢氧化铁的溶解，溶液中铁离子浓度增大，B错误；由于一定温度下的水溶液中，水的离子积是一个常数，所以c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等，C正确．[答案]B(2009年高考广东卷改编题)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下。下列说法正确的是()A．温度一定时，Ksp(SrSO4)随c(SO2－4)的增大而减小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【答案】B【解析】A项，Ksp只与温度有关，与浓度的大小无关；C项，a点在283K线下，应为不饱和溶液；D项，283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后，因363K时的Ksp小于283K时的Ksp，故溶液变为过饱和溶液。工农业生产中，为了除去溶液中的杂质离子，可根据难溶物质的溶度积大小，通过调节溶液的酸碱性来达到除去杂质的目的，有时也可根据需要把杂质离子转化成溶度积更小的物质以便除去．[例]“卤块”的主要成分为MgCl2(含Fe3＋、Fe2＋、Mn2＋等杂质离子)，若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”．如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低，流程中所用试剂或pH控制可参考下列附表确定．表1生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6*Mg(OH)28.39.8Mg(OH)29.611.1*Fe2＋氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3＋，生成Fe(OH)3沉淀而除之．表2工业品价格表工业品规格价格(元/t)漂白液含NaClO25.2%450过氧化氢30%2400烧碱98%2100纯碱99.5%600卤块含MgCl2,30%310请填写以下空白：(1)在步骤②中加入的物质X，最佳选择应是________，其作用是______________________________________．(2)在步骤③中加入的物质Y应是________，之所以要控制pH＝9.8的目的是______________________________．(3)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是：____