化学高考一轮复习课件第10章第4讲难溶电解质的溶解平衡高中化学课件

第4讲难溶电解质的溶解平衡基础盘点一、沉淀溶解平衡1．概念在一定温度下，当沉淀和速率相等时达到的平衡状态。溶解生成第十章水溶液中的离子平衡2．特点(1)动：沉淀溶解平衡是一种平衡；(2)等：v(沉淀)v(溶解)0；(3)定：不变(即溶液达到饱和状态)；(4)变：改变影响平衡的条件，平衡发生移动，会发生沉淀的、或。动态＝≠溶液中各离子浓度溶解生成转化二、溶度积和离子积一定温度下，难溶电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时建立起沉淀溶解平衡。AmBnmAn＋(aq)＋nBm－(aq)(1)溶度积Ksp＝。(2)意义：Ksp反映了难溶电解质，当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值，难溶电解质在水中的溶解能力。(3)沉淀溶解与生成的判断(Qc表示溶液中有关离子浓度的乘积，称为离子积)cm(An＋)·cn(Bm－)在水中的溶解能力越大越大①QcKsp：溶液过饱和，有沉淀析出。②QcKsp：溶液恰饱和，溶解平衡状态。③QcKsp，溶液未饱和，无沉淀生成。(4)Ksp的影响因素Ksp只与和有关，与沉淀量无关。溶液中的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。=难溶电解质的性质温度离子浓度考点精讲考点一沉淀溶解平衡的应用1．沉淀的生成原理：若Qc大于Ksp，难溶电解质的沉淀溶解平衡向左移动，就会生成沉淀。在工业生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。常见的方法有：(1)调节溶液的pH法：使杂质离子转化为氢氧化物沉淀。如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至7～8，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4。(2)加沉淀剂法：加入沉淀剂使杂质离子转化为沉淀除去。如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋；用BaCl2溶液沉淀SO2－4，离子方程式为Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓。注意：(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时，沉淀已经完全。(3)由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质。2．沉淀的溶解原理：若Qc小于Ksp，难溶电解质的沉淀溶解平衡向右移动，沉淀就会溶解。根据平衡移动，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。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，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。(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，离子方程式为：Mg(OH)2＋2NH＋4===Mg2＋＋2NH3·H2O。(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，离子方程式为：AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。(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溶于稀HNO3，离子方程式为：3Ag2S＋8H＋＋8NO－3===6Ag＋＋3SO2－4＋8NO↑＋4H2O3．沉淀的转化(1)实质：沉淀溶解平衡的移动(2)特征①一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。②沉淀的溶解能力差别越大，越容易转化。例如：AgNO3——→NaClAgCl(白色沉淀)——→NaBrAgBr(浅黄色沉淀)——→NaIAgI(黄色沉淀)――→Na2SAg2S(黑色沉淀)。(3)沉淀转化的应用①锅炉除水垢除水垢[CaSO4(s)——→NaCO3CaCO3(s)――→盐酸Ca2＋(aq)]其反应如下：CaSO4＋Na2CO3CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。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：ZnS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)。例1(2009·广东，10改编)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后变为不饱和溶液解析平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关，A错误；温度一定时Ksp＝c(Sr2＋)·c(SO2－4)，由上图可知，313K时，相同SO2－4浓度下，Sr2＋的浓度最大，所以平衡常数最大，B正确；283K时，a点Sr2＋的浓度比平衡时要小，Qc小于Ksp(283K)，对应为不饱和溶液，C错；283K下的饱和溶液，突然升温至363K，Ksp减小，析出沉淀，仍为饱和溶液，D错。答案B规律方法明确图象中纵、横坐标的含义―→理解图线中线上的点、线外点的含义―→抓住Ksp的特点，结合选项分析判断即时巩固1(2008·山东理综，15)某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()提示：BaSO42＋(aq)＋SO2－4(aq)的平衡常数Ksp＝c(Ba2＋)·c(SO2－4)，称为溶度积常数。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点在平衡曲线上，此时溶液中存在溶液平衡，加入Na2SO4会增大SO2－4浓度，平衡左移，Ba2＋浓度应降低，A项错；d点时溶液不饱和，蒸发溶剂，c(SO2－4)、c(Ba2＋)均增大，B项错；d点表示溶液的Qc＜Ksp，所以溶液不饱和，不会沉淀，C项正确；Ksp是一常数，温度不变Ksp不变，所以该曲线上任一点的Ksp都相等，D项错误。答案C考点二与溶度积有关的计算1．已知溶度积求溶解度以＋(aq)＋Cl－(aq)为例，已知Ksp，则饱和溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝Ksp，结合溶液体积即求出溶解的AgCl的质量，利用公式S100g＝m(质)m(剂)即可求出溶解度。2．已知溶解度求溶度积已知溶解度S(因为溶液中溶解的电解质很少，所以溶液的密度可视为1g/cm3)，则100g水即0.1L溶液中溶解的电解质的质量m为已知，则1L溶液中所含离子的物质的量(即离子的物质的量浓度)便求出，利用公式即求出Ksp。3．两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能会产生多种沉淀时判断产生沉淀先后顺序的问题，均可利用溶度积的计算公式或离子积与溶度积的关系式加以判断。例2已知25℃时，AgI饱和溶液中c(Ag＋)为1.23×10－8mol/L，AgCl的饱和溶液中c(Ag＋)为1.25×10－5mol/L。若在5mL含有KCl和KI各为0.01mol/L的溶液中，加入8mL0.01mol/LAgNO3溶液，下列叙述正确的是()A．混合溶液中c(K＋)＞c(NO－3)＞c(Ag＋)＞c(Cl－)＞c(I－)B．混合溶液中c(K＋)＞c(NO－3)＞c(Cl－)＞c(Ag＋)＞c(I－)C．加入AgNO3溶液时首先生成AgCl沉淀D．混合溶液中c(Cl－)c(I－)约为1.03×10－3解析KCl、KI混合溶液中加入AgNO3溶液，先生成AgI，再生成AgCl，因为Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，AgNO3＋KI===AgI↓＋KNO3，n(KI)＝0.01mol/L×5×10－3L＝5.0×10－5mol，消耗n(AgNO3)＝5.0×10－5mol，AgNO3＋KCl===AgCl↓＋KNO3，过量的AgNO3为0.01mol/L×8×10－3L－5.0×10－5mol＝3.0×10－5mol，则KCl过量，生成AgCl为3.0×10－5mol，由此得出反应后溶液中的溶质为KNO3、KCl，生成AgCl、AgI沉淀，验证A错误，B正确；混合溶液中c(Cl－)＝0.01mol/L×5×10－3L－3.0×10－5mol5×10－3L＋8×10－3L＝0.01×213mol/L＝1.54×10－3mol/L，c(Ag＋)＝Ksp(AgCl)c(Cl－)＝1.25×10－50.01×213＝8.125×10－3mol/L，由此计算c(I－)＝Ksp(AgI)c(Ag＋)＝1.23×10－88.125×10－3＝1.5×10－6mol/L，则c(Cl－)c(I－)＝1.54×10－3mol/L1.5×10－6mol/L＝1.03×103，D错误。答案B规律方法Ksp与物质溶解能力的关系：(1)用溶度积直接比较难溶电解质的溶解能力时，物质的类型(如AB型、A2B型、AB2型等)必须相同。(2)对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。(3)对于不同类型的物质，当Ksp相差不大时不能直接作为比较依据，可通过比较饱和溶液溶质的物质的量浓度确定溶解能力强弱。即时巩固2在溶液中有浓度均为0.01mol/L的Fe3＋、Cr3＋、Zn2＋、Mg2＋等离子，已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39；Ksp[Cr(OH)3]＝7.0×10－31Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－17；Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11当其氢氧化物刚开始沉淀时，下列哪一种离子所需的pH最小()A．Fe3＋B．Cr3＋C．Zn2＋D．Mg2＋解析Ksp的有关计算，Fe(OH)33＋＋3OH－，Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，所以c(OH－)＝3Kspc(Fe3＋)＝32.6×10－390.01＝3260×10－13，同理计算Cr3＋沉淀的c(OH－)＝370×10－10mol/L，Zn2＋沉淀的c(OH－)＝10×10－8mol/L，Mg2＋沉淀的c(OH－)＝18×10－5mol/L，c(OH－)越小，pH越小，答案选A。答案A1．沉淀剂过量的检验根据沉淀溶解平衡原理可知，欲使杂质离子沉淀完全，应加入稍过量的沉淀剂。那么，如何判断沉淀剂已加入过量呢？一般的操作方法是：把反应混合物静置后，吸取少量上清液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的沉淀剂，若没有沉淀生成则证明沉淀剂已过量。实验探究沉淀分析法中的几个典型问题在有些实验中不但要把沉淀分离出来，还要准确称量所得沉淀的质量。因此，一方面要让沉淀剂适当过量，另一方面还要把沉淀洗涤干净。2．沉淀的洗涤由于沉淀生成时，表面溶液吸附一定量的离子(尤其是沉淀成分离子)。因此，过滤后紧接着要进行沉淀的洗涤。洗涤方法是：向过滤器中慢慢注入适量的蒸馏水，至刚好浸没沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作2～3次，直至洗涤干净。3．沉淀是否洗涤干净的检验欲检验沉淀是否洗涤干净，主要是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子。一般的检验方法是：取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现则证明沉淀已洗涤干净。实验探究1为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO2－4以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量)：称取粗盐———→溶解①———→BaCl2②———→NaOH③———→Na2CO3④———→过滤⑤滤液———→适量盐酸⑥————————→蒸发、结晶、烘干⑦精盐(1)判断BaCl2已过量的方法是____________。(2)第④步中，相关的离子方程式是__________。(3)若先用盐酸调pH再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是____________