2021高考化学一轮复习第八章第7课时溶度积的相关计算及溶解图像教案鲁科版

-1-第7课时溶度积的相关计算及溶解图像[课型标签:题型课提能课]考点一Ksp的相关计算1.Ksp计算相关的常见角度及解题策略常考角度解题策略根据定义式或者数形结合求Ksp,或者判断沉淀金属离子所需pH直接根据Ksp(AmBn)=[An+]m[Bm-]n解答,如果已知溶解度,则化为物质的量浓度再代入计算沉淀先后的计算与判断(1)沉淀类型相同,则Ksp小的化合物先沉淀(2)沉淀类型不同,则需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度,所需离子浓度小的先沉淀根据两种含同种离子的化合物的Ksp数据,求溶液中不同离子的比值如果溶液中含有I-、Cl-等离子,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,求溶液中(I)(Cl)cc,则有(I)(Cl)cc=(Ag)(I)(Ag)(Cl)cccc=spsp(AgI)(AgCl)KK判断沉淀的生成或转化把离子浓度数值代入Ksp表达式,若数值大于Ksp,沉淀可生成或转化为相应难溶物质2.Ksp计算的易错点(1)涉及Q的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。(2)离子沉淀完全时的离子浓度小于或等于1×10-5mol/L。(3)计算Ksp或Q时一定注意不要漏掉离子浓度的幂。类型一判断沉淀的生成或沉淀的完全[典例1](2017·全国Ⅰ卷节选)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:-2-若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。解析:加入双氧水和磷酸后,溶液体积增加1倍,c(Mg2+)变为原来的12,即c(Mg2+)=0.01mol·L-1,Fe3+恰好沉淀完全时,溶液中c(P34O)=sp43(FePO)(Fe)Kc=2251.310110mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1。Q[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)·c2(P34O)=0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40Ksp[Mg3(PO4)2],故没有Mg3(PO4)2沉淀生成。答案:Fe3+恰好沉淀完全时,c(P34O)=2251.310110mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1。c3(Mg2+)·c2(P34O)值为0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀[对点精练1]硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可用作印染媒染剂,医药上用于催吐剂。已知25℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17mol3·L-3,Ksp(Ag2SO4)=1.2×10-5mol3·L-3,下列说法正确的是(D)A.在水中加入少量ZnSO4固体时,水的电离平衡向正反应方向移动,KW减小B.ZnSO4溶液中:c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+c(S24O)C.向0.5L0.02mol·L-1ZnSO4溶液中加入等体积等浓度的AgNO3溶液即可生成Ag2SO4沉淀D.溶液中某离子的浓度低于1.0×10-5mol·L-1即可认为该离子被除尽,常温下要除去0.2mol·L-1ZnSO4溶液中的Zn2+,至少要调节溶液的pH≥8解析:KW仅与温度有关,A项错误;溶液中存在电荷守恒:2c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S24O),B项错误;c2(Ag+)·c(S24O)=0.01×0.01×0.01mol3·L-3=1×10-6mol3·L-3Ksp(Ag2SO4),所以没有沉淀产生,C项错误;c(OH-)=sp22[Zn(OH)](Zn)Kc=1.0×10-6mol·L-1,D项正确。类型二计算溶液中某一离子的浓度[典例2](2016·全国Ⅰ卷节选)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂。以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与Cr24O生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10-5mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为mol·L-1,此时溶液中c(Cr24O)等于mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)。-3-解析:由Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)可得:c(Ag+)=sp(AgCl)(Cl)Kc=1052.0101.010mol·L-1=2.0×10-5mol·L-1,又由Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(Cr24O),可知c(Cr24O)=sp242(AgCrO)(Ag)Kc=12522.010(2.010)mol·L-1=5.0×10-3mol·L-1。答案:2.0×10-55.0×10-3[对点精练2]在1.0LNa2CO3溶液中溶解0.01molBaSO4,则Na2CO3溶液的最初浓度不得低于mol·L-1(忽略溶液体积变化)[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2·L-2、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9mol2·L-2]。解析:沉淀转化的离子方程式为23CO(aq)+BaSO4(s)BaCO3(s)+S24O(aq)。K=2423[SO][CO]=224223[Ba][SO][Ba][CO]=sp4sp3(BaSO)(BaCO)KK=1091.1105.110≈0.022,c(23CO)=24(SO)cK=10.01molL0.022≈0.45mol·L-1,Na2CO3溶液的最初浓度c(Na2CO3)≥(0.01+0.45)mol·L-1=0.46mol·L-1。答案:0.46类型三沉淀先后的判断与计算[典例3](2019·陕西咸阳模拟节选)如图甲表示用相同浓度的NaOH溶液分别滴定浓度相同的三种一元酸,由图可确定酸性最强的是(填“①”“②”或“③”)。如图乙表示用相同浓度的AgNO3标准溶液分别滴定浓度相同的含Cl-、Br-及I-的混合溶液,由图可确定首先沉淀的离子是。解析:相同浓度的一元酸,其酸性越强,电离程度越大,溶液中c(H+)越大,溶液的pH越小;由图可知,相同浓度的三种酸的pH:①②③,则酸性强弱:①②③,故酸性最强的是③。-lgc(X-)越大,则c(X-)越小,由图可知,-lgc(X-)的大小:I-Br-Cl-,则沉淀完全时c(X-)的大小:c(I-)c(Br-)c(Cl-),据此推知Ksp:AgIAgBrAgCl,故三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-。答案:③I--4-[对点精练3]已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10mol2·L-2,Ksp(AgBr)=7.7×10-13mol2·L-2,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12mol3·L-3。某溶液中含有Cl-、Br-和Cr24O,浓度均为0.010mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(C)A.Cl-、Br-、Cr24OB.Cr24O、Br-、Cl-C.Br-、Cl-、Cr24OD.Br-、Cr24O、Cl-解析:同类型难溶物的Ksp越小越容易沉淀,故Br-比Cl-先沉淀。已知Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+][Cr24O],Cr24O沉淀所需的c(Ag+)最大,Cr24O最后沉淀。故三种离子沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、Cr24O,C项正确。考点二沉淀溶解平衡图像分析1.常考对数图像关系的含义与变化规律类型含义变化规律解题策略pH=-lgc(H+)氢离子浓度的常用对数负值pH越大,c(H+)越小,溶液的碱性越强①先弄清是对数还是负对数②弄清楚是什么的对数,如浓度对数、浓度比对数、体积比对数等③弄清楚对数变化所表示的意义④利用特殊点,如pH=7、lgx=0、交点等,根据特殊点判断离子浓度的大小pC=-lgc(C)C离子浓度的常用对数负值pC越大,c(C)越小lg2(HX)(HX)cc生成物与反应物离子浓度比的常用对数lg2(HX)(HX)cc越大,反应向正反应方向进行的程度越大lg0VV稀释后与稀释前体积比的常用对数lg0VV越大,稀释程度越大AG=lg(H)(OH)cc氢离子与氢氧根离子浓度比的常用对数AG越大,酸性越强,中性时,(H)(OH)cc=1,AG=02.“三步法”解沉淀溶解平衡图像题第一步:识图像。认识图像横坐标、纵坐标表示什么,如表示离子浓度、pM等;曲线上的点表示达到平衡状态,曲线上方的点代表“过饱和溶液”,曲线下方的点代表“不饱和溶液”。-5-第二步:想原理。涉及的原理主要有溶度积表达式的书写、影响沉淀溶解平衡的因素以及溶度积常数的影响因素。如浓度不会改变溶度积,溶度积只与温度有关,多数情况下,温度越高,溶度积越大。第三步:找联系。将图像与溶度积原理联系起来,分析题目设置的问题,如求离子浓度、判断沉淀溶解平衡状态等。类型一沉淀溶解平衡中浓度变化图像分析[典例1](2019·全国Ⅱ卷)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是()A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)Ksp(p)Ksp(q)C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动解析:CdS在水中存在沉淀溶解平衡:CdSCd2++S2-,其溶度积Ksp=[Cd2+][S2-],在饱和溶液中,数值上c(Cd2+)=c(S2-)=S(溶解度),结合图像可以看出,图中a和b分别表示T1和T2温度下CdS的溶解度,A项正确;温度不变,Ksp是一个常数,所以Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)Ksp(q),B项错误;m点达到沉淀溶解平衡,向其中加入硫化钠后,平衡向逆反应方向移动,c(Cd2+)减小,c(S2-)增大,溶液组成由m沿mpn向p方向移动,C项正确;从图像中可以看出,T2T1,温度降低时,q点对应饱和溶液的溶解度下降,溶液中的c(Cd2+)与c(S2-)同时减小,会沿qp线向p点方向移动,D项正确。答案:B[对点精练1]某温度时,Ag2SO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。该温度下,下列说法正确的是(B)-6-A.含有大量S24O的溶液中肯定不存在Ag+B.0.02mol·L-1的AgNO3溶液与0.02mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀C.Ag2SO4的溶度积常数Ksp为1×10-3mol3·L-3D.a点表示Ag2SO4的不饱和溶液,蒸发可以使溶液由a点变到b点解析:由于沉淀溶解平衡是动态平衡,故即使S24O浓度再大,也有少量的Ag+存在,A项错误;根据图像:Ksp(Ag2SO4)=(2×10-2)2×5×10-2mol3·L-3=2×10-5mol3·L-3,而0.02mol·L-1AgNO3溶液与0.02mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合,离子积为c2(Ag+)·c(S24O)=(0.01)2×0.01mol3·L-3=1×10-6mol3·L-32×10-5mol3·L-3,故没有沉淀生成,B项正确,C项错误;a点到b点,如果蒸发a点所示溶液,则Ag+和S24O浓度均会增大,而不是只增大S24O的浓度,D项错误。类型二沉淀溶解平衡中浓度对数变化图像分析[