高三化学专题学案(期)沉淀溶解平衡学案

广州卓越教育机构一对一高三化学同步学案（1期）沉淀溶解平衡一、知识盘点1、沉淀溶解平衡（1）概念在一定温度下，当沉淀溶解和生成速率相等时达到的平衡状态。（2）特点(1)动：沉淀溶解平衡是一种动态平衡；(2)等：v(沉淀)=v(溶解)≠0；(3)定：溶液中各离子浓度不变(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，会发生沉淀的溶解生成或转化。2、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。AmBn(s)mAn＋(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)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只与难溶电解质的性质和有关，与沉淀量无关。溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。二、考点精讲考点1：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。第2页共9页如除去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。第3页共9页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：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即时巩固1：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都相第4页共9页等，D项错误。答案：C考点2：与溶度积有关的计算1、已知溶度积求溶解度以Ag＋(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＋第5页共9页C．Zn2＋D．Mg2＋解析：Ksp的有关计算，Fe(OH)3(s)Fe3＋＋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：A三、应用巩固1、海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：滤液M沉淀X1.0L模拟海水(25℃,pH=8.3)1.0mL1.0mol/LNaOH溶液滤液N沉淀Y过滤①过滤②加NaOH固体调至pH=11.0△MgO模拟海水中的离子浓度(mol/L)Na＋Mg2＋Ca2＋Cl―3HCO0.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5mol/L，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。已知：Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9；Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6；Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6；Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12。下列说法正确的是A．沉淀物X为CaCO3B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋D．步骤②中若改为加入4.2gNaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物2、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．Kap[Fe(OH)3]Kap[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3、自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝（CuS）。下列分析正确的是A、CuS的溶解度大于PbS的溶解度第6页共9页B、原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性C、CuSO4与ZnS反应的离子方程式是22CuSCuS↓D、整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应4、已知Ag2SO4的KW为2.0×10-3，将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和，该过程中Ag+和SO23浓度随时间变化关系如右图（饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)＝0.034mol·L-1）