第八章第四节难溶电解质的溶解平衡

第四节难溶电解质的溶解平衡[考纲展示]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。考点1|沉淀的溶解平衡固本探源1．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：2．难溶电解质的溶解平衡状态上层澄清液变浑浊的原因是上层澄清溶液中存在AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，加入NaCl溶液后，溶液中c(Cl－)变大，使平衡向生成AgCl沉淀的方向移动。(1)溶解平衡的概念在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做难溶电解质的溶解平衡。如AgCl溶于水：AgCl(s)溶解沉淀Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。(2)溶解平衡状态的特征(3)沉淀溶解平衡的影响因素3．溶解平衡常数——溶度积以Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)为例：溶度积离子积概念沉淀溶解的平衡常数溶液中有关离子浓度幂的乘积符号KspQc表达式Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，式中的浓度都是平衡浓度Qc[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，式中的浓度是任意浓度应用判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解①QcKsp：溶液过饱和，有沉淀析出②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态③QcKsp：溶液未饱和，无沉淀析出典例引领[典例1](2014·新课标全国卷Ⅰ)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如下图所示。下列说法错误的是()A．溴酸银的溶解是放热过程B．温度升高时溴酸银溶解速度加快C．60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10－4D．若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯【解题导引】60℃时，AgBrO3的溶解度是多少？此时溶液中c(Ag＋)和c(BrO－3)是多少？【提示】0.6g；c(Ag＋)＝c(BrO－3)＝0.6g236g·mol－1÷0.1L≈2.5×10－2mol·L－1。考点精析溶解平衡曲线的解题方法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。(1)溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：①原溶液不饱和时，离子浓度要增大都增大；②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。题组强化●题组1—沉淀溶解平衡及影响因素1．一定温度下，将足量的AgCl分别放入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是()①20mL0.01mol·L－1KCl溶液②30mL0.02mol·L－1CaCl2溶液③40mL0.03mol·L－1HCl溶液④10mL蒸馏水⑤50mL0.05mol·L－1AgNO3溶液A．①②③④⑤B．④①③②⑤C．⑤④②①③D．④③⑤②①2．(2016·焦作模拟)有关难溶电解质的溶度积如下：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝5.6×10－12；Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝2.2×10－20。向温度一定、有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中加入某物质或溶液，能使Mg(OH)2固体的质量增加的是()ACH3COONa的饱和溶液BNH4Cl的饱和溶液C．CuCl2的饱和溶液D．蒸馏水3．(2016·南昌调研)化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列有关叙述中正确的是()①MnS的Ksp大于CuS的Ksp②达到平衡时c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)③向溶液中加入少量Na2S固体后，溶液中c(Cu2＋)、c(Mn2＋)保持不变④该反应的平衡常数K＝KspMnSKspCuSA．①④B．②③C．①②③D．②③④●题组2—溶度积常数与溶解平衡图像问题4．(2013·新课标全国卷Ⅰ)已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO2－4，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()A．Cl－、Br－、CrO2－4B．CrO2－4、Br－、Cl－C．Br－、Cl－、CrO2－4D．Br－、CrO2－4、Cl－5．(2016·河北冀州中学)某同学为了探究沉淀溶解平衡的原理并测定某温度下PbI2的溶度积常数，设计了如下实验：Ⅰ.取100mL蒸馏水，加入过量的PbI2固体(黄色)，搅拌、静置，过滤到洁净的烧杯中，得到滤液a；Ⅱ.取少量滤液a于试管中，向其中加入几滴0.1mol/L的KI溶液，观察现象；Ⅲ.另准确量取10.00mL滤液a，与离子交换树脂(RH)发生反应：2RH＋Pb2＋===R2Pb＋2H＋，交换完成后，流出液用中和滴定法测得n(H＋)＝3.000×10－5mol。分析过程，下列说法错误的是()A．步骤Ⅰ中搅拌的目的是使碘化铅充分溶解B．步骤Ⅱ中观察到的现象是产生黄色沉淀C．此实验温度下，PbI2的溶度积常数Ksp＝1.350×10－8D．若步骤Ⅰ盛装滤液的烧杯中有少量的水，Ksp的测定结果不受影响6．(2016·河北衡水中学三模)在T℃时，铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．T℃时，Y点和Z点Ag2CrO4的Ksp相等B．在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点C．T℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－8D．图中a的值为2×10－4考点2|沉淀溶解平衡的应用固本探源1.三支试管中的实验现象分别是有白色沉淀生成、白色沉淀变为黄色、黄色沉淀变为黑色。化学方程式分别是AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3、AgCl＋KI===AgI＋KCl、2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI。2.写出上述转化过程中的离子方程式(1)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋；(2)CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。3．沉淀的溶解(1)酸溶解法如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。Cu(OH)2溶于稀硫酸，离子方程式为Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。(2)盐溶液溶解法如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2＋2NH＋4===Mg2＋＋2NH3·H2O。4．沉淀的转化(1)实质：沉淀溶解平衡的移动。(2)规律：一般说来，溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。(3)应用①锅炉除垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为CaSO4＋CO2－3===CaCO3＋SO2－4。②矿物转化：CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS，离子方程式为Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋。典例引领[典例2](2013·北京高考)实验：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；③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[拓展延伸]向③所得黄色沉淀中滴加Na2S溶液，沉淀变为黑色，写出上述变化的离子方程式_________________________________________________________。【提示】2AgI(s)＋S2－(aq)===Ag2S(s)＋2I－(aq)考点精析1．沉淀生成的两大应用(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．沉淀溶解的三种常用方法(1)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。(2)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。(3)氧化还原法：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。题组强化●题组1—沉淀溶解与转化的判断1．下列说法正确的是()①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等②难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，增加难溶电解质的量，平衡向溶解方向移动③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，则SO2－4沉淀完全，溶液中只含Ba2＋、Na＋和Cl－，不含SO2－4④Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小⑤为减少洗涤过程中固体的损失，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀⑥洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好A．①②③B．①②③④⑤⑥C．⑤D．①⑤⑥2．(2016·湖北重点中学联考)已知部分钡盐的溶度积如下：Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9，Ksp[Ba(IO3)2]＝6.5×10－10，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCrO4)＝1.6×10－10。一种溶液中存在相同浓度的CO2－3、CrO2－4、IO－3、SO2－4，且浓度均为0.001mol·L－1，若向该溶液中逐滴滴入BaCl2溶液，首先发生的离子反应为()A．Ba2＋＋CO2－3===BaCO3↓B．Ba2＋＋CrO2－4===BaCrO4↓C．Ba2＋＋2IO－3===Ba(IO3)2↓D．Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓反应为Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓。【答案】D●题组2—沉淀溶解平衡在工农业生产中的应用3．氯碱工业电解所用的氯化钠溶液需精制。除去有影响的Ca2＋、Mg2＋、NH＋4、SO2－4及泥沙，其精制流程如下：已知：①Ca2＋、Mg2＋开始形成相应氢氧化物沉淀的pH如下表。Ca(OH)2Mg(OH)2pH≥11.5≥4.2②Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(CaCO3)＝5.0×10－9。下列说法正确的是()A．盐泥a除泥沙外，还含有Ca(OH)2和Mg(OH)2B．过程Ⅰ中将NH＋4转化为N2的离子方程式是3ClO－＋2NH＋4===3Cl－＋N2↑＋3H2O＋2H＋C．过程Ⅱ中通入CO2有利于除SO2－4D．过程Ⅳ调pH可以使用硝酸4．(2016·鹤岗模拟节选)氧化铁是一种重要的无机材料，化学性质稳定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性，从某种工业酸性废液(主要含Na＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋、Cl－、SO2－4)中回收氧化铁流程如下：已知：常温下Ksp[Mg(OH)2]＝1.2×10－11；Ksp[Fe(OH)2]＝2.2×10－16；Ksp[Fe(OH)3]＝3.5×10－38；Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33。(1)写出在该酸性废液中通入空气时发生的离子反应方程式：___________________