第26讲难溶电解质的溶解平衡

第26讲难溶电解质的溶解平衡基础考点梳理最新考纲1.了解溶解平衡的定义及影响因素。2．掌握沉淀的溶解和转化的条件及应用。3．了解溶度积及其有关计算。自主复习一、沉淀溶解平衡1．溶解平衡溶质溶解的过程是一个可逆过程：溶解平衡的特点：逆、等、动、定变(适用平衡移动原理)。2．溶度积(1)溶度积常数：一定温度下难溶强电解质的饱和溶液中各组分离子浓度幂的乘积为一常数。对于溶解平衡：AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)Ksp＝[c(An＋)]m·[c(Bm－)]n。(与其他平衡常数一样，Ksp的大小只受温度的影响)(2)溶度积规则：某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度幂的乘积Qc(离子积)。当QcKsp时，溶液不饱和，无沉淀析出，需加入该难溶电解质直至饱和；当Qc＝Ksp时，溶液达到饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；当QcKsp时，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。二、沉淀反应的应用1．沉淀的生成(方法)(1)调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7～8，可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4。(2)加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：Cu2＋＋S2－===CuS↓。Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋。Hg2＋＋S2－===HgS↓。Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋。2．沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理根据平衡移动，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。(2)溶解沉淀的试剂类型①主要类型是：用强酸溶解：例如：溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。②用某些盐溶液溶解：例如：Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液，化学方程式为Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋2H2O。3．沉淀的转化(生成更难溶的物质)。网络构建热点典例突破热点考向1.结合图象考查溶解平衡的建立、溶度积常数的应用。2．根据物质的溶解性分析判断难溶电解质的溶解和转化。3．沉淀反应在生产、科研、环保等领域中的应用。热点探究热点1难溶电解质的溶解平衡与溶度积1.难溶电解质难溶电解质的溶解度很小，但不会等于0，习惯上把溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质，一般情况下，我们把相当量的离子互相反应生成难溶电解质的反应，认为是反应完全了。2．难溶电解质的溶解平衡固体进入溶液的速率与溶液中离子的沉积速率相等的状态。3．难溶电解质溶解平衡状态的特征动——动态平衡：v(沉淀)＝v(溶解)≠0。定——达到平衡后，溶液中离子浓度保持不变。变——当外界条件发生变化，使v(沉淀)≠v(溶解)，平衡发生移动，达到新的平衡。4．溶度积(1)溶度积的表达式溶度积是一个常数，符号为Ksp，Ksp只随温度的改变而改变，当MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)达到溶解平衡时，Ksp的表达式如下：Ksp＝[c(Mn＋)]m·[cAm－]n。(2)溶度积的应用①通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——浓度积(Qc)的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。QcKsp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；QcKsp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。②难溶电解质的组成类型相同时，Ksp越大，其溶解能力越大，反之，越小。【例1】(2010·山东理综)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[解析]本题考查沉淀溶解平衡知识，意在考查考生分析图形的能力和实际运用知识的能力。Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，Fe3＋、Cu2＋浓度相等(b、c点)时，Fe3＋对应的pH小，c(H＋)较大，则c(OH－)较小，又知Ksp仅与温度有关，则Ksp[Fe(OH)3]Ksp[Cu(OH)2]，A选项正确；存在沉淀溶解平衡：Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)，加入NH4Cl固体，因为NH＋4水解产生H＋，H＋与OH－反应使平衡正向移动，c(Fe3＋)增大，B选项错误；c(H＋)和c(OH－)的乘积为KW，KW仅与温度有关，即C选项正确；由题意和题图知D选项正确。[答案]B变式1(2010·西安名校联考)常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数依次为：Ksp(Ag2SO4)＝7.7×10－5、Ksp(AgCl)＝1.8×10－10、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。下列有关说法中，错误的是()A．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中的溶解能力依次减弱B．在AgCl饱和溶液中加入NaI固体，有AgI沉淀生成C．Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数之比等于它们饱和溶液的物质的量浓度之比D．在Ag2SO4饱和溶液中加入Na2SO4固体有Ag2SO4沉淀析出解析：本题考查沉淀溶解平衡。由数据可知A选项正确；Ksp(AgI)Ksp(AgCl)，说明AgI更难溶，B选项正确；Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)×c(SO2－4)，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)×c(Cl－)，Ksp(AgI)＝c(Ag＋)×c(I－)，显然C选项错误；Ag2SO4饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SO2－4(aq)，加入Na2SO4固体，SO2－4的浓度增大，平衡逆向移动，有Ag2SO4固体析出，D选项正确。答案：C热点2难溶电解质的溶解平衡的应用1.沉淀的生成原理：当Qc大于Ksp，使难溶电解质的溶解平衡向左移动，就会生成沉淀。在涉及无机制备、提纯工艺的生产、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。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。如工业原料NH4Cl中含有杂质FeCl3，为除FeCl3，可使原料溶于水，再加入氨水调pH至7～8，即可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)加沉淀剂法：如除去溶液中的Cu2＋、Hg2＋，可加入Na2S、H2S等作为沉淀剂。2．沉淀的溶解原理：当Qc小于Ksp，使难溶电解质的溶解平衡向右移动，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：如难溶于水的CaCO3溶于盐酸中。(2)发生氧化还原反应使沉淀溶解：如CuS溶于硝酸中，HgS溶解度更小，只能用王水使其溶解。(3)生成配合物使沉淀溶解：向沉淀体系中加入适当配合剂，使溶液中的某些离子生成稳定的配合物，减少其离子浓度，从而使沉淀溶解。如AgCl(s)Ag＋＋Cl－；Ag＋＋2NH3(加氨水)[Ag(NH3)2]＋，此法对用酸碱法不能溶解的难溶电解质尤其具有重要意义。3．沉淀的转化当两种物质的溶解度差别较大时，可以将溶解度较小的沉淀转化为更难溶的沉淀。此法是将难溶物转化成能被前三种方法溶解的沉淀，然后再使其溶解。易错辨析：溶解平衡与弱电解质电离平衡的区别：(1)从物质类别看，难溶电解质可以是强电解质，也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质]，而难电离物质只能是弱电解质。(2)从变化的过程来看，溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。【例2】向ZnSO4溶液中加入Na2S溶液时，得到白色沉淀，然后向白色沉淀上滴加CuSO4溶液，发现沉淀变为黑色，则下列说法不正确的是()A．白色沉淀为ZnS，而黑色沉淀为CuSB．上述现象说明ZnS的Ksp小于CuS的KspC．利用该原理可实现一种沉淀转化为更难溶的沉淀D．该过程破坏了ZnS的溶解平衡[解析]该过程破坏了ZnS的溶解平衡，Cu2＋结合了ZnS溶解产生的S2－，生成了比ZnS更难溶的CuS，同时也说明了ZnS的Ksp大于CuS的Ksp。[答案]B变式2难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡。在常温下，溶液里各离子浓度以它们化学计量数为方次的乘积是一个常数，叫溶度积常数(Ksp)。例如：Cu(OH)2Cu2＋＋2OH－，Ksp＝c(Cu2＋)·[c(OH－)]2＝2×10－20。当溶液中各离子浓度方次的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之固体溶解。(1)某CuSO4溶液里c(Cu2＋)＝0.02mol/L，如要生成Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的pH使之大于________。(2)要使0.2mol·L－1CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全(使Cu2＋浓度降至原来的千分之一)，则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH为__________。解析：(1)根据信息，当c(Cu2＋)·[c(OH－)]2＝2×10－20时，开始出现沉淀，则c(OH－)＝2×10－20cCu2＋＝2×10－200.02＝10－9(mol·L－1)，c(H＋)＝10－5mol·L－1，故pH＝5，所以要生成Cu(OH)2沉淀，应调整pH5。(2)要使Cu2＋浓度降至0.2mol·L－1/1000＝2×10－4mol·L－1，c(OH－)＝2×10－202×10－4＝10－8(mol·L－1)，c(H＋)＝10－6mol·L－1。此时溶液的pH＝6。答案：(1)5(2)6点评：通过改变外界条件可以使反应向生成沉淀的方向移动。方法规律技巧盐与盐溶液之间的反应规律盐与盐溶液反应比较复杂，往往涉及到氧化还原反应，复分解反应，阴、阳离子互促水解反应，络合反应、沉淀的转化反应等，高考题中常以选择题或填空题形式出现，包括离子共存、物质推断等。盐与盐反应的规律注意：(1)某些强酸弱碱盐与强碱弱酸盐反应，不一定是互促水解反应，要考虑到溶解性，如K2S(Na2S)与CuSO4、AgNO3、ZnSO4、FeSO4等发生复分解反应，因为MS溶解性M(OH)n溶解性。类似的还有AgNO3与Na3PO4、Na2CO3、Na2SiO3等。如：3AgNO3＋Na3PO4===3NaNO3＋Ag3PO4↓。(2)NaHCO3与NaAlO2、Na2SiO3的反应，此时NaHCO3相当于酸。HCO－3＋AlO－2＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3。(3)酸式盐之间的反应，典型的是NaHSO4与NaHCO3的反应，离子方程式为H＋＋HCO－3===CO2↑＋H2O。【考例】(2010·广东高三五校联考)金属离子和硫离子在水溶液中的反应比较复杂，其产物与离子的水解、金属硫化物的溶解度、离子氧化性或还原性等因素有关。资料表明，CuS的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解，Ag2S的溶解度更小，但却溶于浓硝酸。下列有关说法不正确的是()A．Cu2＋和S2－在水溶液中反应的产物是CuSB．Al3＋和S2－在水溶液中相互促进水解，所以不存在Al2S3的水溶液C．Fe3＋和S2－在酸性溶液中反应的产物只有Fe2＋和H2SD．在酸性溶液中，将S2－加入Ag＋和Cu2＋的混合液中Ag2S先沉淀[解析]本题主要从两方面考虑：①S2－易水解、易被氧化及易生成难溶性盐。②溶解度越小，越有利于沉淀生成。A项，CuS不溶于水，Cu2＋和S2－在水