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第四单元沉淀溶解平衡专题8水溶液中的离子平衡1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积(Ksp)的含义，能进行相关的计算。专题8水溶液中的离子平衡沉淀溶解平衡[知识梳理]1．含义在一定温度下的水溶液中，当沉淀______和______的速率相等时，即建立了溶解平衡状态。2．建立过程固体溶质溶解沉淀溶液中的溶质v溶解__v沉淀，固体溶解v溶解__v沉淀，溶解平衡v溶解__v沉淀，析出晶体溶解生成＝3．特征≠=4．影响因素(1)内因难溶电解质本身的性质，这是决定因素。(2)外因以AgCl悬浊液中AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)ΔH＞0为例：外界条件移动方向平衡后c(Ag＋)平衡后c(Cl－)Ksp升高温度正向增大增大增大加少量水稀释正向不变不变不变加入少量AgNO3逆向增大减小不变通入HCl逆向减小增大不变通入H2S正向减小增大不变5.溶度积——沉淀溶解平衡常数(1)概念在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，离子浓度的幂之积。(2)表达式对于沉淀溶解平衡：MmNn(s)mMn＋(aq)＋nNm－(aq)，Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Nm－)，式中的浓度是平衡浓度。(3)意义反映了难溶电解质在水中的溶解能力。当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp的数值越大，说明难溶电解质在水中的溶解能力越______。(4)影响因素在一定温度下，溶度积是一个常数，只受______影响，不受溶液中物质浓度的影响。强温度6．浓度商(1)表达式：MmNn(s)mMn＋(aq)＋nNm－(aq)，Qc＝cm(Mn＋)·cn(Nm－)，式中的浓度是任意时刻的浓度。(2)应用：判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解。＝[自我检测]判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)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，SO2－4沉淀完全，溶液中只含Ba2＋、Na＋和Cl－，不含SO2－4。()④Ksp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。()(2)对于平衡体系：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)ΔH0：①升高温度，平衡逆向移动。()②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度。()③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液。()④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高。()⑤给溶液加热，溶液的pH升高。()⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加。()⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变。()(3)(2016·高考江苏卷)室温下，向浓度均为0.1mol·L－1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液，出现白色沉淀，说明Ksp(BaSO4)Ksp(CaSO4)。()答案：(1)①×②×③×④×⑤√⑥×(2)①√②×③×④×⑤×⑥√⑦×(3)×(1)CaCO3===Ca2＋＋CO2－3、CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO2－3(aq)两者表示的含义不相同。前者表示CaCO3的电离方程式，CaCO3尽管难溶，但由于溶解的部分全部电离，故CaCO3为强电解质，电离过程用“===”表示。后者表示CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡，其过程是可逆的，用“”表示。(2)当难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子的个数比相同时，Ksp越小，则难溶电解质在水中的溶解能力越弱；如果组成中阴、阳离子个数比不同时，则Ksp不能直接用于判断溶解能力的强弱。(2018·中原名校模拟)①已知t℃时AgCl的Ksp＝2×10－10；②在t℃时，Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()A．在t℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－8B．在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点变成X点C．在t℃时，以0.01mol·L－1AgNO3溶液滴定20mL0.01mol·L－1KCl和0.01mol·L－1K2CrO4的混合溶液(溶液体积不变)，CrO2－4先沉淀D．在t℃时，反应Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CrO2－4(aq)的平衡常数K＝2.5×108[解析]在t℃时，Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO2－4(aq)的Ksp＝(10－3)2×10－5＝10－11，A错误；在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4，即增大了c(CrO2－4)，可使溶液由Y点变成Z点，B错误；沉淀0.01mol·L－1Cl－需Ag＋2×10－8mol·L－1，沉淀0.01mol·L－1CrO2－4需Ag＋10－4.5mol·L－1，因此Cl－先沉淀，C错误；K＝c（CrO2－4）c2（Cl－）＝Ksp（Ag2CrO4）K2sp（AgCl）＝10－114×10－20＝2.5×108，D正确。[答案]D若在上述例题的图中存在A点如图，则A点溶液属于饱和溶液还是不饱和溶液？将A点溶液蒸发掉一定量的水至析出沉淀，溶液是否会由A点变成Y点或Z点？答案：A点溶液的c2(Ag＋)与c(CrO2－4)乘积小于曲线上任意一点，属于不饱和溶液。将A点溶液蒸发掉一定量的水至析出沉淀，溶液既不会变成Y点也不会变成Z点，变为Y点的意义是c(CrO2－4)不变而c(Ag＋)增大，变为Z点的意义是c(Ag＋)不变而c(CrO2－4)增大，因为蒸发溶液时c(Ag＋)和c(CrO2－4)均增大，故不会变为Y点或Z点。溶度积图像是沉淀溶解平衡理论的难点，溶度积图像突破方法：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”。第二步，想原理。涉及的原理主要有溶度积表达式书写、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。沉淀溶解平衡及其影响因素1．下列说法中正确的是()A．饱和石灰水中加入一定量生石灰，溶液温度明显升高，pH增大B．AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，往其中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，溶液中离子的总浓度减小C．AgCl悬浊液中加入KI溶液，白色沉淀变成黄色，证明此条件下Ksp(AgCl)Ksp(AgI)D．暂时硬水中含有较多的Ca2＋、Mg2＋、HCO－3，加热煮沸可以完全除去其中的Ca2＋、Mg2＋解析：选C。饱和石灰水中加入一定量生石灰，与水反应放热，溶液温度明显升高，但Ca(OH)2的溶解度降低，溶液中c(OH－)减小，溶液的pH减小，A错；AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，但离子的总浓度增大，B错；由沉淀的转化规律可得Ksp(AgCl)Ksp(AgI)，C对；加热煮沸暂时硬水，生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，由于CaCO3和Mg(OH)2在水中存在溶解平衡，所以不可能完全除去其中的Ca2＋和Mg2＋，D错。2．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是()A．在AgCl的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，Ksp(AgCl)增大B．在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，平衡不移动C．可直接根据Ksp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小D．25℃时，Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，向AgCl悬浊液中加入KBr固体，有淡黄色沉淀生成解析：选D。Ksp的大小只与温度有关，A项错误；CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO2－3(aq)，加入稀盐酸，CO2－3与H＋反应，导致溶解平衡正向移动，B项错误；只有比较相同温度下、相同组成形式的难溶电解质的Ksp的数值大小，才可比较难溶物在水中的溶解度大小，C项错误。溶度积的相关计算3．(2017·高考全国卷Ⅲ，13，6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是()A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuClC．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好D．2Cu＋===Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全解析：选C。由题图可知，当c(Cu＋)＝10－2mol·L－1时，c(Cl－)约为10－4.75mol·L－1，则Ksp(CuCl)＝c(Cu＋)·c(Cl－)的数量级为10－7，A项正确；根据题目信息可知B项正确；Cu、Cu2＋是按一定物质的量之比反应的，并不是加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好，C项错误；由题图可知，交点处c(Cu＋)＝c(Cu2＋)≈10－6mol·L－1，则2Cu＋===Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝c（Cu2＋）c2（Cu＋）≈106，该平衡常数很大，因而反应趋于完全，D项正确。4．根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤，若测得滤液中c(CO2－3)＝10－3mol·L－1，则Ca2＋是否沉淀完全？________(填“是”或“否”)。[已知c(Ca2＋)≤10－5mol·L－1时可视为沉淀完全；Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9](2)已知25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12；酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下：pH＜8.08.0～9.6＞9.6颜色黄色绿色蓝色25℃时，在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为______________。(3)向50mL0.018mol·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1的盐酸，生成沉淀，反应后剩余Cl－1.0×10－4mol。已知该温度下AgCl的Ksp＝1.0×10－10，忽略溶液的体积变化。如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50mL0.001mol·L－1的盐酸，是否有白色沉淀生成？________(填“是”或“否”)，理由是_______________________________________。解析：(1)根据Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO2－3)＝4.96×10－9，得c(Ca2＋)＝4.96×10－910－3mol·L－1＝4.96×10－6mol·L－1＜10－5mol·L－1，可视为沉淀完全。(2)设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH－)为xmol·L－1，则0.5x3＝5.6×10－12，x＝2.24×10－4，c(H＋)＝4.46×10－11mol·L－1，pH＝10.35，溶液为蓝色。答案：(1)是(2)蓝色(3)否因为加入的盐酸中c(Cl－)和反应后所得溶液中的c(Cl－)相同，c(Cl－)没有改变，c(Ag＋)变小，所以Qc＝c(Ag＋)·c(Cl－)＜Ksp(AgCl)，没有沉淀产生(1)沉淀溶解平衡是化学平衡的一种，沉淀溶解平衡的移动也同样遵循勒夏特列原理。(2)复分解反应总是向着某些离子浓度减小的方向进行，若生成难溶电解质，则向着生成溶度积较小的难溶电解质的方向进行。沉淀溶解平衡的应用[知识梳理]一、沉淀的生成1．应用：可利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。2．方法方法实例反应的离子方程式调节pH法用Cu(OH)2、CuO等除去CuCl2中的FeCl3Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O沉淀剂法以Na2S、H2S等作沉淀剂除去污水中的Cu2＋等重金属离子H2S＋Cu