教辅：高考化学复习之难溶电解质的溶解平衡

第20讲难溶电解质的溶解平衡[考纲导视]考纲定位选项示例1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积的含义，能进行相关的计算。1.在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋与CrO2－4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(CrO2－4)等于________mol·L－1(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)。(2016年新课标卷Ⅰ)2.在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小。(2016年天津卷T3－D)3.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3，溶液中cCl－cBr－不变。(2016年新课标卷ⅢT13－D)[基础反馈]判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度()。(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1.0×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全()。(3)在一定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀()。(4)常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小()。(5)溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp增大()。(6)常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变()。答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√(8)√(9)√(10)×(7)溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化，所以ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀()。(8)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2，可将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中，振荡，可观察到沉淀由白色变为红褐色()。(9)25℃时Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在Cu(NO3)2溶液中的溶解度()。(10)CaCO3难溶于稀硫酸，也难溶于醋酸()。考点一沉淀溶解平衡及溶度积常数【知识梳理】一、溶解平衡的概念与特点1．溶解平衡的定义。沉淀溶解沉淀生成在一定温度下，某难溶电解质溶液中，当__________的速率等于__________的速率时，建立了一个固体与溶液中离子之间的动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。2．溶解平衡的建立。固体溶质溶液中的溶质固体溶解溶解平衡析出晶体v溶解v结晶：__________过程v溶解=v结晶：__________v溶解v结晶：__________3．溶解平衡的特点。等动定变(1)逆：固体溶解和沉淀过程是可逆的。(2)______：v(溶解)＝v(沉淀)。(3)______：动态平衡，溶解的速率和沉淀的速率相等且不为0。(4)______：达到平衡时，溶液中离子浓度保持不变。(5)______：当改变外界条件时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。4．影响沉淀溶解平衡的因素。(1)内因：难溶电解质本身的性质，这是决定因素。(2)外因：溶解的方向吸热溶解的方向不变生成沉淀的方向溶解的方向以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－)Ksp①升高温度②加水稀释③加入少量AgNO3④通入HCl⑤通入Na2S正向增大增大增大正向减小减小不变逆向增大减小不变逆向减小增大不变正向减小增大不变溶解性难溶微溶可溶易溶S的范围/g________～________～________5.电解质在水中的溶解度。20℃时，电解质在水中的溶解度(S)与溶解性存在如下关系：0.011110100.01二、用溶度积概念理解溶解平衡1．溶度积常数。cm(An＋)·cn(Bm－)(1)表达式：对于溶解平衡：AmBn(s)(aq)，Ksp＝___________________。mAn＋(aq)＋nBm－(2)意义：反映了物质在水中的__________能力。温度(3)影响因素：溶度积常数只与难溶电解质的性质和______有关，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。溶解2．溶度积规则。难溶电解质溶液中有关离子浓度幂的乘积称为离子积，符号为Qc。QcKspQc＝KspQcKsp(1)________：溶液过饱和，有沉淀析出。(2)________：溶液饱和，处于溶解平衡状态。(3)________：溶液未饱和，沉淀溶解。【考点集训】[例1](2017届四川宜宾一中训练)已知：25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是()。A.25℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大B.25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大C.25℃时，Mg(OH)2在20mL0.01mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小D.25℃时，在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2答案：B解析：对于同类型的难溶物质(均是AB2形)，Ksp越小，则说明更难溶于水，A错；Mg(OH)2的悬浊液中，存在如下溶解平衡：Mg(OH)2(s)===Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入NH4Cl固体，NH＋4会与OH－结合生成一水合氨，使Mg(OH)2固体向溶解的方向进行，c(Mg2＋)增大，B正确；Ksp只与温度有关，C错；二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使氢氧化镁转化为MgF2，D错。[例2]一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡，已知：物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp(25℃)8.0×10－162.2×10－204.0×10－3825℃时，对于含Fe2(SO4)3、FeSO4和CuSO4各0.5mol的1L混合溶液，根据上表数据判断，下列说法不正确．．．的是()。A.在pH＝5的溶液中，Fe3＋不能大量存在B.混合溶液中c(SO2－4)∶[c(Fe3＋)＋c(Fe2＋)＋c(Cu2＋)]5∶4C.向混合溶液中逐滴加入0.1mol·L－1NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀D.向混合溶液中加入适量氯水，并调节pH到3～4过滤，可获较纯净的CuSO4溶液思路指导：用Ksp判断产生沉淀的先后顺序，Ksp越小，沉淀越易析出。答案：D解析：在pH＝5的溶液中c(OH－)＝10－9mol·L－1，c(Fe3＋)＝0.5mol·L－1，则浓度熵Qc＝1×10－274×10－38，所以有氢氧化铁沉淀产生，则Fe3＋不能大量存在，A正确；由于在溶液中金属阳离子均水解，则混合溶液中c(SO2－4)∶[c(Fe3＋)＋c(Fe2＋)＋c(Cu2＋)]5∶4，B正确；根据三种物质的溶度积常数可知分别形成沉淀时需要OH－的浓度分别是34×10－381、8×10－160.5、2.2×10－200.5，因此向混合溶液中逐滴加入0.1mol·L－1NaOH溶液，首先生成氢氧化铁沉淀，则最先看到红褐色沉淀，C正确；向混合溶液中加入适量氯水，并调节pH到3～4过滤，得到的是硫酸、盐酸和CuSO4的混合溶液，D错误。●归纳总结(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝amol·L－1。(2)已知溶度积溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10amol·L－1。[例3](2015年全国模拟组合)(1)制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO2－4，根据有关标准，含CrO2－4的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10－7mol·L－1以下才能排放。含CrO2－4的废水处理可用沉淀法处理：加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp(BaCrO4)＝1.2×10－10]，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2＋。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2＋的浓度应不小于__________mol·L－1，后续废水处理方能达到排放标准。(2)以白云石(化学式表示为MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程中，需要将Mg2＋变为沉淀，沉淀过程溶液的pH＝9，此时溶液中c(Mg2＋)＝____________{已知Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12}。思路指导：从文字中提取数据信息，将有关离子浓度代入Ksp表达式进行计算。(3)298K时，Ksp[Ce(OH)4]＝1×10－29。Ce(OH)4的溶度积表达式为Ksp＝______________。为了使溶液中Ce4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c(Ce4＋)小于1×10－5mol·L－1，需调节pH为_______以上。(4)常温下Fe(OH)3的Ksp＝1×10－39，若要将溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，使溶液中c(Fe3＋)降低至1×10－3mol·L－1，必须将溶液调节至pH＝______。解析：(1)Ksp＝c(Ba2＋)·c(CrO2－4)＝5.0×10－7mol·L－1×c(CrO2－4)＝1.2×10－10，可算得c(Ba2＋)＝2.4×10－4mol·L－1。(2)由pH＝9算得c(H＋)＝10－9mol·L－1，则c(OH－)＝10－5mol·L－1，代入Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝c(Mg2＋)×(10－5)2＝5.61×10－12，算得c(Mg2＋)＝5.61×10－2mol·L－1。(3)Ksp[Ce(OH)4]＝c(Ce4＋)·c4(OH－)＝1×10－5mol·L－1·c4(OH－)＝1×10－29，则c(OH－)＝1×10－6mol·L－1，c(H＋)＝1×10－8mol·L－1，pH＝8。(4)Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1×10－3mol·L－1·c3(OH－)＝1×10－39，则c(OH－)＝1×10－12mol·L－1，c(H＋)＝1×10－2mol·L－1，pH＝2。答案：(1)2.4×10－4(2)5.61×10－2mol·L－1(3)c(Ce4＋)·c4(OH－)8(4)2●易错警示计算氢氧化物沉淀的Ksp需要用到的是c(OH－)，而pH换算出来的是c(H＋)，切记要通过Kw换算成c(OH－)。[例4](2016—2017学年河南洛阳期中)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(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答案：C解析：硫酸钡溶液中存在溶解平衡，a点在平衡曲线上，加入Na2SO4，会增大c(SO2－4)，平衡左移，c(Ba2＋)应降低，故A错误；d点时溶液不饱和，蒸发溶剂水，c(SO2－4)、c(Ba2＋)均增大，故B错误；d点表示Qc＜Ksp，溶液不饱和，不会有沉淀析出，故C正确；Ksp是一常数，温度不变，Ksp不变，在曲线上的任意一点Ksp都相等，故D错误。考点二沉淀溶解平衡的应用【知识梳理】(1)调节pH法：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：____________________________________。______________________________。(2)沉淀剂法：如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋1.沉淀的生成。2.沉淀的溶解。(1)酸溶解法：如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为：__________________________________