2019-2020年高考化學一輪復習 課時32 難溶電解質(zhì)的溶解平衡考點過關.docx

2019-2020年高考化學一輪復習 課時32 難溶電解質(zhì)的溶解平衡考點過關 沉淀溶解平衡 【基礎梳理】 1. 沉淀溶解平衡的概念 在一定條件下，當難溶電解質(zhì)在水中形成　　　　　溶液時，沉淀的　　　　速率與　　　　速率相等時，達到平衡狀態(tài)，叫做沉淀溶解平衡。 (1)v(沉淀溶解)　　　　v(沉淀生成)，沉淀溶解。 (2)v(沉淀溶解)　　　　v(沉淀生成)，生成沉淀。 (3)v(沉淀溶解)　　　　v(沉淀生成)，沉淀達到溶解平衡。 2. 溶度積常數(shù) (1)定義:在一定條件下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中存在沉淀溶解平衡，其　　　　即為溶度積常數(shù)或溶度積，符號為　　　　。 (2)表達式:對于沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)，則有Ksp=　　　　　　　　。 (3)影響因素:同一難溶電解質(zhì)的Ksp僅僅是　　　　的函數(shù)，　　　　不變，Ksp不變。 3. 最典型計算 已知溶度積、溶液中某離子的濃度，求溶液中的另一種離子的濃度;其他計算類型有:判斷沉淀順序、計算溶液pH、濃度商Q與Ksp大小比較。 【典型例題】 硫酸的作用之一常用于控制溶液的pH。若溶液中c(Sn2+)=1.0 molL-1，則室溫下應控制溶液pH　　　　。(已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.010-26) [答案]　小于1 [解析]:　c2(OH-)= c(OH-)=1.010-13 molL-1 c(H+)=1.010-1 molL-1 則室溫下應控制溶液pH<1。 (xx福建理綜)用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、S等雜質(zhì)。其次除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl2，至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的Na2CO3和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的S，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。[已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10，Ksp(BaCO3)=5.110-9] [答案]　BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，當溶液中存在大量C時，BaSO4(s)會部分轉化為BaCO3(s)，這時溶液中就出現(xiàn)了S [解析]:　濾液中仍含有一定量的S，說明存在溶解平衡，過量的BaCl2除去S，過量的Na2CO3和NaOH除去Ca2+、Mg2+、過量的Ba2+，也會將部分BaSO4轉化為BaCO3:BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)(根據(jù)題中信息BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大)，所以濾液中就有S。 　　1. 沉淀溶解平衡的影響因素 (1)內(nèi)因:難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。絕對不溶的物質(zhì)是不存在的;同樣是微溶物質(zhì)，溶解度差別也很大。 (2)外因 ①濃度:加水稀釋，平衡向溶解方向移動。 ②溫度:升溫，多數(shù)平衡向溶解方向移動，少數(shù)如Ca(OH)2的溶解平衡向生成沉淀的方向移動。 ③同離子效應:向沉淀溶解平衡體系中加入相同的離子，使平衡向生成沉淀的方向移動。 2. Ksp的定義及應用 (1)難溶電解質(zhì)溶度積常數(shù)通式:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)　Ksp=cm(An+)cn(Bm-) (2)Ksp只與溫度有關，與離子濃度沒有關系。 (3)在難溶電解質(zhì)AmBn的溶液中，如任意狀態(tài)時離子濃度冪的乘積[cm(An+)cn(Bm-)](簡稱離子積)用Qc表示，Qc和Ksp間的關系有以下三種可能: (1)Qc=Ksp，沉淀與溶解達到動態(tài)平衡，該溶液是飽和溶液。 (2)Qc<Ksp，不飽和溶液，無沉淀析出或原有沉淀溶解，直至Qc=Ksp。 (3)Qc>Ksp，溶液處于過飽和狀態(tài)，平衡向析出沉淀的方向移動，直至Qc=Ksp。 沉淀溶解平衡的應用 【基礎梳理】 1. 沉淀的生成 如要除去CuCl2溶液中的FeCl3，可向溶液中加入　　　　　　。 2. 沉淀的溶解 如要使Mg(OH)2沉淀溶解，可加入　　　　。 3. 沉淀的轉化 如向盛有10滴0.1 molL-1AgNO3溶液的試管中滴加過量0.1 molL-1NaCl溶液，有　　　　色的　　　　沉淀生成;向其中滴加過量0.1 molL-1KI溶液，沉淀轉化為　　　　色的　　　　　　;再向其中滴加過量0.1 molL-1Na2S溶液，沉淀又轉化為　　　　色的　　　　　　。 微課1　沉淀轉化 (1)由難溶的沉淀轉化為更難溶的沉淀是比較容易實現(xiàn)的一種轉化。 如在PbI2懸濁液中，加入AgNO3溶液后，PbI2(s)+2Ag+(aq)2AgI(s)+Pb2+(aq)，K轉===1，所以只要較低物質(zhì)的量濃度的Ag+即可消耗I-，從而使PbI2不斷溶解，最終完全轉化為更難溶的沉淀AgI。 (2)由難溶的沉淀轉化為更易溶的沉淀是比較難以實現(xiàn)的一種轉化，前提是“兩種沉淀的溶解度相差不是很大”。 如雖然Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)，但兩者差異不大，BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)，K轉===<1，只要加入足量的飽和Na2CO3溶液，BaSO4就可能轉化為BaCO3，而BaCO3是可用酸溶解的。 向BaSO4沉淀中加入飽和碳酸鈉溶液，充分攪拌，棄去上層清液，如此處理多次，可使BaSO4全部轉化為BaCO3，發(fā)生的反應可表示為 BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)。 現(xiàn)有0.20 mol BaSO4，加入1.0 L 2.0 molL-1飽和Na2CO3溶液處理，假設起始的c(S)≈0，平衡時，K=4.010-2，求達到平衡時發(fā)生轉化的BaSO4的物質(zhì)的量。(寫出計算過程，計算結果保留兩位有效數(shù)字) [答案]　7.710-2 mol [解析]:　設發(fā)生轉化的BaSO4的物質(zhì)的量為x mol，則平衡時c(S)為x molL-1 起始濃度/molL-1: 2.0 0 轉化濃度/molL-1: x x 平衡濃度/molL-1: 2.0-x x K===4.010-2 x=7.710-2(或0.077) (1)某同學用沉淀法測定含有較高濃度CO2的空氣中CO2的含量，經(jīng)查得一些物質(zhì)在20 ℃的數(shù)據(jù)如下表。 溶解度(S)/g 溶度積(Ksp) Ca(OH)2 Ba(OH)2 CaCO3 BaCO3 0.16 3.89 2.910-9 2.610-9 　　(說明:Ksp越小，表示該物質(zhì)在水溶液中越易沉淀) 吸收CO2最合適的試劑是　　　　[填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”]溶液，實驗時除需要測定工業(yè)廢氣的體積(折算成標準狀況)外，還需要測定　　　　　　　　。 (2)將等體積CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為210-4 molL-1，則生成沉淀所需該CaCl2溶液的最小濃度為　　　　。 [答案]　(1)Ba(OH)2　BaCO3的質(zhì)量 (2)5.810-5 molL-1 [解析]:　(1)Ba(OH)2的溶解度大，且BaCO3溶度積相對小。實驗時除需要測定工業(yè)廢氣的體積(折算成標準狀況)外，還需要測定BaCO3的質(zhì)量才可計算。 (2)因為等體積混合，所以溶液中c(C)=110-4 molL-1，c(CaCl2)=c(Ca2+)>2=2=5.810-5 molL-1 廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護環(huán)境。實驗室利用廢舊電池的銅帽(Cu、Zn總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO的部分實驗過程如下: (1)①銅帽溶解時加入H2O2的目的是 　　　　　　　　(用化學方程式表示)。 ②銅帽溶解完全后，需將溶液中過量的H2O2除去。除去H2O2的簡便方法是　　　　　　　　　。 (2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO，雜質(zhì)為鐵及其氧化物)的量，實驗中需測定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。實驗操作為:準確量取一定體積的含有Cu2+的溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，調(diào)節(jié)溶液pH=3~4，加入過量的KI，用Na2S2O3標準溶液滴定至終點。上述過程中發(fā)生反應的離子方程式如下: 2Cu2++4I-2CuI(白色)↓+I2 2S2+I22I-+S4 ①滴定選用的指示劑為　　　　，滴定終點觀察到的現(xiàn)象為　　　　。 ②若滴定前溶液中的H2O2沒有除盡，所測定的Cu2+含量將會　　　　(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。 (3)已知pH>11時Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 molL-1計算)。 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3+ 1.1 3.2 Fe2+ 5.8 8.8 Zn2+ 5.9 8.9 　　實驗中可選用的試劑:30%H2O2、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1NaOH。 由除去銅的濾液制備ZnO的實驗步驟依次為 ①　 ; ②　　 ; ③過濾; ④　　 ; ⑤過濾、洗滌、干燥; ⑥900 ℃煅燒。 [答案]　(1)①Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O ②加熱(至沸) (2)①淀粉溶液　藍色褪去　②偏高 (3)①向濾液中加入適量30%H2O2，使其充分反應 ②滴加1.0 molL-1NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH約為5(或3.2≤pH<5.9)，使Fe3+沉淀完全 ④向濾液中滴加1.0 molL-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2+沉淀完全 [解析]:　(1)①Cu與稀硫酸不發(fā)生反應，加入H2O2的目的是溶解銅，化學方程式為Cu+H2SO4+H2O2CuSO4+2H2O。 ②H2O2具有不穩(wěn)定性，受熱易分解生成H2O和O2，可通過加熱的方法除去溶液中過量的H2O2。 (2)①淀粉溶液遇I2顯藍色，用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2，可用淀粉溶液作滴定中的指示劑，達到終點時，溶液由藍色變成無色，且半分鐘內(nèi)不恢復原來顏色。②若滴定前H2O2未除盡，則可將I-氧化生成I2，滴定中消耗Na2S2O3溶液的體積增大，導致測定的Cu2+含量偏高。 (3)除去銅的濾液中含有Fe3+、Fe2+、Zn2+等，若制備ZnO應除去Fe3+和Fe2+。由表中信息可知，F(xiàn)e2+和Zn2+開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較小，但Fe3+與Zn2+開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較大，故可加入30%H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，再滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(3.2≤pH<5.9)，使Fe3+沉淀完全，此時Zn2+不產(chǎn)生沉淀，充分反應后過濾，向濾液中滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(8.9≤pH<11)，使Zn2+產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀，并對Zn(OH)2沉淀進行洗滌、干燥、煅燒，即可得到ZnO。 【變式3】　下圖表示的是25 ℃時，難溶氫氧化物在不同pH下的溶解度(S/molL-1，假定該濃度為飽和溶液中陽離子的濃度)。 請完成下列問題: (1)pH=3時溶液中銅元素的主要存在形式是　　　　。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，應該控制溶液的pH　　　　(填字母)。 A. <1　　　　　B. 4左右　　　　　C. >6 (3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+雜質(zhì)，　　　　(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去，理由是　 。 (4)25 ℃下Ksp[Cu(OH)2]=　　　　。 (5)要使Cu(OH)2沉淀溶解，除了加酸之外，還可以加入氨水生成 [Cu(NH3)4]2+，寫出反應的離子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　。 (6)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表。 物質(zhì) FeS MnS CuS PbS HgS ZnS Ksp 6.310-18 2.510-13 1.310-35 3.410-28 6.410-33 1.610-24 為除去工業(yè)廢水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+雜質(zhì)，最適宜向此工業(yè)廢水中加入過量的　　　　(填字母)。 A. NaOH　　　　　B. FeS　　　　　C. Na2S [答案]　(1)Cu2+　(2)B　(3)不能　Co2+和Ni2+沉淀的pH范圍相差太小　(4)1.010-20　(5)Cu(OH)2+4NH3H2O [Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O　(6)B [解析]:　(1)由圖可知，在pH=3時溶液中不會出現(xiàn)Cu(OH)2沉淀。(2)要除去Fe3+的同時必須保證Cu2+不能沉淀，因此pH應保持在4左右。(3)從圖示關系可看出，Co2+和Ni2+沉淀的pH范圍相差太小，不能通過調(diào)節(jié)pH而達到分離的目的。(4)由圖可知，當溶液pH=5時，溶液中c(Cu2+)=0.01 molL-1，c(OH-)=1.010-9 molL-1，故Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)c2(OH-)=1.010-20。(5)Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，加入氨水生成難電離的[Cu(NH3)4]2+，促進Cu(OH)2的溶解。(6)要使三種離子生成沉淀，最好選擇難溶于水的FeS，使三種雜質(zhì)離子轉化為更難溶解的金屬硫化物沉淀，同時又不會引入其他離子。 　 　　1. 沉淀生成的方法 在涉及無機制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領域中，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。 (1)調(diào)節(jié)pH:如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7~8，可使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀而除去。 (2)加沉淀劑法:如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子如Cu2+、Hg2+等生成極難溶的硫化物CuS、HgS，是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。 2. 沉淀的溶解 (1)轉化生成弱電解質(zhì)。 ①生成弱酸:FeS(s)+2H+(aq)Fe2+(aq)+H2S(g)，其實質(zhì)是H+消耗S2-生成了H2S。實驗室用CaCO3和HCl反應制備CO2也是此原理。 ②生成水:Mg(OH)2(s)+2H+Mg2+(aq)+2H2O(l)。 (2)發(fā)生氧化還原反應。 如CuS不溶于HCl但卻溶于硝酸，這是因為: 3CuS+8HNO33Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O (3)生成難離解的配合物離子。 AgCl(s)+2NH3 [Ag(NH3)2]++Cl- AgBr(s)+2S2 [Ag(S2O3)2]3-+Br-(用于照相技術)