人教选修4第三章第四节难溶电解质的溶解平衡第1课时沉淀溶解平衡与溶度积

1 第四节 难溶电解质的溶解平衡 第 1 课时 沉淀溶解平衡与溶度积 1．知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。 2．明确溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向。(重点) 沉 淀 溶 解 平 衡 [基础·初探] 教材整理 1．沉淀溶解平衡的概念 在一定温度下，当沉淀溶解和生成速率相等时，即建立了动态平衡，叫做沉 淀溶解平衡。如 AgCl 溶于水有 AgCl(s) 溶解 沉淀 Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。 2．沉淀溶解平衡的特征 动态平衡，溶解速率和沉淀速率不等于 0。 溶解速率和沉淀速率相等。 平衡状态时，溶液中的离子浓度保持不变。 当改变外界条件时，溶解平衡发生移动。 3．沉淀溶解平衡的移动 固体物质的溶解是可逆过程：固体物质 溶解 沉淀 溶液中的溶质 (1)v 溶解>v 沉淀 固体溶解 (2)v 溶解＝v 沉淀 溶解平衡 (3)v 溶解Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。 (2)Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。 (3)Qc0，则升高温度，Ksp(AgBr)如何 变化？ [认知升华] 1．溶度积的意义 (1)溶度积 Ksp 值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无 关。 (2)Ksp 大小反映难溶电解质的溶解能力，Ksp 越小，说明难溶物越难溶解。 (3)相同类型的物质，溶度积越小，其溶解度越小。 2．根据溶度积能计算出饱和溶液中离子浓度，由溶液体积可计算出溶解的 溶质的物质的量，Ksp 与 S 换算时，S 的单位必须用物质的量浓度(mol·L－1 或 mol·dm－3)。 6 [题组·冲关] 题组 1 溶度积及有关计算 1．下列有关溶度积常数 Ksp 的说法正确的是 ( ) A．常温下，向 BaCO3 饱和溶液中加入 Na2CO3 固体， BaCO3 的 Ksp 减小 B．溶度积常数 Ksp 只受温度影响，温度升高 Ksp 减小 C．溶度积常数 Ksp 只受温度影响，温度升高 Ksp 增大 D．常温下，向 Mg(OH)2 饱和溶液中加入 NaOH 固体，Mg(OH)2 的 Ksp 不变 2．已知几种难溶电解质的溶度积常数 Ksp(25 ℃)见下表： 难溶电解质 AgCl AgBr AgI Ag2SO4 Ag2CrO4 Ksp 1.8×10－10 5.4×10－13 8.5×10－17 1.4×10－5 1.12×10－12 下列叙述不正确的是 ( ) A．由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小 B．将等体积的 4×10－3 mol·L－1 的 AgNO3 溶液和 4×10－3 mol·L－1 的 K2CrO4 溶液混合，有 Ag2CrO4 沉淀产生 C．向 AgCl 的悬浊液中滴加饱和 NaBr 溶液可以得到黄色 AgBr 悬浊液 D．向 100 mL 0.1 mol·L－1 的 Na2SO4 溶液中加入 1 mL 0.1 mol·L－1 的 AgNO3 溶液，有白色沉淀生成 3．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 0.010 mol·L－1，向该溶 液中逐滴加入 0.010 mol·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－ 4 B．CrO2－ 4 、Br－、Cl－ C．Br－、Cl－、CrO2－ 4 D．Br－、CrO2－ 4 、Cl－ 题组 2 沉淀溶解平衡曲线及应用 4．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 7 C．d 点无 BaSO4 沉淀生成 D．a 点对应的 Ksp 大于 c 点对应的 Ksp 5．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，c(Ba2＋)＝c(SO2－ 4 ) C．c(Ba2＋)·c(SO2－ 4 )＝Ksp，c(Ba2＋)>c(SO2－ 4 ) D．c(Ba2＋)·c(SO2－ 4 )≠Ksp，c(Ba2＋)AgI>Ag2CrO4 B．AgCl>Ag2CrO4>AgI C．Ag2CrO4>AgCl>AgI D．Ag2CrO4>AgI>AgCl 7．已知 Zn(OH)2 的溶度积常数为 1.2×10－17，则 Zn(OH)2 在水中的溶解度为 ( ) A．1.4×10－6 mol/L B．2.3×10－6 mol/L C．1.4×10－9 mol/L D．2.3×10－9 mol/L 8．室温时，M(OH)2(s) M2＋(aq)＋2OH－(aq) Ksp＝a，c(M2＋)＝b mol·L－ 1 时，溶液的 pH 等于( ) 9 A.1 2lg(b a) B.1 2lg(a b) C．14＋1 2lg(a b) D．14＋1 2lg(b a) 9．某温度时，Ag2SO4 在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。 请回答下列问题： (1)A 点表示 Ag2SO4 是________(填“饱和”或“不饱和”)溶液。 (2)B 点对应的 Ksp________(填“>”、“Ksp(CuS)，所以 ZnS 沉淀在一定条件下可转化为 CuS 沉淀 C．其他条件不变，离子浓度改变时，Ksp 不变 D．两种难溶电解质作比较时，Ksp 小的，溶解度一定小 2．某 pH＝1 的 ZnCl2 和 HCl 的混合溶液中含有 FeCl3 杂质，为了除去 FeCl3 杂质，需将溶液调至 pH＝4，在调节溶液 pH 时，应选用的试剂是( ) A．NaOH B．ZnO C．Na2CO3 D．Fe2O3 3．在 2 mL 物质的量浓度相等的 NaCl 和 NaI 溶液中滴入几滴 AgNO3 溶液， 发生的反应为( ) A．只有 AgCl 沉淀生成 B．只有 AgI 沉淀生成 C．生成等物质的量的 AgCl 和 AgI 沉淀 D．两种沉淀都有，但以 AgI 为主 16 4．下列有关说法正确的是( ) A．常温下，AgCl 在等物质的量浓度的 CaCl2 和 NaCl 溶液中的溶解度相同 B．常温下，向饱和 Na2CO3 溶液中加少量 BaSO4 粉末，过滤，向洗净的沉 淀中加稀盐酸有气泡产生，说明常温下 Ksp(BaCO3) c(Cl－) 6．已知同温度下的溶解度：Zn(OH)2>ZnS，MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或电 离出 S2－的能力而言，FeS>H2S>CuS。则下列离子方程式错误的是( ) A．Mg2＋＋2HCO－ 3 ＋2Ca2＋＋4OH－===Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O B．Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋ C．Zn2＋＋S2－＋2H2O===Zn(OH)2↓＋H2S↑ D．FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑ 7．25 ℃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 固体在 20 mL 0.01 mol·L－1 氨水中的 Ksp 比在 20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl 溶液中的 Ksp 小 D．25 ℃时，在 Mg(OH)2 的悬浊液加入 NaF 溶液后，Mg(OH)2 不可能转化 成为 MgF2 17 8．25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为 Ksp(FeS)＝ 6.3×10－18；Ksp(CuS)＝1.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列关于常温时的有 关叙述正确的是( ) A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大 B．将足量的 ZnSO4 晶体加入到 0.1 mol·L－1 的 Na2S 溶液中，Zn2＋的浓度最 大只能达到 1.6×10－23 mol·L－1 C．除去工业废水中含有的 Cu2＋，可采用 FeS 固体作为沉淀剂 D．向饱和的 FeS 溶液中加入 FeSO4 溶液后，混合液中 c(Fe2＋)变大、c(S2－) 变小，但 Ksp(FeS)变大 9．实验：①向盛有 1 mL 0.1 mol·L－1 MgCl2 溶液试管中加 1 mL 0.2 mol·L－1 NaOH 溶液，得到浊液 a，过滤得到滤液 b 和白色沉淀 c。②向沉淀 c 中滴加 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液，沉淀变为红褐色。下列分析不正确的是( ) A．浊液 a 中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq) B．滤液 b 中不含有 Mg2＋ C．②中颜色变化说明 Mg(OH)2 转化为 Fe(OH)3 D．实验可以证明 Fe(OH)3 比 Mg(OH)2 更难溶 10．已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡 MmAn(s) mMn＋(aq)＋nAm－(aq) Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Am－)，称为溶度积。 某学习小组欲探究 CaSO4 沉淀转化为 CaCO3 沉淀的可能性，查得如下资料 (25 ℃)： 难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Mg(OH)2 Ksp 2.8×10－9 9.1×10－6 6.8×10－6 1.8×10－11 他们的实验步骤如下： ①往 100 mL 0.1 mol·L－1 的 CaCl2 溶液中加入 0.1 mol·L－1 的 Na2SO4 溶液 100 mL 立即有白色沉淀生成。 ②向上述悬浊液中加入固体 Na2CO3 3 g，搅拌，静置后弃去上层清液。 ③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。 ④_____________________________________________________________。 (1)由题中信息知 Ksp 越大，表示电解质的溶解度越________(填“大”或 “小”)。 18 (2)写出第②步发生反应的化学方程式_______________________________ _______________________________________________________________。 (3)设计第③步的目的是：________________________________________。 (4)请补充第④步操作及发生的现象________________________________ ______________________________________________________________。 (5)请写出该转化在实际生活、生产中的一个应用____________________ _____________________________________________________________。 11．毒重石的主要成分为 BaCO3(含 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质)，实验室利用 毒重石制备 BaCl2·2H2O 的流程如下： (1)写出“浸取”环节发生的主要反应的离子方程式： _____________________________________________________________。 实验室用 37%的盐酸配制 15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的 ________。 a．烧杯 b．容量瓶 c．滴定管 d．玻璃棒 (2)如图是一些难溶氢氧化物在不同 pH 下的沉淀溶解图： 已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9 ①滤渣 Ⅰ 中含________(填化学式)。再加入 NaOH 调节 pH＝12.5 可除去 ________(填离子符号)。 ②加入 H2C2O4 应避免过量的原因是________________________________ _______________________________________________________________。 [能力提升] 12．溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示，下列说法错误的是 19 ( ) 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 6×10－4 D．若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯 13．下列说法正确的是( ) A．根据 Ksp(AgCl)＝1.77×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，可以推知 AgCl 的溶解度比 Ag2CrO4 的溶解度大 B．0.1 mol·L－1 的 ZnCl2 溶液中通入足量硫化氢气体最终得不到 ZnS 沉淀是 因为溶液中 c(Zn2＋)·c(S2－)>Ksp(ZnS) C．向碳酸钡沉淀中加入稀硫酸，沉淀发生转化，可推知硫酸钡的 Ksp 比碳 酸钡的大 D．AgCl 在 10 mL 0.01 mol·L－1 的 KCl 溶液中比在 10 mL 0.05 mol·L－1 的 AgNO3 溶液中溶解的质量多 14．(1)已知相关物质的溶度积常数见下表： 物质 Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI Ksp 2.2×10－20 2.6×10－39 1.7×10－7 1.3×10－12 某酸性 CuCl2 溶液中含有少量的 FeCl3，为得到纯净的 CuCl2·2H2O 晶体，加 入________，调至 pH＝4，使溶液中的 Fe3＋转化为 Fe(OH)3 沉淀，此时溶液中的 c(Fe3＋)＝________。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到 CuCl2·2H2O 晶体。 (2)已知 AgCl 为难溶于水和酸的白色固体，Ag2S 为难溶于水和酸的黑色固 体。常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－18，Ksp(Ag2S)＝6.3×10－50。取 AgNO3 溶液， 加 NaCl 溶液，静置，过滤，洗涤后，再加 Na2S 溶液，预测实验现象，并写出 20 反应的离子方程式。