题型二 工艺流程中Ksp的相关计算-备战2024年高考化学答题技巧与模板构建

题型二 工艺流程中Ksp的相关计算 溶度积常数反映了难溶电解质在水中的溶解能力，高考试题中溶度积常数的考查常结合化工流程题，在化工流程题中考查溶度积常数是近年高考的热点，化工流程中常常需要控制条件进行离子的分离或除杂，通过溶度积常数计算溶液中金属离子的浓度、离子完全沉淀时的pH、判断废水排放是否符合标准、沉淀完全转化时所需离子浓度。 1．已知pH值判断是否析出沉淀： 解题思路： 2．求离子浓度或pH值及调控范围： 对于：M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq) 解题思路： 一. 难溶电解质的溶解平衡 1．溶解度和溶解性：难溶电解质和易溶电解质之间并无严格的界限，溶解度小于0.01g的称为难溶电解质，离子相互反应生成难溶电解质，可以认为是完全反应。 在20℃时电解质的溶解性与溶解度的关系如下： 溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶 溶解度 >10g[ 1-10g 1-0.1g <0.01g 2．根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识，说明生成沉淀的离子反应是否真正能进行到底？ AgCl在溶液中存在两个过程，一方面，在水分子作用下，少量Cl-、Ag＋脱离AgCl表面溶入水中；另一方面，溶液中的Cl-、Ag＋受AgCl表面阴、阳离子的静电作用，回到AgCl的表面析出晶体。一定温度下，AgCl饱和溶液建立下列动态平衡的反应式：AgC(s)Ag＋(aq)＋Cl-(aq)，沉淀、溶解之间由于动态平衡的存住，决定了沉淀反应不能完全进行到底。 3．溶解平衡的特征： 逆：溶解平衡是 一个 可逆过程。 等：溶解速率和沉淀速率相等。 动：溶解速率和沉淀速率相等，但不为0。 定：平衡状态时，溶液中各种离子的浓度保持一定。 变：当外界条件改变，溶解平衡发生移动。 4. 影响平衡的因素： 影 响 因 素 沉淀溶解平衡 电 离 平 衡 内因 电 解 质 本 身 的 性 质 外 因 温度 温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动 温度升高正向移动 稀释 向溶解的方向移动 正向移动 同离子效应 加入相同离子，向生成沉淀的方向移动 逆向移动 二、溶度积(Ksp) 1．概念：一定温度下，难溶电解质在饱和溶液中各离子浓度幂的乘积是一个常数，这个常数称为该难溶电解质的溶度积，用符号Ksp表示。 2．表达式：对于沉淀溶解平衡：MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)， 溶度积常数：Ksp = c(Mn+)mc(Am-)n 3．M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间的关系 M(OH)n(s) Mn+(aq)+nOH-(aq) 4．溶度积规则：比较Ksp与溶液中有关离子浓度幂的乘积(离子积Qc)判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。 Qc＞Ksp时，生成沉淀； Qc＝Ksp时，达到溶解平衡； Qc＜Ksp时，沉淀溶解。 5．影响溶度积的因素： Ksp 只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中的离子浓度的变化能使平衡移动，并不改变Ksp 。 6．溶度积的物理意义： Ksp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数值越大则难溶电解质在水中的溶解能力越强。但对化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比不相同的电解质，则不能直接由它们的溶度积来比较溶解能力的大小，必须通过具体计算确定。 7．难溶电解质的溶度积以及溶解能力的比较 沉淀溶解平衡 Ksp(18～25℃) 溶解能力比较 AgCl(s)Cl-(aq)＋Ag＋(aq) 1.8×10-10mol2.L-2 AgCl> AgBr > AgI AgBr(s)Br-(aq)＋Ag＋(aq) 5.0×10-13mol2.L-2 AgI(s)I-(aq)＋Ag＋(aq) 8.3×10-17mol2.L-2 Mg(OH)2(s)Mg 2+(aq)＋2OH-(aq) 1.8×10-11mol3.L-3 Mg(OH)2 > Cu(OH)2 Cu(OH)2(s) Cu 2+(aq)＋2OH-(aq) 2.2×10-20mol3.L-3 三、调节pH的原理及目的 1．需要的物质：含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐，即能与H+反应，使pH增大的物质如MgO、Mg(OH)2等类型的物质。 2．原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度 3．pH控制的范围：杂质离子完全沉淀时pH值－主要离子开始沉淀时pH，注意端值取等。 4．控制pH的目的： (1)pH调小：抑制某离子水解；防止某离子沉淀 (2)pH调大：确保某离子完全沉淀；防止某物质溶解等。 (3)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改