内容正文:
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
第1课时 沉淀溶解平衡与溶度积
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
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目录
contents
Part 01 知识整合 新知探究
Part 02 等级达标 过关测试
Part 03 课时作业
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
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知识整合 新知探究
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溶解
生成
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=
不变
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右移
增大
左移
增大
左移
减小
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1×10-5
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性质
温度
越小
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等级达标 过关测试
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课时作业(十八)
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学习目标
课程标准
1.通过实验探究,认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。
2.能够根据化学平衡原理分析沉淀溶解平衡的影响因素。
3.能够利用离子积与溶度积常数的关系判断溶液中难溶电解质的沉淀和溶解情况。
1.能描述沉淀溶解平衡,知道溶解平衡的特征。
2.知道离子积(Q)和溶度积(Ksp)的概念及关系,并能判断溶解平衡进行的方向。
3.掌握溶度积Ksp的有关计算。
知识点一 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.概念
在一定温度下,当沉淀________和________的速率相等时,即达到溶解平衡(如图所示)。
2.表示方法
以AgCl为例,溶解平衡可表示为________________________________。
AgCl(s)eq \o(,\s\up17(溶解),\s\do15(沉淀))Ag+(aq)+Cl-(aq)
3.特征
4.影响因素
(1)内因:难溶电解质本身的性质。
(2)外因:以AgCl为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
外界条件
移动方向(填“右
移”或“左移”)
c(Ag+)(填“增
大”或“减小”)
升高温度
________
________
加入少量AgNO3
________
________
通入HCl
________
________
5.生成难溶电解质的离子反应的限度
(1)25℃时,溶解性与溶解度的关系
(2)反应完全的标志:
化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于___________mol/L时,反应就达完全。
1.将一定量的BaSO4加入水中,对此有关的叙述正确的是( )
A.硫酸钡不溶于水,硫酸钡固体质量不会改变
B.最终会得到BaSO4极稀的饱和溶液
C.因为Ba2++SOeq \o\al(2-,4)===BaSO4↓很容易发生,所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SOeq \o\al(2-,4)(aq)的反应
D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
【答案】 B
2.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是( )
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl固体的质量不变
【解析】 难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止,但溶解速率和生成速率相等,A错误;没有绝对不溶的物质,B错误;温度越高,AgCl的溶解度越大,C正确;向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体,使溶解平衡左移,AgCl固体的质量增大,D错误。
【答案】 C
1.升高温度,所有的沉淀溶解平衡都向溶解方向移动吗?
提示 升高温度,多数沉淀溶解平衡向溶解方向移动,少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的溶解平衡。
2.对于:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0的平衡体系,改变条件:a.加热;b.加水;c.加入AgCl(s);d.加入NaCl晶体。溶解平衡怎样移动?
提示 a.升高温度:平衡正向移动,溶解度增大,b.加入水:平衡正向移动;c.加入AgCl固体:平衡不移动;d.加入NaCl晶体:平衡逆向移动。
沉淀溶解平衡的影响因素
沉淀溶解平衡属于化学平衡,外界因素对其的影响,同样遵守勒夏特列原理。
(1)内因:
难溶电解质本身的性质,这是决定因素。
(2)外因:
外因
温度
绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解的方向移动,Ksp增大
浓度
加水稀释,平衡向溶解的方向移动,但Ksp不变
同离子
效应
向平衡体系中加入难溶物相应的离子,平衡逆向移动
其他
向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时,平衡向溶解的方向移动,但Ksp不变
1.Mg(OH)2固体在水中存在下列溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),欲减少Mg(OH)2固体的量,可以加入少量的( )
A.NaOH固体
B.NaCl固体
C.NaHSO4固体
D.MgSO4固体
【解析】 欲使Mg(OH)2减少,应使平衡右移,NaHSO4电离产生的H+会使平衡体系中c(OH-)减小,而使沉淀溶解平衡右移,Mg(OH)2固体的量减少。
【答案】 C
2.已知Ca(OH)2饱和溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0。下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
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,其中固体质量增大 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
A.①⑥
B.①⑥⑦
C.②③④⑥
D.①②⑥⑦
【解析】 正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,①正确;②会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,错误;要除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错误;加入Na2CO3溶液,平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,⑥正确;加入NaOH固体平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
【答案】 A
知识点二 溶度积常数
溶度积常数
1.影响因素
Ksp是一个温度函数,只与难溶电解质的性质、温度有关,而与沉淀的量无关,且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动,并不改变溶度积。
2.意义
溶度积的大小与溶解度有关,它反映了物质的溶解能力。对同类型的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI等,在相同温度下,Ksp越大,溶解度就越大;Ksp越小,溶解度就越小。
3.应用
(1)离子积:难溶电解质溶液在任意时刻离子浓度的乘积,用Q表示,如Ag2S的Q=c2(Ag+)·c(S2-)。
(2)根据Q与Ksp的关系判断溶液状态:
①Q>Ksp,溶液中有沉淀析出;
②Q=Ksp,沉淀与溶解处于平衡状态;
③Q<Ksp,溶液中无沉淀析出。
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,CaCO3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
【解析】 温度不变,溶度积常数不变,故A项不正确、D项正确;大多数的难溶物温度升高,Ksp增大,但也有少数物质相反,故B、C均不正确。
【答案】 D
2.25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是( )
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
【答案】 D
1.已知溶度积Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,现将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合,能否有沉淀析出,若有沉淀析出,可能是什么?
提示 有,应是AgBr。因为AgBr的溶度积小,两种饱和溶液等体积混合后,相对于AgCl溶液,Ag+和Cl-的浓度都减小了,而相对于AgBr溶液,Ag+的浓度增大的倍数大于减小的倍数,Q>Ksp,所以应有AgBr沉淀析出。
2.要将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?[已知Ksp(Ag2CrO4)=2×10-12]
提示 混合后c(Ag+)=c(CrOeq \o\al(2-,4))=2×10-3 mol·L-1,Q= c2(Ag+)·c(CrOeq \o\al(2-,4))=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>2×10-12,故有Ag2CrO4沉淀析出。
(1)Ksp只与难溶电解质的性质、温度有关,而与沉淀的量和溶液中离子浓度无关,离子浓度的变化只能使平衡移动,不改变溶度积。
(2)①Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。在相同温度时,对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知,溶解能力:AgCl>AgBr>AgI,Cu(OH)2<Mg(OH)2。
②不同类型的物质、Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。
如(25 ℃):
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp=1.8×10-10,
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrOeq \o\al(2-,4)(aq),
Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,但是Ag2CrO4更易溶。
1.在100 mL 0.01 mol·L-1的KCl溶液中,加入1 mL 0.01 mol·L-1 的AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl的Ksp=1.8×10-10)( )
A.有AgCl沉淀析出
B.无AgCl沉淀
C.无法确定
D.有沉淀但不是AgCl
【解析】 c(Ag+)=eq \f(0.01×1,101) mol·L-1=9.9×10-5 mol·L-1,c(Cl-)=eq \f(0.01×100,101) mol·L-1=9.9×10-3 mol·L-1,所以Qc=c(Ag+)·c(Cl-)=9.8×10-7>1.8×10-10=Ksp,故有AgCl沉淀析出。
【答案】 A
2.下列说法正确的是( )
A.含有AgCl和AgI固体的悬浊液中c(Ag+)>c(Cl-)=c(I-)
B.25 ℃时,Cu(OH)2在水中的溶解度大于在Cu(NO3)2溶液中的溶解度
C.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大
D.25 ℃时,AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
【解析】 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以含AgCl和AgI固体的悬浊液中c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-),A项不正确;Cu(NO3)2溶液中含有Cu2+,使Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)逆向移动,溶解度比在水中的小,B项正确;在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(SOeq \o\al(2-,4))增大,沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动,c(Ba2+)减小,C项不正确;溶液中c(Cl-)越大,AgCl的溶解度越小,D项不正确。
【答案】 B
1.在某温度下,向含有AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,下列说法不正确的是( )
A.AgCl的溶解度不变
B.AgCl的Ksp不变
C.溶液中银离子的浓度减小
D.溶液中氯离子的浓度增大
【解析】 在含AgCl固体的AgCl饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),当加入少量稀盐酸时,溶液中c(Cl-)增大,部分AgCl析出,c(Ag+)减小,AgCl的溶解度减小,但AgCl的Ksp只与温度有关,温度不变,则AgCl的Ksp不变,据此分析解答。
A.当加入少量稀盐酸时,溶液中c(Cl-)增大,抑制了AgCl的溶解,部分AgCl析出,AgCl的溶解度减小,故A错误;
B.Ksp只与温度有关,温度不变,则AgCl的Ksp不变,故B正确;
C.Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),当加入少量稀盐酸时,溶液中c(Cl-)增大,则c(Ag+)减小,故C正确;
D.当加入少量稀盐酸时,Cl-与Ag+结合生成AgCl沉淀,但加入的量远大于结合沉淀减少的量,则最终溶液中c(Cl-)增大,故D正确;
故选:A。
【答案】 A
2.将足量的BaCO3粉末分别加入下列溶液中,充分溶解至溶液饱和。下列溶液中Ba2+的浓度最小的是 ( )
A.10 mL 0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液
B.40 mL水
C.50 mL 0.01 mol·L-1的BaCl2溶液
D.100 mL 0.01 mol·L-1的盐酸
【解析】 A项,COeq \o\al(2-,3)的浓度较大,抑制BaCO3的溶解,则Ba2+的浓度最小;B项,饱和溶液中存在BaCO3(s)Ba2+(aq)+COeq \o\al(2-,3)(aq),溶液中存在一定浓度的Ba2+,但浓度较小;C项,BaCl2电离产生的 Ba2+的浓度为0.01 mol·L-1,虽然BaCO3的溶解受到抑制。但Ba2+的浓度仍较大;D项,BaCO3与盐酸反应生成Ba2+的浓度为0.005 mol·L-1,Ba2+的浓度较大。
【答案】 A
3.AlPO4溶解是吸热的过程,其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.从a点到d点,可通过加入Na3PO4溶液实现
B.AlPO4在b点对应的
溶解度大于c点
C.T1>T2
D.图中四个点的Ksp:a=c=d<b
【解析】 A.加入Na3PO4溶液,溶液中POeq \o\al(3-,4)的浓度增大,Al3+浓度减小,由a点移动到d点,故A正确;B.与c点相比,b点时, c(Al3+)、c(POeq \o\al(3-,4))都较大,则AlPO4在b点对应的溶解度大于c点,故B正确;C.AlPO4溶解是吸热的过程,温度越高,AlPO4的溶解度大,AlPO4在b点对应的溶解度大于c点,所以T2>T1,故C错误;D.AlPO4溶解是吸热的过程,温度相同,Ksp相同,温度越高,Ksp越大,则图像中四个点的Ksp为a=d=c<b,故D正确;故选C。
【答案】 C
4.已知在Ca3(PO4)2饱和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(POeq \o\al(3-,4))=1.58×10-6 mol·L-1,则Ca3(PO4)2的Ksp为( )
A.2.0×10-29
B.3.2×10-12
C.6.3×10-18
D.5.1×10-27
【解析】 Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在溶解平衡:Ca3(PO4)2(s)3Ca2+(aq)+2POeq \o\al(3-,4)(aq),c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(POeq \o\al(3-,4))=1.58×10-6 mol·L-1,则Ca3(PO4)2的Ksp=(2.0×10-6)3×
(1.58×10-6)2≈2.0×10-29,A项正确。
【答案】 A
5.室温下用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为_____,加碱调节至pH为______时,铁离子刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为________时,锌开始沉淀(假写Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是__________________________,原因是________________________。
已知:
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp的近似值
10-17
10-17
10-39
【解析】 铁溶于稀硫酸生成Fe2+,Fe2+被双氧水氧化为Fe3+。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-39,铁离子刚好完全沉淀时,c(OH-)=eq \r(3,\f(10-39,10-5)) mol·L-1≈4.64×10-12 mol·L-1,则c(H+)=eq \f(Kw,cOH-)=eq \f(10-14,4.64×10-12) mol·L-1≈2.16×10-3 mol·L-1,pH≈2.7;Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,锌离子开始沉淀时,c(OH-)=eq \r(\f(10-17,0.1)) mol·L-1=10-8 mol·L-1,则c(H+)=eq \f(Kw,cOH-)=eq \f(10-14,10-8) mol·L-1=10-6 mol·L-1,pH=6;由于Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近,若不加双氧水,沉淀Zn2+的同时Fe2+也会沉淀,从而使Zn2+和Fe2+不能分离。
【答案】 Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+不能分离
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
6.常温下,在0.10 mol·L-1的硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=________________mol·L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。若在0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是________ mol·L-1。
【解析】 pH=8时,c(OH-)=10-6 mol·L-1,由氢氧化铜的溶度积常数可知:Ksp=2.2×10-20=10-12×c(Cu2+),得c(Cu2+)=2.2×10-8 mol·L-1;使Cu2+沉淀完全,已知c(Cu2+)=0.1 mol·L-1,根据关系式:Cu2+~2H+,得c(H+)=0.2 mol·L-1。
【答案】 2.2×10-8 0.2
$$