2021届一轮复习鲁科版沉淀溶解平衡学案

2021届一轮复习鲁科版沉淀溶解平衡学案

第4节　沉淀溶解平衡 考纲定位 核心素养 ‎1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。‎ ‎2.理解溶度积(Ksp)的含义，能进行相关的计算。‎ ‎1.平衡思想——认识难溶电解质的溶解平衡有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析难溶电解质的溶液平衡，并运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际问题(利用沉淀生成处理污水等)。‎ ‎2.科学探究——设计探究方案 ，进行沉淀、生成、溶解、转化等实验探究。‎ ‎3.社会责任——利用沉淀、溶解平衡解决生产实际问题如炉垢的消除等。‎ 考点一| 沉淀溶解平衡及应用 ‎1．沉淀溶解平衡 ‎(1)含义：在一定温度下的水溶液中，当沉淀溶解和生成速率相等时，即建立了溶解平衡。‎ ‎(2)沉淀溶解平衡的建立及特征 溶液中的溶质 ‎(3)沉淀溶解平衡的影响因素 提醒：‎20 ℃‎时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：‎ ‎2．沉淀溶解平衡的应用 ‎(1)沉淀的生成 ‎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4左右，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。‎ ‎②沉淀剂法 如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋。‎ ‎(2)沉淀的溶解 ‎①酸溶解法 如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。‎ ‎②盐溶液溶解法 如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为 Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。‎ ‎(3)沉淀的转化 ‎①实质：沉淀溶解平衡的移动。‎ ‎②规律：一般说来，溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。但溶解度小的沉淀在一定条件下也可以转化为溶解度大的沉淀。‎ ‎③应用 a．锅炉除垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为 CaSO4(s)＋CO(aq)===CaCO3(s)＋SO(aq)。‎ b．矿物转化：CuSO4溶液遇PbS转化为CuS，离子方程式为 Cu2＋(aq)＋PbS(s)===CuS(s)＋Pb2＋(aq)。‎ 提醒：(1)用沉淀法除杂不可能将杂质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1×10－5 mol·L－1‎ 时，沉淀已经完全；(2)利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生，其次沉淀生成的反应进行的越完全越好。如除去溶液中的Mg2＋，用NaOH溶液比使用Na2CO3溶液好，原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。‎ ‎1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)常温下，向Ca(OH)2的悬浊液中加少量CaO，充分反应后，恢复到常温，[OH－]增大。(　　)‎ ‎(2)BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO(aq)可说明BaCO3的溶解度比BaSO4的小。(　　)‎ ‎(3)向20 mL 0.1 mol·L－1的NaOH溶液中加10 mL 0.05 mol·L－1 MgCl2溶液，充分反应后，再加入FeCl3溶液，可发现白色沉淀变为红褐色沉淀，说明Mg(OH)2可以转化为Fe(OH)3沉淀。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×‎ ‎2．以AgCl为例：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH>0。请填表：‎ 外界条件 移动方向 ‎[Ag＋]‎ Ksp ‎①加AgCl固体 ‎________‎ ‎________‎ ‎________‎ ‎②加入Na2S ‎________‎ ‎________‎ ‎________‎ ‎③通入HCl ‎________‎ ‎________‎ ‎________‎ 答案：①不移动　不变　不变　②右　减小　不变 ‎③左　减小　不变　‎ 考法☆　沉淀溶解平衡及其应用 ‎1．(2019·江西景德镇调研)已知Ca(OH)2的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，其中固体质量增加　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 A　[向溶液中加Na2CO3，与Ca2＋反应生成沉淀CaCO3，[Ca2＋]减小，②错；③引入OH－，③错；恒温下，Ca(OH)2饱和溶液的浓度不变，pH不变，④错；加热，平衡左移，[OH－]减小，pH减小，⑤错；加NaOH，平衡左移，Ca(OH)2的质量增大，⑦错。]‎ ‎2．向MnCl2溶液中加入过量难溶电解质MnS，可使溶液中含有的Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等金属离子转化为硫化物沉淀，从而得到纯净的MnCl2。下列分析正确的是(　　)‎ A．MnS具有吸附性 B．MnS有还原性，可将Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋还原后除去 C．MnS溶解度大于CuS、PbS、CdS D．MnS与Cu2＋反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓‎ C　[MnS是难溶物，它能将溶液中的Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋转化为硫化物沉淀，发生的是沉淀的转化，说明生成的硫化物是更难溶的物质，即MnS溶解度大于CuS、PbS、CdS，故C项正确；A、B项错误；MnS与Cu2＋反应的离子方程式应为MnS＋Cu2＋CuS＋Mn2＋，D项错误。]‎ ‎3．试用平衡移动原理解释下列事实：‎ ‎(1)Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液。‎ ‎(2)分别用等体积的蒸馏水和0.01 mol·L－1的稀盐酸洗涤AgCl沉淀，用水洗涤造成AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量。‎ 答案：(1)Mg(OH)2在水中存在Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入NH4Cl溶液，OH－与NH反应生成NH3·H2O，[OH－]减小，平衡向右移动，使Mg(OH)2溶解。‎ ‎(2)用水洗涤AgCl，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)平衡右移，AgCl的质量减少，用稀盐酸洗涤AgCl，稀释的同时HCl电离产生的Cl－会使平衡左移，AgCl减少的质量要小些。‎ ‎[思维建模]　用溶解平衡解释问题的模板 溶解平衡表达式→改变条件→浓度改变→平衡移动方向→问题结论。‎ 考点二| 溶度积常数及其应用 ‎1．溶度积和离子积 以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：‎ 溶度积 离子积 符号 Ksp Qc 表达式 Ksp(AmBn)＝[An＋]m[Bm－]n，式中的浓度都是平衡时浓度 Q(AmBn)＝[An＋]m[Bm－]n，式中的浓度是任意时刻的浓度 应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解 ‎①Q＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出 ‎②Q＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态 ‎③Q＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出 ‎2．Ksp的影响因素 ‎(1)内因：难溶物质本身的性质，这是主要决定因素。‎ ‎(2)外因 Ksp只与温度有关，绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大(选填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎[深度归纳]　沉淀溶解平衡的“四个误点”：‎ ‎(1)把沉淀溶解平衡误认为电离平衡。实际上如BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)是溶解平衡，因为BaSO4是强电解质，不存在电离平衡。‎ ‎(2)误认为只要Ksp越大，其溶解度就会越大。Ksp还与难溶物化学式中的各离子配比有关，只有同类型的难溶物的Ksp大小才可用于比较其溶解度大小。‎ ‎(3)一定温度下，误认为溶解度受溶液中相同离子浓度的影响而导致Ksp改变。实际上Ksp只受温度影响，温度不变则Ksp不变，如Mg(OH)2在MgCl2溶液中的溶解度要小于在纯水中的溶解度，而Ksp[Mg(OH)2]不变。‎ ‎(4)误认为Ksp小的不能转化为Ksp大的，只能实现Ksp大的向Ksp小的转化。实际上当两种难溶电解质的Ksp相差不是很大时，通过调节某种离子的浓度，可实现难溶电解质由Ksp小的向Ksp大的转化。‎ ‎1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)Mg(OH)2的Ksp＝[Mg2＋][OH－]。(　　)‎ ‎(2)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度。(　　)‎ ‎(3)常温下，向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小。(　　)‎ ‎(4)将Na2S与稀硫酸反应生成的气体通入AgNO3与AgCl的溶液中，根据现象可得出Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)。(　　)‎ ‎(5)AgCl(s)＋I－(aq)AgI(s)＋Cl－(aq)的化学平衡常数K＝。(　　)‎ ‎(6)两种Ksp相差不大的难溶电解质在一定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√‎ ‎2．室温下，向2 mol·L－1 CuSO4溶液中加入NaOH固体调节溶液的pH至多少时开始沉淀？(Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20 mol3·L－3，写出解题步骤)‎ 答案：Ksp[Cu(OH)2]＝[Cu2＋][OH－]2＝2×[OH－]2＝2.0×10－20 ‎ mol3·L－3，[OH－]＝ mol·L－1＝10－10 mol·L－1，‎ ‎[H＋]＝＝ mol·L－1＝10－4 mol·L－1，‎ pH＝－lg[H＋]＝－lg 10－4＝4。‎ 考法1　溶度积常数(Ksp)及其应用计算 ‎1．(2019·赣州模拟)下列有关叙述中，正确的是(　　)‎ A．在一定温度下的BaSO4水溶液中，Ba2＋和SO浓度的乘积是一个常数 B．向含有BaSO4固体的溶液中加入适量的水使沉淀溶解又达到平衡时，BaSO4的溶度积不变，其溶解度也不变 C．只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程 D．向饱和的BaSO4水溶液中加入硫酸，BaSO4的Ksp变大 B　[一定温度下，只有在BaSO4的饱和溶液中，Ba2＋和SO浓度的乘积才是一个常数，A错误；溶度积和溶解度都是温度的函数，向BaSO4固体中加入水，可使沉淀溶解平衡发生移动，但溶度积和溶解度均不变，B正确；无论难溶电解质还是易溶电解质，都存在沉淀溶解平衡状态，如在NaCl的过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态，C错误；向饱和BaSO4溶液中加入H2SO4‎ 溶液，只会使溶解平衡发生移动，但不会影响BaSO4的Ksp的值，D错误。]‎ ‎2．已知常温下Ksp(AgCl)＝1.8×10－10 mol2·L－2，Ksp(AgBr)＝5×10－13 mol2·L－2，下列有关说法错误的是(　　)‎ A．在饱和AgCl、AgBr的混合溶液中：＝360‎ B．向AgCl悬浊液中滴加浓NaBr溶液会产生淡黄色沉淀 C．AgCl在水中的溶解度及Ksp均比在NaCl溶液中的大 D．欲用‎1 L NaCl溶液将0.01 mol AgBr转化为AgCl，则c0(NaCl)≥‎ ‎3.61 mol·L－1‎ C　[同一溶液中，[Ag＋]相同，溶液中同时存在如下两种关系式[Ag＋] [Br－]＝Ksp(AgBr)，[Ag＋][Cl－]＝Ksp(AgCl)，所以[Cl－]∶[Br－]＝Ksp(AgCl)∶Ksp(AgBr)＝360，A项正确；由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)，氯化银容易转化为淡黄色溴化银沉淀，B项正确；溶度积只与温度有关，C项错误；AgBr＋Cl－AgCl＋Br－，平衡常数K＝＝，当溴化银全部转化为氯化银时，溶液中Br－的浓度为0.01 mol·L－1，将有关数据代入计算式，求得平衡时Cl－浓度为3.6 mol·L－1，溴化银转化过程中消耗了0.01 mol Cl－，故氯化钠的最低浓度为3.61 mol·L－1，D项正确。]‎ ‎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CrO，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－、CrO B．CrO、Br－、Cl－‎ C．Br－、Cl－、CrO D．Br－、CrO、Cl－‎ C　[利用沉淀溶解平衡原理，当Qc>Ksp时，有沉淀析出。‎ 溶液中Cl－、Br－、CrO的浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，溶解度小的先满足Qc>Ksp，有沉淀析出。比较Ksp，AgBr、AgCl同类型，溶解度：AgBr，故溶解度顺序为AgBr[CO]‎ B．M点对应的溶液中Ba2＋、CO能形成BaCO3沉淀 C．相同条件下，SO比CO更易与Ba2＋结合形成沉淀 D．BaSO4不可能转化为BaCO3‎ C　[由图像信息知Ksp(BaSO4)[SO]，A错误、C正确；M点时，Q(BaCO3)

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