2021届一轮复习苏教版专题8第四单元　沉淀溶解平衡学案（江苏专用）

2021届一轮复习苏教版专题8第四单元　沉淀溶解平衡学案（江苏专用）

第四单元　沉淀溶解平衡 学习任务1　沉淀溶解平衡 ‎1．含义 在一定温度下的水溶液中，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了溶解平衡状态。‎ ‎2．建立过程 固体溶质溶液中的溶质 ‎3．特征 ‎4．影响因素 ‎(1)内因 难溶电解质本身的性质，这是决定因素。‎ ‎(2)外因 以AgCl悬浊液中AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＞0为例：‎ 外界条件 移动方向 平衡后 c(Ag＋)‎ 平衡后 c(Cl－)‎ Ksp 升高温度 正向 增大 增大 增大 加少量水 稀释 正向 不变 不变 不变 加入少量 AgNO3‎ 逆向 增大 减小 不变 通入HCl 逆向 减小 增大 不变 通入H2S 正向 减小 增大 不变 ‎5.溶度积——沉淀溶解平衡常数 ‎(1)概念 在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，离子浓度的幂之积。‎ ‎(2)表达式 对于沉淀溶解平衡：MmNn(s)mMn＋(aq)＋nNm－(aq)，Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Nm－)，式中的浓度是平衡浓度。‎ ‎(3)意义 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的数值越大，说明难溶电解质在水中的溶解能力越强。‎ ‎(4)影响因素 在一定温度下，溶度积是一个常数，只受温度影响，不受溶液中物质浓度的影响。‎ ‎6．浓度商 ‎(1)表达式：MmNn(s)mMn＋(aq)＋nNm－(aq)，Qc＝cm(Mn＋)·cn(Nm－)，式中的浓度是任意时刻的浓度。‎ ‎(2)应用：判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解。‎ 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等。(　　)‎ ‎②难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，增加难溶电解质的量，平衡向溶解方向移动。(　　)‎ ‎③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，SO沉淀完全，溶液中只含Ba2＋、Na＋和Cl－，不含SO。(　　)‎ ‎④Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小。(　　)‎ ‎⑤为减少洗涤过程中固体的损失，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。(　　)‎ ‎⑥洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。(　　)‎ ‎(2)对于平衡体系：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH<0。‎ ‎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。(　　)‎ 答案：(1)①×　②×　③×　④×　⑤√　⑥×‎ ‎(2)①√　②×　③×　④×　⑤×　⑥√　⑦×‎ ‎ ‎(1)CaCO3===Ca2＋＋CO、CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)两者表示的含义不相同。前者表示CaCO3的电离方程式，CaCO3尽管难溶，但由于溶解的部分全部电离，故CaCO3为强电解质，电离过程用“===”表示。后者表示CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡，其过程是可逆的，用“”表示。‎ ‎(2)当难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子的个数比相同时，Ksp越小，则难溶电解质在水中的溶解能力越弱；如果组成中阴、阳离子个数比不同时，则Ksp不能直接用于判断溶解能力的强弱。 ‎ 提升一　沉淀溶解平衡及其影响因素 ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．饱和石灰水中加入一定量生石灰，溶液温度明显升高，pH增大 B．AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，往其中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，溶液中离子的总浓度减小 C．AgCl悬浊液中加入KI溶液，白色沉淀变成黄色，证明此条件下Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)‎ D．暂时硬水中含有较多的Ca2＋、Mg2＋、HCO，加热煮沸可以完全除去其中的Ca2＋、Mg2＋‎ 解析：选C。饱和石灰水中加入一定量生石灰，与水反应放热，溶液温度明显升高，但Ca(OH)2的溶解度降低，溶液中c(OH－)减小，溶液的pH减小，A错；AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，但离子的总浓度增大，B错；由沉淀的转化规律可得Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，C对；加热煮沸暂时硬水，生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，由于CaCO3和Mg(OH)2在水中存在溶解平衡，所以不可能完全除去其中的Ca2＋和Mg2＋，D错。‎ ‎2．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　)‎ A．在AgCl的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，Ksp(AgCl)增大 B．在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，平衡不移动 C．可直接根据Ksp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小 D．25 ℃时，Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，向AgCl悬浊液中加入KBr固体，有淡黄色沉淀生成 解析：选D。Ksp的大小只与温度有关，A项错误；CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入稀盐酸，CO与H＋反应，导致溶解平衡正向移动，B项错误；只有比较相同温度下、相同组成形式的难溶电解质的Ksp的数值大小，才可比较难溶物在水中的溶解度大小，C项错误。‎ 提升二　溶度积的相关计算 ‎3．(双选)①已知t ℃时AgCl的Ksp＝2×10－10；②在t ℃时，Ag2CrO4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．在t ℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－8‎ B．在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点变成X点 C．在t ℃时，以0.01 mol·L－1 AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol·L－1KCl和0.01 mol·L－1 K2CrO4的混合溶液(溶液体积不变)，Cl－先沉淀 D．在t ℃时，反应Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CrO(aq)的平衡常数K＝2.5×108‎ 解析：选CD。在t ℃时，Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq)的Ksp＝(10－3)2×10－5＝10－11，A错误；在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4，即增大了 c(CrO)，可使溶液由Y点变成Z点，B错误；沉淀0.01 mol·L－1 Cl－需Ag＋ 2×10－8 mol·L－1，沉淀0.01 mol·L－1 CrO需Ag＋ 10－4.5 mol·L－1，因此Cl－先沉淀，C正确；K＝＝＝＝2.5×108，D正确。‎ 溶度积图像是沉淀溶解平衡理论的难点，溶度积图像突破方法： ‎ 第一步，识图像。认识图像横坐标、纵坐标表示什么，如表示离子浓度、pM等；曲线上的点表示达到平衡状态，曲线上方的点代表“过饱和溶液”，曲线下方的点代表“不饱和溶液”。‎ 第二步，想原理。涉及的原理主要有溶度积表达式书写、影响沉淀溶解平衡的因素以及溶度积常数的影响因素。如浓度不会改变溶度积，溶度积只与温度有关，多数情况下，温度越高，溶度积越大。‎ 第三步，找联系。将图像与溶度积原理联系起来，分析题目设置的问题，如求离子浓度、判断沉淀溶解平衡状态等。‎ ‎4．根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：‎ ‎(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤，若测得滤液中c(CO)＝10－3 mol·L－1，则Ca2＋是否沉淀完全？________(填“是”或“否”)。[已知c(Ca2＋)≤10－5 mol·L－1时可视为沉淀完全；Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9]‎ ‎(2)已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12；酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下：‎ pH ‎＜8.0‎ ‎8.0～9.6‎ ‎＞9.6‎ 颜色 黄色 绿色 蓝色 ‎25 ℃时，在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为______________。‎ ‎(3)向50 mL 0.018 mol·L－1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L－1的盐酸，生成沉淀，反应后剩余Cl－1.0×10－4 mol。已知该温度下AgCl的Ksp＝1.0×10－10，忽略溶液的体积变化。如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L－1的盐酸，是否有白色沉淀生成？________(填“是”或“否”)，理由是_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO)＝4.96×10－9，得c(Ca2＋)＝ mol·L－1＝4.96×10－6 mol·L－1＜10－5 mol·L－1，可视为沉淀完全。‎ ‎(2)设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH－)为x mol·L－1，则 0.5x3＝5.6×10－12，x＝2.24×10－4，c(H＋)＝4.46×10－11 mol·L－1，pH＝10.35，溶液为蓝色。‎ 答案：(1)是　(2)蓝色　(3)否　加入的盐酸中 c(Cl－)和反应后所得溶液中的c(Cl－)相同，c(Cl－)没有改变，c(Ag＋)变小，所以Qc＝c(Ag＋)·c(Cl－)＜Ksp(AgCl)，没有沉淀产生 学习任务2　沉淀溶解平衡的应用 一、沉淀的生成 ‎1．应用：可利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。‎ ‎2．方法 方法 实例 反应的离子方程式 调节 pH法 用Cu(OH)2、CuO等除去CuCl2中的FeCl3‎ Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，‎ Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O 沉淀 剂法 以Na2S、H2S等做沉淀剂除去污水中的Cu2＋等重金属离子 H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋‎ 二、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＋＋H2O＋CO2↑。‎ ‎2．盐溶解法，如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。‎ 三、沉淀的转化 ‎1．实质：沉淀溶解平衡的移动。‎ ‎2．特征 ‎(1)一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。‎ ‎(2)沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。‎ ‎3．应用 ‎(1)锅炉除垢 将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为CaSO4＋COCaCO3＋SO__。‎ ‎(2)矿物转化 用饱和Na2CO3处理重晶石(BaSO4)制备可溶性钡盐的离子方程式为BaSO4＋COBaCO3＋SO____、BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑。‎ ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度。(　　)‎ ‎(2)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。(　　)‎ ‎(3)常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小。(　　)‎ ‎(4)溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高，Ksp 一定增大。(　　)‎ ‎(5)常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√‎ ‎2．试用平衡移动原理解释下列事实：‎ ‎(1)BaCO3不溶于水，为什么不能做钡餐？‎ ‎(2)CaCO3难溶于稀H2SO4，却能溶于醋酸中。‎ ‎(3)分别用等体积的蒸馏水和0.01 mol·L－1的盐酸洗涤AgCl沉淀，用水洗涤造成的AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量。‎ 答案：(1)BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)，胃液中的盐酸电离出的H＋与BaCO3产生的CO结合生成CO2和H2O，破坏了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2＋)增大，会引起人体中毒。‎ ‎(2)CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，在稀H2SO4中，因为生成的CaSO4溶解度较小，会附在CaCO3的表面，阻止平衡右移。醋酸钙易溶于水，当醋酸电离出H＋与CO结合生成CO2和H2O时，CaCO3的溶解平衡右移。‎ ‎(3)用水洗涤AgCl，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)平衡右移，AgCl的质量减少，用盐酸洗涤AgCl，c(Cl－)较大，会使平衡左移，AgCl减少的质量要小些。‎ ‎ ‎(1)难溶电解质的溶解平衡也是动态平衡，通过改变外界条件可以使平衡发生移动——溶液中的离子转化为沉淀、沉淀转化为溶液中的离子或一种沉淀向另一种沉淀转化。‎ ‎(2)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。 ‎ ‎1．下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是(　　)‎ ‎①热纯碱溶液的洗涤油污能力强 ‎②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐混用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒 ‎③溶洞、珊瑚的形成 ‎④碳酸钡不能做“钡餐”而硫酸钡则能 ‎⑤泡沫灭火器灭火的原理 A．②③④　　　　　　　 B．①②③‎ C．③④⑤ D．①②③④⑤‎ 解析：选A。①⑤是水解平衡原理。‎ ‎2．(教材改编题)往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均会增大 B．CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)‎ C．CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶，是因为硫酸酸性强于盐酸 D．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)‎ 解析：选D。温度升高，水的电离平衡正向移动，Kw增大；温度升高，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH－)增大，c(H＋)减小，A项错误。一般说来溶解度小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀，故Ksp(CaCO3)Ksp(AgI)。(　　)‎ ‎(2)(2018·高考天津卷)向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4沉淀，生成黑色沉淀，则Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)。(　　)‎ ‎(3)(2018·高考江苏卷)右图是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2＋达到沉淀溶解平衡时，溶液中c(Ba2＋)与c(SO)的关系曲线，说明溶液中 c(SO)越大c(Ba2＋)越小。(　　)‎ ‎(4)(2017·高考江苏卷)常温下，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，pH＝10的含Mg2＋溶液中，c(Mg2＋)≤5.6×10－4 mol·L－1。(　　)‎ ‎(5)(2016·高考江苏卷)室温下，向浓度均为0.1 mol·L－1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液，出现白色沉淀，所以Ksp(BaSO4)＜Ksp(CaSO4)。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×‎ ‎2．(2019·高考全国卷Ⅱ)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．图中a和b分别为T1、T2 温度下CdS在水中的溶解度 B．图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)＝Ksp(n)＜Ksp(p)＜Ksp(q)‎ C．向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动 D．温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动 解析：选B。a、b分别表示温度为T1、T2时溶液中Cd2＋和S2－的物质的量浓度，可间接表示对应温度下CdS在水中的溶解度，A项正确；Ksp只受温度影响，即m、n、p三点对应的Ksp相同，又T11；B项，Ksp只与温度有关；C项，混合后HF的浓度为0.05 mol·L－1，设0.05 mol·L－1的HF溶液中c(F－)＝c(H＋)＝x mol·L－1，则＝3.6×10－4，x≈4.1×10－3 mol·L－1，混合后c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1，c(Ca2＋)·c2(F－)＝0.1×(4.1×10－3)2＝1.681×10－6>1.46×10－10，则有CaF2沉淀生成。‎ 二、不定项选择题 ‎7．化工生产中含Cu2＋的废水常用MnS(s)做沉淀剂，其反应原理为Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列有关该反应的说法不正确的是(　　)‎ A．该反应达到平衡时，c(Cu2＋)＝c(Mn2＋)‎ B．CuS的溶解度比MnS的溶解度小 C．往平衡体系中加入少量Cu(NO3)2(s)后，c(Mn2＋)变大 D．该反应的平衡常数K＝ 解析：选A。反应达到平衡时，c(Cu2＋)和c(Mn2＋)不再变化，但二者一定不相等，A项错误；该反应是沉淀的转化，溶解度小的物质能够转化为溶解度更小的物质，B项正确；加入Cu(NO3)2(s)后，溶液中的c(Cu2＋)增大，平衡正向移动，c(Mn2＋)增大，C项正确；Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，所以K＝＝，D项正确。‎ ‎8．(2020·南京高三模拟)在25 ℃时，FeS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．25 ℃时，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度 B．25 ℃时，饱和CuS溶液中Cu2＋的浓度为1.3×10－36 mol·L－1‎ C．向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀生成 ‎ D．除去某溶液中的Cu2＋，可以选用FeS做沉淀剂 解析：选D。25 ℃时，Ksp(CuS)”“＝”或“<”)2；往该溶液中滴入氯化铵溶液后，增大，可能的原因是______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)往Pb(NO3)2溶液中滴入稀NaOH溶液，pH＝8时溶液中存在的阳离子(Na＋除外)有________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ pH＝9时主要反应的离子方程式为____________________________________。‎ ‎(3)某课外小组制备了一种新型脱铅剂，能有效除去水中的少量铅，实验结果如下表：‎ 离子 Pb2＋‎ Ca2＋‎ Fe3＋‎ Mn2＋‎ Cl－‎ 处理前浓度 ‎/(mg·L－1)‎ ‎0.100‎ ‎29.8‎ ‎0.120‎ ‎0.087‎ ‎51.9‎ 处理后浓度 ‎0.004‎ ‎22.6‎ ‎0.040‎ ‎0.053‎ ‎49.8‎ ‎/(mg·L－1)‎ 上表中除Pb2＋外，该脱铅剂对其他离子的去除效果最好的是________。‎ ‎(4)如果该脱铅剂(用EH表示)脱铅过程中主要发生的反应为2EH(s)＋Pb2＋(aq)E2Pb(s)＋2H＋(aq)。则脱铅过程中最合适的pH范围为__________(填字母)。‎ A．4～5　　　　　　　　 B．6～7‎ C．9～10 D．11～12‎ 解析：(1)在Pb(NO3)2溶液中，由于Pb2＋在水中存在各种形态致使 c(Pb2＋)变小，所以一定大于2；往该溶液中滴入氯化铵溶液后，Pb2＋与Cl－结合生成微溶物PbCl2，Pb2＋浓度减小，增大。‎ ‎(2)根据各形态浓度分数α随溶液pH变化的关系图可知铅在不同的pH范围内的主要存在形式，然后根据要求得出答案；pH＝9时，主要反应的离子方程式则可根据图中曲线的变化趋势得到。‎ ‎(3)除Pb2＋外，脱铅剂对其他离子的去除效果主要看去除率(变化浓度/原有浓度)的大小。‎ ‎　　　　　　Ca2＋　　 　Fe3＋　　 　Mn2＋　 　　Cl－‎ 　 7.2 0.08 0.034 2.1‎ 去除率 ‎(4)从脱铅反应看，pH增大有利于脱铅进行，但pH偏大，Pb2＋转变为其他形式存在，达不到除铅目的。由图可知pH<6时，c(Pb2＋)最大，Pb2＋浓度大时有利于2EH(s)＋Pb2＋(aq)E2Pb(s)＋2H＋(aq)向右进行，脱铅效果好；但H＋浓度过大，平衡向左移动，不利于沉淀的生成，综合考虑只能选B项。‎ 答案：(1)>　Pb2＋与Cl－反应，c(Pb2＋)减小 ‎(2)Pb2＋、Pb(OH)＋、H＋　Pb(OH)＋＋OH－Pb(OH)2　(3)Fe3＋　(4)B