2021届高考化学一轮复习第8章水溶液中的离子平衡第27讲难溶电解质的溶解平衡教学案新人教版

2021届高考化学一轮复习第8章水溶液中的离子平衡第27讲难溶电解质的溶解平衡教学案新人教版

第27讲　难溶电解质的溶解平衡 ‎1.沉淀溶解平衡 ‎(1)概念 在一定温度下，当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。‎ ‎(2)溶解平衡的建立 ‎(3)特点 ‎(4)表示 AgCl在水溶液中的电离方程式为AgCl===Ag＋＋Cl－。‎ AgCl的溶解平衡方程式为AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。‎ ‎2．溶度积常数 溶度积和离子积的比较 以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：‎ 溶度积 离子积 概念 沉淀溶解的平衡常数 溶液中有关离子浓度幂的乘积 符号 Ksp Qc 表达式 Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度 Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度是任意浓度 应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解：‎ ‎①Qc>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出 - 14 -‎ ‎②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态 ‎③Qc1，A错误；Ksp只与温度有关，B错误；由已知得Ksp(CaF2)≠，C错误；两溶液混合后，c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1，c(F－)＝＝6×10－3 mol·L－1，则Qc＝c2(F－)·c(Ca2＋‎ - 14 -‎ ‎)＝3.6×10－6>Ksp(CaF2)，故体系中有CaF2沉淀产生，D正确。‎ ‎[答案]　D 溶度积Ksp的计算 ‎1．已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1。‎ ‎2．已知溶度积及溶液中某离子的浓度，求溶液中另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在含0.1 mol·L－1 Cl－的NaCl溶液中c(Ag＋)＝10a mol·L－1。‎ ‎3．计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，而平衡常数K＝＝。‎ ‎3．(2019·成都七中高三期末)已知：AgX(X＝Cl、Br)溶液中，p(Ag＋)＝－lg c(Ag＋)，p(X－)＝－lg c(X－)。t ℃时，p(X－)与p(Ag＋)的相互关系如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．B线表示的是AgBr B．t ℃时，c点浓度溶液中会有AgCl固体析出 C．取a、b两点处溶液等体积混合，向溶液中加入足量浓硝酸银溶液，生成的沉淀n(AgBr)>n(AgCl)‎ D．t ℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K＝104‎ 答案　C 解析　由AgCl，AgBr的Ksp依次减小可知，A线表示的是AgCl，B线表示的是AgBr，A正确；t ℃时，c点浓度溶液中c(Ag＋)、c(Cl－)大于该温度下饱和溶液中c(Ag＋)、c(Cl－)，Qc＝c(Ag＋)·c(Cl－)>Ksp(AgCl)，所以会有AgCl固体析出，B正确；取a、b两点处溶液等体积混合，向溶液中加入足量浓硝酸银溶液，由于溶液中n(Cl－)>n(Br－)，所以生成的沉淀n(AgBr)Ksp(AgBr)，C错误；0.001 mol·L－1 AgNO3溶液与0.001 mol·L－1的KCl溶液等体积混合，此时浓度商Qc＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.00052＝2.5×10－7>Ksp(AgCl)，故生成AgCl沉淀，D错误。‎ ‎8．(2019·蚌埠质检)已知：PbS、CuS、HgS的溶度积分别为9.0×10－29、1.3×10－36、6.4×10－53。下列说法正确的是(　　)‎ A．硫化物可作处理废水中含有上述金属离子的沉淀剂 B．在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液，会生成PbS沉淀 C．在含Pb2＋、Cu2＋、Hg2＋的溶液中滴加Na2S溶液，当溶液中c(S2－)＝0.001 mol·L－1时三种金属离子不能都完全沉淀 D．向含Pb2＋、Cu2＋Hg2＋均为0.010 mol·L－1的溶液中通入H2S气体，产生沉淀的顺序依次为PbS、CuS、HgS 答案　A 解析　由PbS、CuS、HgS的溶度积可知，这些物质的溶解度均较小，故可用Na2S等硫化物处理含上述金属离子的废水，A正确；由于Ksp(PbS)>Ksp(CuS)，则PbS的溶解度大于CuS的溶解度，故在CuS悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2‎ - 14 -‎ 溶液，不能生成PbS沉淀，B错误；当金属离子(R2＋)完全沉淀时，c(R2＋)<1×10－5 mol·L－1，此时浓度商为Qc＝c(R2＋)·c(S2－)＝1×10－5×0.001＝1×10－8>Ksp(PbS)>Ksp(CuS)>Ksp(HgS)，故三种金属离子都能完全沉淀，C错误；由于溶度积：Ksp(PbS)>Ksp(CuS)>Ksp(HgS)，则溶解度：PbS>CuS>HgS，故向含等浓度Pb2＋、Cu2＋、Hg2＋的溶液中通入H2S气体，产生沉淀的先后顺序为HgS、CuS、PbS，D错误。‎ ‎9．(2019·安徽池州高三期末)25 ℃时，NiS、FeS沉淀溶解平衡曲线如图所示(已知NiS的溶解度比FeS小，lg 2＝0.3)，图中p(S2－)＝－lg c(S2－)、p(M2＋)＝－lg c(M2＋)，M表示Ni或Fe，下列说法不正确的是(　　)‎ A．曲线①表示的是NiS B．d点分别对应的NiS和FeS的分散系均是均一稳定的 C．25 ℃时，FeS＋Ni2＋NiS＋Fe2＋的平衡常数K＝4000‎ D．向a点溶液中加入硫化钠，可变为b点溶液 答案　D 解析　曲线①溶液中Ksp＝c(M2＋)·c(S2－)＝10－10.5×10－10.5＝1.0×10－21，同理曲线②溶液中Ksp＝c(M2＋)·c(S2－)＝10－8.7×10－8.7＝4.0×10－18，根据NiS的溶解度比FeS小，可知曲线①代表的是NiS，A正确；d点对应的金属离子浓度更小，故FeS和NiS均为不饱和溶液，属于均一稳定的分散系，B正确；根据平衡常数K＝＝×＝＝4000，C正确；温度不变，平衡常数不变，加入硫化钠，硫离子浓度增大，金属离子浓度减小，平衡点沿曲线②向纵坐标滑动，D错误。‎ ‎10．(2019·郑州第二次质检)常温下，用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L－1的KCl、K2C2O4溶液，所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑C2O的水解)。下列叙述正确的是(　　)‎ A．Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10－7‎ B．N点表示AgCl的不饱和溶液 - 14 -‎ C．向c(Cl－)＝c(C2O)的混合液中滴入AgNO3溶液时，先生成Ag2C2O4沉淀 D．Ag2C2O4＋2Cl－2AgCl＋C2O的平衡常数为109.04‎ 答案　D 解析　从题图看出，当c(C2O)＝10－2.46 mol·L－1时，c(Ag＋)＝10－4 mol·L－1，Ksp(Ag2C2O4)＝10－2.46×(10－4)2＝10－10.46，A错误；分析题图可知，当c(Cl－)相同时，N点表示溶液中c(Ag＋)大于平衡时溶液中c(Ag＋)，则N点表示AgCl的过饱和溶液，B错误；由题图可以看出c(Ag＋)一定时，c(C2O)>c(Cl－)，故先生成AgCl沉淀，C错误；根据题意可知c(Ag＋)＝10－4 mol·L－1时，c(Cl－)＝10－5.75 mol·L－1，所以Ksp(AgCl)＝10－4×10－5.75＝10－9.75，Ag2C2O4＋2Cl－2AgCl＋C2O的平衡常数为＝＝＝109.04，D正确。‎ 二、非选择题(共30分)‎ ‎11．(2019·河南汝州实验中学高三期末)(14分)碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料，可用废镍催化剂(主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等)来制备，其工艺流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)“浸泡除铝”时，发生反应的离子反应方程式为__________________________________。‎ ‎(2)“溶解”时放出的气体为____________(填化学式)。‎ ‎(3)已知该条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：‎ 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH Ni2＋‎ ‎6.2‎ ‎8.6‎ Fe2＋‎ ‎7.6‎ ‎9.1‎ Fe3＋‎ ‎2.3‎ ‎3.3‎ Cr3＋‎ ‎4.5‎ ‎5.6‎ ‎“调pH 1”时，溶液pH范围为__________。‎ ‎(4)在空气中加热Ni(OH)2可得NiOOH，请写出此反应的化学方程式：____________________________。‎ 答案　(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎(2)H2、H2S　(3)5.6～6.2　(4)4Ni(OH)2＋O2===4NiOOH＋2H2O 解析　‎ - 14 -‎ ‎(2)浸泡除铝后进行过滤，滤渣为Ni、Cr、FeS，加入稀硫酸溶解，Ni和Cr与稀硫酸反应生成H2，FeS与稀硫酸反应生成H2S，因此溶解过程中放出的气体为H2和H2S。‎ ‎(3)氧化1的目的是把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后调节pH使Fe3＋和Cr3＋全部沉淀，镍离子不沉淀，根据整个流程图和表格数据，可知调节pH的范围是5.6～6.2。‎ ‎12．(2019·湖南名校高三大联考)(16分)平板液晶显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末，其中含CeO2、SiO2、Fe2O3等物质，某实验小组以此粉末为原料回收铈，设计流程如图所示。‎ 已知：CeO2具有强氧化性，一般不与常见的无机酸反应。‎ ‎(1)步骤①加入过量盐酸后，滤液A中的阳离子有________。‎ ‎(2)步骤②中H2O2的作用与下列反应中H2O2的作用完全相同的是________(填序号)。‎ A．H2O2与MnO2混合制O2‎ B．H2O2与Ca(OH)2混合制CaO2‎ C．用H2O2处理含K2Cr2O7的酸性废水 D．用稀硫酸和H2O2溶解金属Cu ‎(3)为了使步骤③所得悬浊液中的Ce3＋浓度小于1×10－6 mol·L－1，则加入NaOH调节溶液的pH应大于________。[已知：25 ℃时，Ce(OH)3的Ksp＝8.0×10－21，lg 2＝0.3]‎ ‎(4)将NH4Cl固体与CeCl3·6H2O混合真空加热可得无水CeCl3，其加入NH4Cl的作用是____________________________________________________________。‎ ‎(5)第④步反应的化学方程式是________________________________________。‎ 答案　(1)Fe3＋、H＋ 　(2)C　(3)9.3　‎ ‎(4)NH4Cl固体受热分解生成的HCl可抑制Ce3＋水解 ‎(5)2Ce(OH)3＋NaClO＋H2O===2Ce(OH)4＋NaCl 解析　(1)废玻璃粉末中含CeO2、SiO2、Fe2O3等物质，步骤①加入过量盐酸时，CeO2、SiO2不溶于盐酸，Fe2O3溶解，故滤液A中的阳离子有Fe3＋、H＋。‎ ‎(2)步骤②中加入稀硫酸和H2O2，反应后得到Ce3＋，则H2O2作还原剂。A项，H2O2既作氧化剂又作还原剂，B项为复分解反应，H2O2既不作氧化剂也不作还原剂，C项，H2O2作还原剂，D项，H2O2作氧化剂。‎ ‎(3)当悬浊液中c(Ce3＋)<1×10－6 mol·L－1时，结合溶度积常数可计算c(OH－)> ＝ mol·L－1＝2×10－5 mol·L－1，则pOH<5－lg 2＝4.7，溶液的pH>9.3。‎ - 14 -‎ ‎(5)结合流程图知，第④步反应中Ce(OH)3被NaClO氧化生成Ce(OH)4，NaClO被还原生成NaCl，反应的化学方程式为2Ce(OH)3＋NaClO＋H2O===2Ce(OH)4＋NaCl。‎ - 14 -‎