备战2021 高考化学 考点48 沉淀的溶解平衡及其应用（解析版）

备战2021 高考化学 考点48 沉淀的溶解平衡及其应用（解析版）

考点 48 沉淀的溶解平衡及其应用 一、沉淀溶解平衡及其影响因素 1．沉淀溶解平衡的概念 在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，溶解速率和生成沉淀的速率相等的状态。 2．沉淀溶解平衡的建立 3．沉淀溶解平衡的特征 4．影响沉淀溶解平衡的因素 （1）内因 难溶电解质本身的性质。 （2）外因 ①浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，但 Ksp 不变。 ②温度：多数难溶电解质的溶解过程是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，同 时 Ksp 变大。 ③同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动，但 Ksp 不变。 ④其他：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子，使平衡向 溶解的方向移动，Ksp 不变。 以 AgCl(s) ˆˆ†‡ˆˆ 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 二、溶度积的相关计算及应用 1．溶度积的相关计算 （1）溶度积和离子积 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； ②Qc=Ksp：溶液饱和，处于平衡状态；③QcKsp(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 CO2－ 3 (aq)＋CaSO4(s) CaCO3(s)＋SO2－ 4 (aq) 【答案】D 【解析】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。Ksp(CaCO3)Ksp(AgI)，故滴定 KCI 时，若加入少量 KI，则先 产生 AgI 沉淀，影响 KCl 的滴定，C 错误。当 AgNO3 溶液滴定至 60.00 mL 时，溶液中 c(X－)＝ sp + (AgX) (Ag ) K c ， 由于各溶液中 c(Ag＋)相同，则 Ksp(AgX)越大，溶液中 c(X－)越大，故溶液中 c(X－)：c(I－)Ksp(BaCO3) B．BaSO4 在水中的溶解度、Ksp 均比在 BaCl2 溶液中的大 C．若使 0.05mol BaSO4 全部转化为 BaCO3，至少要加入 1.25molNa2CO3 D．0.05mol BaSO4 恰好全部转化为 BaCO3 时，溶液中离子浓度大小为：c( 2 3CO  )>c( 2 4SO  )>c(Ba2+) 【答案】D 【解析】本题考查难溶电解质的溶解平衡。由图 A 点数据可知，BaSO4 的溶度积 Ksp=1.0×10-10，由 M 点 数据可知，BaCO3 的溶度积 Ksp=2.5×10-9，A 错误；BaSO4 在水中的溶解度比在 BaCl2 溶液中的大，但 Ksp 相同，B 错误；BaSO4 全部转化为 BaCO3 的方程式为：BaSO4(s)+ 2 3CO  (aq) BaCO3(s)+ 2 4SO  (aq)， 该反应的平衡常数 K=     2 4 2 3 SO CO c c   =     sp 4 sp 3 BaSO BaCO K K =0.04，由方程式可知反应需要消耗 0.05 molNa2CO3，同时 生成 0.05 mol 2 4SO  ，溶液中     2 4 2 3 SO CO n n   =     2 4 2 3 SO CO c c   =0.04，n( 2 3CO  )= 0.05mol 0.04 =1.25mol，即反应后溶液中含 1.25 molNa2CO3，则共加入 1.30 mol Na2CO3，C 错误；0.05mol BaSO4 恰好全部转化为 BaCO3 时，溶液 中 c( 2 4SO  )为 0.2 mol/L，c( 2 3CO  )为 5.0 mol/L，c(Ba2+)为 5.0×10-10 mol/L，D 正确。答案选 D。 6．向浓度均为 0.010 mol·L－1 的 Na2CrO4、NaBr 和 NaCl 的混合溶液中逐滴加入 0.010 mol·L－1 的 AgNO3 溶 液。[已知 Ksp(AgCl)＝1.77×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12，Ksp(AgBr)＝5.35×10－13，Ag2CrO4 为砖红色] 下列叙述中正确的是 A．原溶液中 n(Na＋)＝0.040 mol B．Na2CrO4 可用作 AgNO3 溶液滴定 Cl－或 Br－的指示剂 C．生成沉淀的先后顺序是 AgBr→Ag2CrO4→AgCl D．出现 Ag2CrO4 沉淀时，溶液中 c(Cl－)∶c(Br－)＝177∶535 【答案】B 【解析】原溶液中 c(Na＋)＝0.040 mol·L－1，未指明溶液的体积，无法计算溶液中 Na＋的物质的量，A 项 错误；AgCl 沉淀时，c(Ag＋)＝ sp (AgCl) (Cl ) K c  ＝1.77×10－10 0.01 mol·L－1＝1.77×10－8 mol·L－1，AgBr 沉淀时，c(Ag ＋ ) ＝ sp (Br ) K c  ＝ 5.35×10－13 0.01 mol·L － 1 ＝ 5.35×10 － 11 mol·L － 1 ， Ag2CrO4 沉 淀 时 ， c(Ag ＋ ) ＝ [Ksp(Ag2CrO4)/c(CrO2－ 4 )]1 2 ＝[(1.12×10－12)/0.01]1 2 mol·L－1＝1.1×10－5 mol·L－1，c(Ag＋)越小，则越先生成沉淀， 所以产生沉淀的先后顺序为 AgBr→AgCl→Ag2CrO4，故可用 Na2CrO4 作 AgNO3 溶液滴定 Cl－或 Br－的指 示剂，B 项正确，C 项错误；出现 Ag2CrO4沉淀时，溶液中 c(Cl－)/c(Br－)＝Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)＝1 770∶5.35， D 项错误。 7．已知 298 K 时，Ksp(NiS)＝1.0×10－21，Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7；pNi＝－lg c(Ni2＋)，pB＝lg c(S2－)或－lg c(CO2－ 3 )。 在含物质的量浓度相同的 Na2S 和 Na2CO3 的混合溶液中滴加 Ni(NO3)2 溶液产生两种沉淀(温度升高，NiS、 NiCO3 的 Ksp 均增大)，298 K 时，溶液中阳离子、阴离子浓度的负对数关系如图所示。下列说法不正确的 是 A．常温下 NiCO3 的溶解度大于 NiS 的溶解度 B．向 d 点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐，d 点向 b 点移动 C．对于曲线Ⅰ，在 b 点加热(忽略蒸发)，b 点向 c 点移动 D．M 为 3.5 且对应的阴离子是 CO2－ 3 【答案】C 【解析】298 K 时，Ksp(NiS)＝1.0×10－21，Ksp(NiCO3)＝1.0×10－7，NiS、NiCO3 属于同种类型，常温下 NiCO3 的溶解度大于 NiS，A 正确；Ksp(NiS)”、“<”或“=”)。将 CrCl3 溶液和 NaCrO2 溶液混合产生沉淀，写 出反应的离子方程式： 。 （5）已知：pKa=-lg Ka。常温下，铬酸(H2CrO4)的 pKa1、pKa2 分别为 0.74、6.49。 ①写出铬酸第二步电离的电离常数表达式： 。 ②已知：对于一种既可以电离又可以水解的离子，若水解常数大于电离常数，则以水解为主。常温下， KHCrO4 溶液的 pH 7(填“>”、“<”或“=”)，理由是 。 （6）常温下，K2CrO4 溶液中有如下信息： a、b、c、d、e、f 之间的关系为 。 【答案】（1）① C ②       2 2 7 2 2 2 4 Cr O CrO H c c c    ③ B （2）①Fe-2e- Fe2+ 废水中的 2 2 7Cr O  与生成的 Fe2+反应生成 Cr3+，Cr3+在阴极区与 OH-结合生成 Cr(OH)3 沉淀 ②氢氧化铁胶体具有吸附性 （3）①乙、丁 ②1.7×1037 不变 溶度积只与温度有关，温度不变，两种离子的浓度比不变 （4）Cr3++3H2O Cr(OH)3+3H+ Cr2O3 > Cr3++3 2CrO +6H2O 4Cr(OH)3↓ （5）①       2 4 4 H CrO HCrO c c c     ②< Kh= W a1 K K = 14 0.74 1.0 10 1.0 10     =1.0×10-13.26<1.0×10-6.49，所以， 4HCrO 以电离为 主，KHCrO4 溶液呈酸性 （6） =bc ef a d 【解析】（1）①HCl、HI 都有还原性，而 HNO3 有强氧化性，应选稀硫酸，故选 C。②水不列在平衡常 数表达式中。③增大溶液的 pH，平衡向左移动，溶液黄色加深，A 项错误；正反应是放热反应，加热使 平衡向左移动， 2 4CrO  的转化率减小，B 项正确；加水稀释，平衡向左移动，C 项错误；加入氢氧化钠， 氢氧化钠消耗氢离子，导致平衡向左移动，D 项错误。 （2）①阳极的电极反应式为 Fe-2e- Fe2+；阴极的电极反应式为 2H2O+2e- 2OH-+H2↑，废水中的 2 2 7Cr O  将 Fe2+氧化为 Fe3+，自身被还原为 Cr3+，Cr3+与阴极区的 OH-结合生成 Cr(OH)3 沉淀。②氢氧化铁 胶体粒子具有吸附性，能吸附一些杂质。 （3）①Na2S、Na2CrO4 分别与 AgNO3 反应，只能说明 Ag2S、Ag2CrO4 均难溶于水，甲错误；在浓度相 等的两种盐的混合溶液中滴加 AgNO3 溶液，Ag2S 和 Ag2CrO4 类型相同，根据生成沉淀的先后顺序可判 断两种盐的溶解度大小，乙正确；AgNO3 溶液过量，后加入的 Na2S 与 AgNO3 直接反应生成 Ag2S，不能 说明 Ag2S 比 Ag2CrO4 难溶于水，丙错误；在 Na2CrO4 和 Ag2CrO4 浊液中加入 Na2S，若产生黑色沉淀， 则说明 Ag2S 溶解度较小，丁正确。②依题意，在其饱和溶液中存在沉淀溶解平衡： Ag2CrO4 2Ag++ 2 4CrO  ，Ag2S 2Ag++S2-，     2 4 2 CrO S c c   =     sp 2 4 sp 2 Ag CrO Ag S K K = 12 50 1.12 10 6.69 10     ≈1.7×1037。溶度积 只与温度有关，温度不变，溶度积常数不变。加入少量 AgNO3 溶液，仍然是饱和溶液，故两种阴离子浓 度之比不变。 （4）CrCl3 水解的离子方程式为 Cr3++3H2O Cr(OH)3+3H+，水解反应吸热，加热促进 CrCl3 水解，生 成的氯化氢挥发出来，最终生成 Cr(OH)3。灼烧 Cr(OH)3 生成 Cr2O3，故最终固体为 Cr2O3。氯离子不水 解，铬离子水解，导致    3 Cl Cr c c   >3。类似氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混合产生氢氧化铝，CrCl3 溶液和 NaCrO2 溶液混合生成 Cr(OH)3，离子方程式为 Cr3++3 2CrO +6H2O 4Cr(OH)3↓。 （5）①H2CrO4 H++ 4HCrO ， 4HCrO H++ 2 4CrO  ，故 Ka2=       2 4 4 H CrO HCrO c c c     。② 4HCrO 水解的离 子方程式为 4HCrO +H2O H2CrO4+OH-，Kh= W a1 K K = 14 0.74 1.0 10 1.0 10     =1.0×10-13.26<1.0×10-6.49，所以， 4HCrO 以 电离为主，KHCrO4 溶液呈酸性。 （6）水解平衡常数只与温度有关，温度不变时水解平衡常数相等。它们之间的关系为 =bc ef a d 。 1．（2020·江苏高考真题）实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。 其主要实验流程如下： （3）除杂：向“还原”后的滤液中加入 NH4F 溶液，使 Ca2+转化为 CaF2 沉淀除去。若溶液的 pH 偏低、将会 导致 CaF2 沉淀不完全，其原因是___________[   -9 sp 2CaF =5.3 10K  ， -4 a (HF)=6.3 10K  ]。 【答案】（3）pH 偏低形成 HF，导致溶液中 F-浓度减小，CaF2 沉淀不完全。 【解析】（3）向“还原”后的滤液中加入 NH4F 溶液，使 Ca2+转化为 CaF2 沉淀，Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-)，当 Ca2+完全沉淀（某离子浓度小于 1×10-5mol/L 表明该离子沉淀完全）时，溶液中 c(F-)至少为 9 5 5.3 10 1 10     mol/L= 5.3 ×10-2mol/L；若溶液的 pH 偏低，即溶液中 H+浓度较大，H+与 F-形成弱酸 HF， 导致溶液中 c(F-)减小，CaF2 沉淀不完全，故答案为：pH 偏低形成 HF，导致溶液中 F-浓度减小，CaF2 沉淀不完全。 2．[2019 新课标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)

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