2020届高考化学一轮复习难溶电解质的溶解平衡学案

2020届高考化学一轮复习难溶电解质的溶解平衡学案

难溶电解质的溶解平衡 基础过关 溶度积原理及其应用 ‎1．了解沉淀溶解平衡的本质 ‎⑴难溶电解质的溶解平衡 在一定重要条件下，当沉淀与溶解的速度相等时，便达到固体难溶电解质与溶液中离子间的平衡状态。例如：‎ BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)‎ ‎⑵溶度积：在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之乘积为一常数，称为溶度积常数，简称溶度积。用符号Ksp表示。‎ 对于AmBn型电解质来说，溶度积的公式是：Ksp=[An+]m[Bm+]n ① 溶度积与溶解度的关系 溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力，溶度积的大小与溶解度有关，它反映了物质的溶解能力。‎ ② 溶度积规则，可以判断溶液中沉淀的生成和溶解。‎ ③ 离子积Qc与溶度积Ksp的区别与联系 某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度的乘积Qc 当Qc＜Ksp时，为不饱和溶液；‎ 当Qc=Ksp时，为饱和溶液；‎ 当Qc＞Ksp时，为过饱和溶液。‎ ‎2. 了解沉淀转化的原理 ‎⑴沉淀的生成：可通过调节溶液PH或加入某些沉淀剂。‎ ‎⑵沉淀的溶解：‎ ‎①生成弱电解质。如生成弱酸、弱碱、水或微溶气体使沉淀溶解。难溶物的Ksp越大、生成的弱电解质越弱，沉淀越易溶解。如CuS、HgS、As2S3等Ksp太小即使加入浓盐酸也不能有效降低S2-的浓度使其溶解。‎ ‎②发生氧化还原反应，即利用发生氧化还原反应降低电解质离子浓度的方法使沉淀溶解。‎ ‎③生成难电离的配离子，指利用络合反应降低电解质离子浓度的方法使沉淀溶解。‎ ‎⑶沉淀的转化：把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程叫沉淀的转化。‎ 在含有沉淀的溶液中加入另一种沉淀剂，使其与溶液中某一离子结合成更难溶的物质，引起一种沉淀转变成另一种沉淀。例如：‎ CaSO4（s）+Na2CO3 = CaCO3（s）+Na2SO4‎ 在氯化银饱和溶液中,尚有氯化银固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？‎ 在氯化银饱和溶液中,尚有氯化银固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？‎ 加入物质 平衡移动方向 AgCl溶解度 溶液中C(Ag+)‎ 溶液中C(Cl－)‎ 发生变化的原因 ‎0.1mol·L－1HCl ‎0.1mol·L－1AgNO3‎ KNO3(s)‎ ‎0.1mol·L－1NH3·H2O H2O ‎【解析】AgCl（s）Ag+(aq) + Cl-(aq)‎ 加入物质 平衡移动方向 AgCl溶解度 溶液中C(Ag+)‎ 溶液中C(Cl－)‎ 发生变化的原因 ‎0.1mol·L－1HCl 向左 减小 减小 增大 同离子效应 ‎0.1mol·L－1AgNO3‎ 向左 减小 增大 减小 同离子效应 KNO3(s)‎ 向右 增大 增大 增大 盐效应 ‎0.1mol·L－1NH3·H2O 向右 增大 减小 增大 形成配合物 H2O 向右 不变 不变 不变 稀释作用 典型例题 ‎【例1】某温度下，分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液，金属阳离子浓度的辩护如图所示。据图分析，下列判断错误的是 A. ‎ B.加适量固体可使溶液由点变到点 C.两点代表的溶液中与乘积相等 D.、分别在、两点代表的溶液中达到饱和 解析：b、c两点金属阳离子的浓度相等，都设为x，，，则，，故，A正确；a点到b点的碱性增强，而溶解于水后显酸性，故B错；只要温度一定，就一定，故C正确；溶度积曲线上的点代表的溶液都已饱和，曲线左下方的点都不饱和，右上方的点都是，沉淀要析出，故D正确。‎ 答案：B ‎【例2】下列液体均处于‎25℃‎，有关叙述正确的是 A．某物质的溶液pH < 7，则该物质一定是酸或强酸弱碱盐 ‎ B．pH ＝ 4.5的番茄汁中c(H+)是pH ＝ 6.5的牛奶中c(H+)的100倍 C．AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同 D．pH ＝ 5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中，c(Na+) > c(CH3COO－)‎ 解析：某些强酸的酸式盐pH＜7，如NaHSO4，故A错；pH=4.5，c(H+)=10-4.5 mol·L-1，pH=6.5，其c(H+)=10-6.5 mol·L-1，故B正确；同浓度的CaCl2溶液的c(Cl-)是NaCl的两倍，它们对AgCl沉淀溶解平衡的抑制程度不同，故C错；混合溶液显酸性，则c(H+)>c(OH-)，根据电荷守恒，c(CH3COO-)>c(Na+)，故D错。‎ 答案：B 命题立意：综合考查了电解质溶液中的有关知识，包括盐类的水解、溶液的pH与c(H+)的关系、沉淀溶解平衡的移动和溶液中离子浓度大小的比较。‎ ‎【例3】下列各表述与示意图一致的是 A．图①表示‎25℃‎时，用0.1 mol·L－1盐酸滴定20 mL 0.1 mol·L－1 NaOH溶液，溶液的pH随加入酸体积的变化 B．图②中曲线表示反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)；ΔH < 0 正、逆反应的平衡常数K随温度的变化 C．图③表示10 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4 酸性溶液与过量的0.1 mol·L－1 H‎2C2O4溶液混合时，n(Mn2+) 随时间的变化 D．图④中a、b曲线分别表示反应CH2＝CH2 (g) + H2(g)CH3CH3(g)；ΔH< 0使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化 解析：酸碱中和在接近终点时，pH会发生突变，曲线的斜率会很大，故A错；正逆反应的平衡常数互为倒数关系，故B正确；反应是放热反应，且反应生成的Mn2+对该反应有催化作用，故反应速率越来越快，C错；反应是放热反应，但图像描述是吸热反应，故D错。‎ 答案：B 命题立意：综合考查了有关图像问题，有酸碱中和滴定图像、正逆反应的平衡常数图像，反应速率图像和能量变化图像。‎ ‎【例4】已知：‎25°C时，，。下列说法正确的是 ( ) ‎ A．‎25°C时，饱和溶液与饱和溶液相比，前者的大 B．‎25°C时，在的悬浊液加入少量的固体，增大 C．‎25°C时，固体在20ml0.01 mol·氨水中的比在20mL0.01mol· 溶液中的小 D．‎25°C时，在的悬浊液加入溶液后，不可能转化成为 答案 B 解析 Mg(OH)2的溶度积小，故其电离出的Mg2＋浓度要小一些，错；‎ A项， NH4＋ 可以结合Mg(OH)2电离出的OH－离子，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正 向移动，C(Mg2＋)增大，正确。‎ B项， Ksp仅与温度有关，故错；‎ D项，由于MgF2的溶度积更小，所以沉淀会向更难溶的方向进行，即可以生成MgF2沉淀，正确。‎ ‎【例5】（15分）已知：‎ ‎①‎25℃‎时弱电解质电离平衡数：Ka（CH3COOH）＝，Ka（HSCN）＝0.13；难溶电解质的溶度积常数：Kap（CaF2）＝‎ ‎②‎25℃‎时，mol·L-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c（HF）、c（F-）与溶液pH的变化关系，如下图所示：‎ 请根据以下信息回答下旬问题： 图2‎ ‎（1）‎25℃‎时，将20mL 0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液和20mL 0.10 mol·L-1HSCN溶液分别与20mL 0.10 mol·L-1NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为图2所示：‎ 反应初始阶段，两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 ，反应结束后所得两溶液中，c（CH3COO-） c（SCN-）（填“＞”、“＜”或“＝”）‎ ‎（2）‎25℃‎时，HF电离平衡常数的数值Ka ，列式并说明得出该常数的理由 。‎ ‎（3） mol·L-1HF溶液与 mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生。‎ 试题解析：‎ 给信息多，可以对信息进行初步分析，也可以根据问题再去取舍信息。‎ 信息分析：①HSCN比CH3COOH易电离，CaF2难溶。②F-PH=6,PH=0时以HF存在。‎ F-与HF总量不变。‎ 问题引导分析（解题分析与答案）：‎ ‎（1）相同的起始条件，只能是因为两种酸的电离度不同导致溶液中起始反应时H+‎ 浓度不同引起反应速率的不同。反应结束后，溶质为CH3COONa和NaSCN,因CH3COOH酸性弱于HSCN，故CH3COONa水解程度大，c（CH3COO-）＜c（SCN-）。‎ ‎ （2）HF电离平衡常数Ka= 【c（H+）* c（F-）】/ c（HF）,其中c（H+）、 c（F-）、 c（HF）都是电离达到平衡时的浓度，选择中间段图像求解。根据图像：PH=4时，c（H+）=10-4， c（F-）=1.6×10-3、 c（HF）=4.0×10-4。Ka=0.4×10-3。‎ ‎（3）PH=4.0，则c（H+）=10-4,此时：根据HF电离，产生的c（F-）=1.6×10-3，而溶 液中的c（Ca2+）=2.0×10-4。c2（F-）×c（Ca2+）=5.12×10-10，5.12×10-10大于Kap（CaF2）＝‎ ‎，此时有少量沉淀产生。‎ 教与学提示：‎ 本题比较全面地考察了电离平衡常数与溶解平衡常数的知识内容。要求学生会读图，要掌握平衡常数的表达式和含义：平衡时的溶液中的各种相关离子的浓度。要理解溶解平衡的含义：达到饱和溶液时的最大值，大于则沉淀析出，小于则不析出。明确平衡常数是随温度变化的，不随溶液中的离子浓度的实际值而发生变化。在平衡常数的教学中，可以设计一个关于化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数的专题，有比较，有触类旁通地系统地研究和学习平衡常数问题。‎ ‎26题再一次说明，平衡常数的题目不再只是说要考，而总是回避大题的内容。难点突破在高考复习中意义重大。也再一次说明，高考的热点往往和大学基础要求有联系。‎ ‎【例6】（15分）有A、B、C、D、E和F六瓶无色溶液，他们都是中学化学中常用的无机试剂。纯E为无色油状液体；B、C、D和F是盐溶液，且他们的阴离子均不同。现进行如下实验：‎ ‎①A有刺激性气味，用沾有浓盐酸的玻璃棒接近A时产生白色烟雾；‎ ‎②将A分别加入其它五中溶液中，只有D、F中有沉淀产生；继续加入过量A时，D中沉淀无变化，F中沉淀完全溶解；‎ ‎③将B分别加入C、D、E、F中，C、D、F中产生沉淀，E中有无色、无味气体逸出；‎ ‎④将C分别加入D、E、F中，均有沉淀生成，再加入稀HNO3，沉淀均不溶。‎ 根据上述实验信息，请回答下列问题：‎ （1） 能确定溶液是（写出溶液标号与相应溶质的化学式）：‎ （2） 不能确定的溶液，写出其标号、溶质可能的化学式及进一步鉴别的方法：‎ ‎【解析】(I)由题干表述可知A和E不是盐，又由纯E为无色油状液体，推知E为硫酸（③步操作进一步确定）；（II）由题干和①步操作可知A为氨水； (III)再由②步操作可知F中阳离子为Ag+发生的反应为：Ag＋＋NH3·H2O=AgOH↓＋NH4＋；AgOH＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O；而常见的盐中只有AgNO3可溶于水，故F为AgNO3；（IV）由③步操作可知B中阴离子应为CO32-,由于此无色无味的气体只能是CO2, B、C、D中能生成沉淀说明不能是HCO3-,而阳离子可是常见的K+、Na+、NH4+等待定（V）同样由②步操作D中能与氨水生成沉淀的无色溶液中常见的为阳离子为Mg2+或Al3+，而阴离子需待下步反应再确定；（VI）由④步操作生成的沉淀为可能为AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、H2SiO3(不合理)等，但限于题干所述中学常用试剂，则沉淀应为AgCl和BaSO4，才不溶于HNO3，一个是与AgNO3结合生成的沉淀，一个是与硫酸结合形成的沉淀，故C应该同时含有Ba2+和Cl-即，C为BaCl2,进而推出D中阴离子应该为SO42-，因为题干所述盐溶液中阴离子均不同，故D为Al2(SO4)3或MgSO4其他解析见答案 ‎【答案】(1)A NH3·H2O或NH3 ；E H2SO‎4 F AgNO‎3 C BaCl2‎ 若C作为不能确定的溶液，进一步鉴别的方法合理，同样给分 ‎（2）B Na2CO3或K2CO3 用洁净的铂丝蘸取少量B，在酒精灯火焰中灼烧，若焰色呈黄色则B为Na2CO3溶液；若透过蓝色钴玻璃观察焰色呈紫色，则B为K2CO3溶液 D Al2(SO4)3或MgSO4 取少量D，向其中滴加NaOH溶液有沉淀生成，继续滴加过量的NaOH溶液，若沉淀溶解，则D为Al2(SO4)3溶液，若沉淀不溶解，则D为MgSO4溶液 ‎【命题意图】考查学生的分析与综合能力，涉及到无机元素及其化合物的性质，离子反应，未知物的推断，物质的检验，常见物质量多与量少的反应不同，现象不同等，此题综合性强，难度大，区分度很好，是一道不可多得的经典好题！‎ ‎【点评】此题一改过去每年元素推断的通病，思维容量显著增大能力要求高，与2008年全国卷I理综28题有得一拼，比2009年的第29题出得高超一些，相比以前的无机推断显然有质的飞跃，看到命题人在进步！但是此题是不是一点瑕疵没有呢?x显然不是，例如本题条件很宽广，没太明显的限制条件，因而答案是丰富多彩的，这不会给阅卷者带来喜出望外，只会增加难度，不好统一评分标准，也就缺乏公平性！特别是B和C上就有争议，如B还可能是(NH4)2CO3，C还可能是BaBr2、BaI2等，当然限制一下沉淀颜色就排除了C的歧义！‎