2020版高中化学第3章第3节第1课时沉淀溶解平衡与溶度积学案（含解析）鲁科版

2020版高中化学第3章第3节第1课时沉淀溶解平衡与溶度积学案（含解析）鲁科版

第1课时　沉淀溶解平衡与溶度积[核心素养发展目标]　1.变化观念与平衡思想：知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡。2.证据推理与模型认知：知道溶度积的意义，建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反应进行方向的思维模型。一、沉淀溶解平衡及其影响因素1．沉淀溶解平衡(1)实验探究在装有少量难溶的PbI2黄色固体的试管中，加入约3mL蒸馏水，充分振荡后静置。①若在上层清液中滴加浓的KI溶液，观察到的现象是上层清液中出现黄色沉淀。②由上述实验得出的结论是原上层清液中含有Pb2＋，PbI2在水中存在溶解平衡。(2)概念在一定温度下，沉淀溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，固体的质量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态称为沉淀溶解平衡。(3)表示方法PbI2沉淀溶解平衡可表示为PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)。(4)特征2．影响因素(1)实例分析已知溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH＞0，请分析当改变下列条件时，对该溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：条件改变移动方向[Mg2＋][OH－]加水正向移动不变不变升温正向移动增大增大加MgCl2(s)逆向移动增大减小n加盐酸正向移动增大减小加NaOH(s)逆向移动减小增大(2)外界条件对沉淀溶解平衡的影响①温度：升高温度，多数溶解平衡向溶解方向移动；少数溶解平衡向生成沉淀方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。②浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。③同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动。④反应离子：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解方向移动。(1)易溶电解质或难溶电解质的饱和溶液中存在溶解平衡，不饱和溶液中不存在溶解平衡。(2)影响难溶电解质溶解平衡的因素，除内因外，主要涉及温度、浓度(包括稀释、加入同种离子)等。例1　下列关于溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)的说法正确的是(　　)A．AgCl沉淀的生成和溶解同时在不断进行，且速率相等B．等物质的量的AgNO3和NaCl溶于水后，溶液中不存在Ag＋和Cl－C．只要向含有AgCl的饱和溶液中加入盐酸，一定会有沉淀生成D．“”说明AgCl没有完全电离，AgCl是弱电解质答案　A解析　沉淀溶解平衡是一个动态平衡，A项正确；沉淀溶解平衡存在，则肯定存在Ag＋和Cl－，B项错误；如果加入盐酸后溶液中Cl－的浓度小于原饱和溶液中的Cl－浓度，则不产生沉淀，C项错误；“”说明AgCl是极少部分溶解，但溶解部分完全电离，AgCl是强电解质，D项错误。考点　沉淀溶解平衡题点　沉淀溶解平衡与饱和溶液的特征思维启迪——难溶电解质溶解平衡与其电离平衡的区别(1)难溶电解质溶解平衡表示已溶溶质的离子与未溶溶质之间的平衡，是可逆过程，表达式需要注明状态，如Al(OH)3(s)Al3＋(aq)＋3OH－(aq)。(2)电离平衡是溶解的弱电解质分子与离子之间的转化达到的平衡状态。(3)难溶强电解质的电离不存在电离平衡，如BaSO4===Ba2＋＋SO；难溶弱电解质的电离，存在电离平衡，如Al(OH)3Al3＋＋3OH－。例2　Mg(OH)2固体在水中存在下列溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，欲减少Mg(OH)2固体的量，可以加入少量的(　　)A．NaOH固体B．NaCl固体nC．NaHSO4固体D．MgSO4固体答案　C解析　欲使Mg(OH)2减少，应使平衡右移，NaHSO4电离产生的H＋会使平衡体系中[OH－]减小，而使沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2固体的量减小。考点　沉淀溶解平衡题点　沉淀溶解平衡的综合思维启迪——难溶电解质在同离子溶液中溶解度不同相同温度下，Mg(OH)2在MgCl2溶液或NaOH溶液中的溶解度小于在水中的溶解度。二、溶度积常数1．概念在一定温度下，沉淀达到溶解平衡后的溶液为饱和溶液，其离子浓度不再发生变化，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫做溶度积常数(简称溶度积)，用Ksp表示。2．表达式AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)Ksp＝[An＋]m_[Bm－]n。如Fe(OH)3的Ksp＝[Fe3＋][OH－]3。3．意义Ksp的大小反映难溶电解质的溶解能力。(1)相同类型的难溶电解质，溶度积小的电解质，其溶解能力小。(2)不同类型的难溶电解质，溶度积小的电解质，其溶解能力不一定比溶度积大的溶解能力小。4．应用——沉淀生成与溶解的判断通过比较溶度积与溶液的浓度商Q的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：(1)Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。(2)Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。(3)Q②>③>④>⑤B．④>①>③>②>⑤C．⑤>④>②>①>③D．④>③>⑤>②>①答案　B解析　AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，[Cl－]或[Ag＋]越大，对AgCl的溶解抑制作用越大，AgCl的溶解度就越小。注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag＋或Cl－的浓度有关，而与溶液体积无关。①[Cl－]＝0.01mol·L－1，②[Cl－]＝0.04mol·L－1，③[Cl－]＝0.03mol·L－1，④[Cl－]＝0，⑤[Ag＋]＝0.05mol·L－1；Ag＋或Cl－浓度由小到大的顺序为④<①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序为④>①>③>②>⑤。考点　溶度积常数及其应用题点　难溶物在同离子溶液中的溶解题组三　溶度积及应用7．(2018·临川二中期中)下列说法正确的是(　　)A．难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解立即停止B．Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱C．Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关D．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的溶解能力相同答案　C解析　难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡，沉淀溶解平衡是动态平衡，沉淀和溶解的速率相同，故A项错误；Ksp可用来判断相同类型的化合物在水中的溶解度大小，但如果化合物的类型不同，一般不能直接进行判断，故B项错误；沉淀溶解平衡存在溶度积常数，Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关，故C项正确；相同温度下，AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解能力，因为在NaCl溶液中氯离子对氯化银的溶解起到抑制作用，故D项错误。考点　溶度积常数及其应用题点　溶度积的影响因素8．下列说法正确的是(　　)A．含有AgCl和AgI固体的悬浊液中[Ag＋]>[Cl－]＝[I－]B．25℃时，Cu(OH)2在水中的溶解度大于在Cu(NO3)2溶液中的溶解度C．在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体，[Ba2＋]增大D．25℃时，AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同n答案　B解析　Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，所以含AgCl和AgI固体的悬浊液中[Ag＋]>[Cl－]>[I－]，A项不正确；Cu(NO3)2溶液中含有Cu2＋，使Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)逆向移动，溶解度比在水中的小，B项正确；在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体，[SO]增大，沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动，[Ba2＋]减小，C项不正确；溶液中[Cl－]越大，AgCl的溶解度越小，D项不正确。考点　溶度积常数及其应用题点　难溶物在同离子溶液中的溶解9．常温下，在100mL0.01mol·L－1KCl溶液中，加入1mL0.01mol·L－1AgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl的Ksp＝1.8×10－10mol2·L－2)(　　)A．有AgCl沉淀析出B．无AgCl沉淀析出C．无法确定是否有AgCl沉淀析出D．有沉淀析出，但不是AgCl沉淀答案　A解析　由Q＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝×mol2·L－2≈1×10－6mol2·L－2＞Ksp，故应有AgCl沉淀析出。考点　溶度积常数及其应用题点　溶度积常数的应用——判断是否有沉淀生成10．室温时，M(OH)2(s)M2＋(aq)＋2OH－(aq)　　Ksp＝amol3·L－3，[M2＋]＝bmol·L－1时，溶液的pH等于(　　)A.lg()B.lg()C．14＋lg()D．14＋lg()答案　C解析　由Ksp＝[M2＋][OH－]2得[OH－]＝()mol·L－1，Kw＝[H＋][OH－]得[H＋]＝mol·L－1，pH＝－lg＝14＋lg()。考点　溶度积常数及其应用题点　溶度积常数的应用——计算氢氧化物开始沉淀与沉淀完全时的pH11．在BaSO4饱和溶液中加入少量的BaCl2溶液，产生BaSO4沉淀，若以Ksp表示BaSO4n的溶度积常数，则平衡后溶液中(　　)A．[Ba2＋]＝[SO]＝B．[Ba2＋][SO]>Ksp，[Ba2＋]＝[SO]C．[Ba2＋][SO]＝Ksp，[Ba2＋]>[SO]D．[Ba2＋][SO]≠Ksp，[Ba2＋]<[SO]答案　C解析　在BaSO4饱和溶液中加入少量的BaCl2溶液，平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)左移，则此时[Ba2＋]>[SO]；但由于温度未发生改变，所以溶液中[Ba2＋][SO]＝Ksp。考点　溶度积常数及其应用题点　溶度积常数的应用——计算饱和溶液中某种离子浓度12．某温度时，BaSO4在水中的溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)A．加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点C．d点无BaSO4沉淀生成D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp答案　C解析　A项，温度不变，加入Na2SO4会导致溶解平衡向左移动，但两离子浓度的乘积仍不变，仍在曲线上，不会由a点变到b点；B项，通过蒸发，水量减小，Ba2＋和SO浓度都增大，不可能由d点变到c点；C项，d点还没有形成饱和溶液，因此无BaSO4沉淀生成；D项，a点与c点的Ksp相等。考点　溶度积常数及其应用题点　沉淀溶解平衡曲线分析13．室温下用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为______时，铁离子刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1mol·L－1)。若上述过程不加H2O2n，则后果是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，原因是________________________________________________________________________。已知：化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp的近似值10－17mol3·L－310－17mol3·L－310－39mol4·L－4答案　Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋不能分离Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近解析　铁溶于稀硫酸生成Fe2＋，Fe2＋被双氧水氧化为Fe3＋。Ksp[Fe(OH)3]＝[Fe3＋][OH－]3＝10－39mol4·L－4，铁离子刚好完全沉淀时，[OH－]＝mol·L－1≈10－11.3mol·L－1，则[H＋]＝＝mol·L－1＝10－2.7mol·L－1，pH＝2.7；Ksp[Zn(OH)2]＝[Zn2＋][OH－]2＝10－17mol3·L－3，锌离子开始沉淀时，[OH－]＝mol·L－1＝10－8mol·L－1，则[H＋]＝＝mol·L－1＝10－6mol·L－1，pH＝6；Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近，若不加双氧水，沉淀Zn2＋的同时Fe2＋也会沉淀，从而使Zn2＋和Fe2＋不能分离。考点　溶度积常数及其应用题点　溶度积常数的应用——计算氢氧化物开始沉淀与沉淀完全时的pH14．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[CO]＝10－3mol·L－1，则Ca2＋是否沉淀完全？________(填“是”或“否”)。[已知[Ca2＋]≤10－5mol·L－1时可视为沉淀完全；Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9mol2·L－2](2)25℃时，Mg(OH)2饱和溶液________(填“能”或“不能”)使石蕊溶液变蓝色。(已知Ksp[Mg(OH)2]＝4.0×10－12mol3·L－3，lg5＝0.7)(3)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，该浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子。取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为________。[已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2，Ksp(AgI)＝8.5×10－17mol2·L－2]答案　(1)是　(2)能　(3)4.7×10－7解析　(1)根据Ksp(CaCO3)＝[Ca2＋][CO]＝4.96×10－9mol2·L－2，得[Ca2＋]＝mol·L－1＝4.96×10－6mol·L－1＜10－5mol·L－1，可视为沉淀完全。n(2)设Mg(OH)2饱和溶液的物质的量浓度为xmol·L－1，则4x3＝4.0×10－12，x＝1.0×10－4，[OH－]＝2.0×10－4mol·L－1，[H＋]＝mol·L－1＝5×10－11mol·L－1，pH＝－lg(5×10－11)＝11－lg5＝10.3。所以能使石蕊溶液变蓝色。(3)当AgCl开始沉淀时，溶液中＝＝＝≈4.7×10－7。考点　溶度积常数及其应用题点　溶度积相关计算的综合15．已知：25℃时Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12mol3·L－3，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2。(1)25℃，Ag2CrO4的溶解度________(填“大于”“小于”或“等于”)AgCl的溶解度。(2)在Cl－和CrO浓度都是0.100mol·L－1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积改变)时，AgCl和Ag2CrO4中_____先沉淀，当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中[Cl－]是_____mol·L－1。答案　(1)大于(2)AgCl　1.89×10－5解析　(1)25℃时，Ag2CrO4和AgCl饱和溶液的物质的量浓度分别为x、y。Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq)x 2xxAgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)yyy4x3＝9.0×10－12mol3·L－3，y2＝1.8×10－10mol2·L－2x＝mol·L－1＝×10－4mol·L－1y＝×10－5mol·L－1所以x>y，Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。(2)AgCl开始沉淀所需[Ag＋]＝＝mol·L－1＝1.8×10－9mol·L－1，Ag2CrO4开始沉淀所需[Ag＋]＝＝mol·L－1≈9.5×10－6mol·L－1，n因此，AgCl先沉淀。当Ag2CrO4开始沉淀时：[Ag＋]＝9.5×10－6mol·L－1此时，[Cl－]＝＝mol·L－1≈1.89×10－5mol·L－1。