资源简介

(共67张PPT)
第44讲 沉淀溶解平衡及图像分析
【课标指引】
1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化。
2.理解溶度积(Ksp)的含义,并能进行相关计算。
3.了解常见沉淀溶解平衡图像的形式,能分析沉淀溶解平衡图像,获取关键信息,解决相关问题。
4.利用沉淀溶解平衡原理,分析图像中离子浓度的关系、沉淀溶解平衡的移动方向并计算溶度积等。
考点一　沉淀溶解平衡及其应用
考点二　溶度积及其应用
目录索引
考点三　沉淀溶解平衡图像
素养发展进阶
考点一　沉淀溶解平衡及其应用
必备知识 梳理
1.沉淀溶解平衡
(1)概念:在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成________时,溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。
(2)影响沉淀溶解平衡的因素
①内因:难溶电解质本身的性质,这是决定因素。
②外因[以AgCl(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
加水稀释
加入少量AgNO3
通入HCl
通入H2S
饱和溶液
正向
增大
增大
增大
正向
不变
不变
不变
逆向
增大
减小
不变
逆向
减小
增大
不变
正向
减小
增大
不变
2.沉淀溶解平衡的应用
情境思考BaCO3不溶于水,为什么不能作钡餐
(1)沉淀的生成
①调节pH法:如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至7~8,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O═Fe(OH)3↓+3 。
②沉淀剂法:如用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为________________________。
Cu2++H2S══ CuS↓+2H+
(2)沉淀的溶解
①酸溶解法:用离子方程式表示难溶于水的CaCO3可溶于盐酸:CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O。
②盐溶液溶解法:用离子方程式表示Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液: ________________________________________________。
③氧化还原溶解法:如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸:3Ag2S+8HNO3(稀)═6AgNO3+2NO↑+3S+4H2O。
④配位溶解法:如AgCl溶于氨水,离子方程式为_________________________________________________。
AgCl+2NH3·H2O══[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
(3)沉淀的转化
①锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为_________________________________________。
②矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为_________________________________________。
关键能力 提升
考向1 沉淀溶解平衡及影响因素
例1溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH<0,下列有关说法正确的是(　　)
①升高温度,上述平衡逆向移动
②向上述溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子的浓度
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,向上述溶液中加入CaO,溶液的pH升高
⑤给上述溶液加热,溶液的pH升高
⑥向上述溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
⑦向上述溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
A.①⑥ B.①⑥⑦ C.②③④⑥ D.①②⑤⑦
A
解析 加入碳酸钠粉末会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错误;Ca(OH)2的溶度积较大,要除去溶液中的Ca2+,应将Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错误;加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,⑥正确;加入NaOH固体平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
C
考向2 沉淀溶解平衡的应用
例2(2023·广东深圳统考)龋齿是牙釉质溶解后病菌乘虚而入的结果。已知牙釉质的主要成分是羟基磷灰石,口腔中存在如下平衡:
氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石小。下列有关说法中不正确的是(　　)
A.一定条件下,羟基磷灰石可以转化为氟磷灰石
B.氟磷灰石可阻止龋齿的发生
C.使用添加NaF等氟化物的牙膏可以防治龋齿
D.当糖附着在牙齿上发酵时,会产生H+,所以多吃糖可以防治龋齿
D
解析 氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石小,添加NaF等氟化物的牙膏可以使羟基磷灰石转化为氟磷灰石,A正确;氟磷灰石溶解度更小,有利于生成更坚硬的牙齿保护层,可阻止龋齿的发生,B正确;根据氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石小,使用添加NaF等氟化物的牙膏可以使羟基磷灰石转化为氟磷灰石,防治龋齿,C正确;糖附着在牙齿上发酵时,会产生H+,根据Ca5(PO4)3OH(s)
5Ca2+(aq)+3 (aq)+OH-(aq),氢离子消耗氢氧根离子,使平衡正向移动,导致羟基磷灰石溶解,加重龋齿,D错误。
[对点训练2] 为研究沉淀的生成及转化,某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是(　　)
A.①浊液中存在平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq)
B.②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-
C.③中颜色变化说明有AgI生成
D.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
D
解析 A项,根据信息,白色沉淀是AgSCN,存在沉淀溶解平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),故说法正确;B项,取上层清液,加入Fe3+出现红色溶液,说明生成Fe(SCN)3,溶液中含有SCN-,故说法正确;C项,AgI是黄色沉淀,现象是产生黄色沉淀,说明有AgI产生,故说法正确;D项,可能是c(I-)·c(Ag+)>Ksp,出现沉淀,故说法错误。
考点二　溶度积及其应用
必备知识 梳理
1.溶度积和离子积
以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:
项目 溶度积 离子积
定义 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 Q
表达式 Ksp(AmBn)=________________,式中的浓度都是平衡浓度 Q(AmBn)=________________,式中的浓度都是任一时刻浓度
应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解 ①Q>Ksp:溶液过饱和,有_______析出 ②Q=Ksp:溶液饱和,处于_______状态 ③Qcm(An+)·cn(Bm-)
沉淀
平衡
未饱和
2.Ksp的影响因素
(1)内因:难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。
(2)外因:只受_______影响,与其他外界条件无关。绝大多数难溶电解质的溶解是________过程,升高温度,平衡向________方向移动,Ksp________。
温度
吸热
溶解
增大
关键能力 提升
考向1 溶度积大小的比较
例1分别进行下列操作,由现象得出的结论正确的是(　　)
选项 操作 现象 结论
A 将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中 出现黑色沉淀 Ksp(AgCl)>
Ksp(Ag2S)
B 向盛有2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴0.1 mol·L-1 KI溶液 先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀 Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)
C 向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液 固体变黑 Ksp(Ag2S)>
Ksp(AgI)
D 将H2S气体通入浓度均为0.01 mol·L-1的ZnSO4和CuSO4溶液中 先出现CuS黑色沉淀 Ksp(CuS)<
Ksp(ZnS)
D
解析 生成的硫化氢会与硝酸银溶液反应生成硫化银沉淀,没有沉淀的转化,无法判断Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2S)的大小,A错误;AgNO3溶液过量,KI直接与AgNO3反应,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小关系,B错误;溶度积常数大的物质能转化为溶度积常数小的物质,AgI悬浊液中滴入Na2S溶液,固体变黑,Ag2S与AgI虽属于不同类型的沉淀,但Ksp(Ag2S)与Ksp(AgI)相差较大,故可以直接比较大小,说明Ksp(Ag2S)[对点训练1] 25 ℃时,Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=6.3×10-36, Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列有关说法正确的是(　　)
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6.3×10-36 mol·L-1
C.向等物质的量浓度FeCl2、ZnCl2的混合溶液中加入少量Na2S,只有FeS沉淀生成
D.ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数为2.54×1011
D
(2)向0.10 mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色Cu(OH)2沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=________ mol·L-1(已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。若在0.10 mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度为________ mol·L-1。
5
2.2×10-8
0.20
[对点训练2] 已知:Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=2×10-20。
(1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH大于________。
(2)要使0.2 mol·L-1 CuSO4溶液中的Cu2+沉淀较为完全(即Cu2+浓度降低至原来的千分之一),则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液pH等于________。
5
6
考点三　沉淀溶解平衡图像
必备知识 梳理
1.两类沉淀溶解平衡图像
(1)沉淀溶解平衡——浓度图像
①典型示例(以某温度下AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线为例)
②图中点的变化及分析
a→c 曲线上变化,增大c(Br-)
d→c 加入AgNO3(忽略溶液体积变化)
c→a 曲线上变化,增大c(Ag+)
曲线上方的点表示有沉淀生成,曲线下方的点表示不饱和溶液,曲线上的点处于平衡状态 (2)沉淀溶解平衡——对数图像
类型①:正对数[lg c(M+)~lg c(R-)]曲线
以CuS、ZnS为例
曲线可 知信息 ①曲线上各点的意义:每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液
ZnS曲线:a点表示饱和溶液,c点表示不饱和溶液
CuS曲线:b点表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液
②计算Ksp:由曲线上面给定数据可以计算CuS、ZnS的Ksp
③比较Ksp大小:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
类型②:负对数[-lg c(M+)~-lg c(R-)]曲线
图像展示
2.沉淀滴定曲线
沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与沉淀剂加入量之间的关系曲线。如向10 mL 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1的Na2S溶液:
滴定曲线 曲线可知信息
①曲线上各点的意义:曲线上任一点(a、b、c点)都表示饱和溶液
②计算Ksp:由b点恰好完全反应可知c(Cu2+)=10-17.7,进而求出Ksp=10-17.7×10-17.7=10-35.4
③比较a、b、c三点水的电离程度大小
关键能力 提升
考向1 沉淀溶解平衡浓度图像分析
例1(2023·广东深圳外国语学校检测)已知MSO4和MCO3是两种难溶性盐。常温下两种物质的溶解度曲线如图所示,下列叙述错误的是(　　)
C
A.Ksp(MCO3)=9.0×10-10
B.c点的纵坐标为0.33
C.将1 L含1 mol MSO4的悬浊液中分散质完全转化为MCO3,需要加1 mol Na2CO3固体
[对点训练1] 在T ℃时,铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法中不正确的是(　　)
A.T ℃时,在Y点和Z点,Ag2CrO4的Ksp相等
B.向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C.T ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8
D.图中
C
考向2 沉淀溶解平衡对数图像
例2(2023·全国甲卷)下图为Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中达沉淀溶解平衡时的pM-pH关系图(pM=-lg[c(M)/(mol·L-1)];c(M)≤10-5 mol·L-1可认为M离子沉淀完全)。下列叙述正确的是(　　)
A.由a点可求得Ksp[Fe(OH)3]=10-8.5
B.pH=4时Al(OH)3的溶解度为 mol·L-1
C.浓度均为0.01 mol·L-1的Al3+和Fe3+可通过分步沉淀进行分离
D.Al3+、Cu2+混合溶液中c(Cu2+)=0.2 mol·L-1时二者不会同时沉淀
C
解析 本题通过图像考查难溶电解质的沉淀溶解平衡及Ksp的相关计算。
a点c(Fe3+)=10-2.5 mol·L-1,c(OH-)=10-12 mol·L-1,则Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-2.5×(10-12)3=10-38.5,A项错误。
pH=5时,c(Al3+)=10-6 mol·L-1,c(OH-)=10-9 mol·L-1, Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=10-6×(10-9)3=10-33;
pH=4时,c(Al3+)= mol·L-1=10-3 mol·L-1,B项错误。
根据溶液中离子被沉淀完全时c(M)≤10-5 mol·L-1,当Fe3+被沉淀完全时,有c(Fe3+)≤10-5 mol·L-1,由图中给出的曲线可得此时溶液的pH≈2.8,即c(OH-) ≈1.0×10-11.2 mol·L-1。对于浓度为0.01 mol·L-1的Al3+,若要生成Al(OH)3沉淀,由图中曲线可得pH≈3.6,即c(OH-)≈1.0×10-10.4 mol·L-1。显然,Fe3+被沉淀完全时的c(OH-)小于Al3+开始生成沉淀时的c(OH-),不能生成Al(OH)3沉
淀,因此将溶液的pH控制在2.8~3.6之间,可利用分步沉淀的方法将Al3+和Fe3+进行分离,C项正确。同理,对于Al3+和Cu2+的混合溶液,当Al3+被沉淀完全时,有c(Al3+)≤10-5 mol·L-1,对应溶液的pH≈4.6。此时根据图中曲线可得,Cu(OH)2在水中达沉淀溶解平衡时的c(Cu2+)≈0.1 mol·L-1;而混合溶液中的c(Cu2+)=0.2 mol·L-1,故此时反应物的浓度高于平衡时Cu2+的浓度,将会产生Cu(OH)2沉淀,即Al3+和0.2 mol·L-1的Cu2+可以共同产生沉淀,D项错误。
[对点训练2] (2023·全国乙卷)一定温度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
C
考向3 沉淀滴定曲线分析
例3(2022·湖南卷)室温时,用0.100 mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3溶液)的关系曲线如图所示[忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17]。
下列说法正确的是(　　)
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中I-的浓度为0.100 mol·L-1
C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀
D.b点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
C
解析 本题考查沉淀滴定曲线及相关计算和判断。
根据Ksp数据可知,Cl-、Br-、I-相同的溶液中,滴加AgNO3溶液,I-首先形成沉淀,A项错误;从图像可知,加入AgNO3溶液4.50 mL时Cl-、Br-、I-三种离子均已沉淀完全,0.100 mol·L-1×4.50×10-3 L=c×15.00×10-3 L×3,解得c=0.01 mol·L-1,B项错误;根据Ksp可知,Br-完全沉淀时c(Ag+)=5.4×10-8 mol·L-1,根据Ksp(AgCl)=1.8×10-10可知,c(Cl-)最大值为 mol·L-1 ≈3.3×10-3 mol·L-1,即Cl-已有部分沉淀,C项正确;当Cl-完全沉淀时, c(Ag+)=1.8×10-5 mol·L-1,代入AgBr、AgI的Ksp可得,Br-、I-浓度分别为3×10-8 mol·L-1和4.7×10-12 mol·L-1,则b点离子浓度:c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)> c(I-),D项错误。
[对点训练3] 常温下,向10 mL 0.10 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加0.10 mol·L-1 Na2S溶液,滴加过程中-lg c(Cu2+)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.Ksp(CuS)的数量级为10-34
B.曲线上a点溶液中,c(S2-)·c(Cu2+)>Ksp(CuS)
C.a、b、c三点溶液中,n(H+)和n(OH-)的积最小的为b点
D.c点溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)
D
素养发展进阶
进阶1练易错·避陷阱
1.(2023·广东广州二模)常温下,向含有CH3COOH、CuSO4、FeSO4的工业废水中逐滴加入NaOH溶液,pM随pH的变化关系如图所示[pM表示
或-lg c(Cu2+)或-lg c(Fe2+)]。
已知:Ka(CH3COOH)=10-4.8,Ksp[Cu(OH)2]=10-19.7。若溶液中离子浓度小于10-5 mol·L-1,认为该离子沉淀完全。下列说法不正确的是(　　)
B
A.线①表示-lg c(Cu2+)与pH的关系
B.pH=5时,溶液中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)
C.pH=7时,可认为Cu2+沉淀完全
D
进阶2 练热点·提素能
3.(2023·广东广州统考)常温下,CuS、FeS饱和溶液中阳离子M2+、阴离子S2-的浓度负对数关系如图所示。已知Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)= 6.3×10-36。下列说法中错误的是(　　)
D
A.FeS固体能用于去除工业废水中的Cu2+
B.线A代表FeS,q点可表示FeS的不饱和溶液
C.向线B代表的体系中加入少量Na2S固体,可实现由p点到q点的移动
D.向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,当两种沉淀共存时,
解析 FeS的溶度积比CuS的溶度积大,则FeS能转化为更难溶的CuS,故FeS固体能用于去除工业废水中的Cu2+,A正确;图像的横、纵坐标为阳离子、阴离子浓度的负对数,坐标值越大,离子浓度越小,故线A代表的难溶物的溶度积更大,故线A代表FeS,q点对于FeS来说,离子积小于溶度积,故可表示FeS的不饱和溶液,B正确;向线B代表的体系中加入少量Na2S固体,S2-浓度增大,CuS的溶解平衡逆向移动,Cu2+浓度减小,故不可实现由p点到q点的移动,C错误;向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,当两种沉淀共存时,
4.用0.100 mol·L-1 AgNO3溶液滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是(　　)
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1 Cl-,反应终点c移到a
D.相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动
C
进阶3 研真题·明考向
5.(2023·全国新课标卷)向AgCl饱和溶液(有足量AgCl固体)中滴加氨水,发生反应Ag++NH3 [Ag(NH3)]+和[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+。lg[c(M)/(mol·L-1)]与lg[c(NH3)/(mol·L-1)]的关系如下图所示(其中M代表Ag+、Cl-、[Ag(NH3)]+或[Ag(NH3)2]+)。
下列说法错误的是(　　)
A.曲线Ⅰ可视为AgCl溶解度随NH3浓度变化曲线
B.AgCl的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=10-9.75
C.反应[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常数K的值为103.81
D.c(NH3)=0.01 mol·L-1时,溶液中c([Ag(NH3)2]+)>c([Ag(NH3)]+)>c(Ag+)
A
解析 本题结合图像,考查难溶物AgCl及络合银离子的平衡移动、平衡常数计算等。
溶液中存在足量的AgCl固体,根据平衡移动原理,随着氨水的滴加AgCl溶解度逐渐增大,则Cl-浓度增大、Ag+浓度减小,[Ag(NH3)]+开始占优势,而随着氨水的滴加[Ag(NH3)2]+浓度会逐渐超过[Ag(NH3)]+,结合图像可知,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表[Ag(NH3)2]+、[Ag(NH3)]+、Ag+、Cl-。
曲线Ⅰ代表[Ag(NH3)2]+浓度随NH3浓度变化曲线,A错误;根据lg[c(NH3)/(mol·L-1)]=-1相关数据进行计算,AgCl的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=10-7.40×10-2.35=10-9.75,B正确;根据lg[c(NH3)/(mol·L-1)]=-1相关数据计算反应[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常数,可得
K= =103.81,C正确;c(NH3)=0.01 mol·L-1时,lg[c(NH3)/(mol·L-1)]=-2,溶液中c([Ag(NH3)2]+)>c([Ag(NH3)]+)>c(Ag+),D正确。
6.(2023·北京卷,14)利用平衡移动原理,分析一定温度下Mg2+在不同pH的Na2CO3体系中的可能产物。
已知:ⅰ.图1中曲线表示Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系。
图1
图2
C

展开更多......

收起↑