第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 (解析版)

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第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 (解析版)

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沉淀溶解平衡
【核心素养分析】
1.变化观念与平衡思想:认识难溶电解质的溶解平衡有一定限度,是可以调控的。能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡,并运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:知道可以通过分析、推理等方法认识难溶电解质的溶解平衡的本质特征、建立模型。能运用模型解释难溶电解质的溶解平衡的移动,揭示现象的本质和规律。
3.科学探究与创新意识:能发现和提出有关难溶电解质的溶解平衡的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行沉淀转化等实验探究。
【目标导航】
1.能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
2. 能进行溶液pH的简单计算,能正确测定溶液pH,能调控溶液的酸碱性。能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
3. 能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。
【重难点精讲】
一、沉淀溶解平衡
【思考与讨论】参考答案:
(1)通常说的难溶物是指在常温下,其溶解度小于0.01g,并不是完全不溶。
(2)生成AgCI沉淀的离子反应是指进行到一定限度,并不能完全进行到底,此时溶液中还有Ag+和Cl-。
1.难溶、可溶、易溶界定:
20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
2.沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的概念:在一定温度下,当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时,溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。
(2)沉淀溶解平衡的建立
固体溶质溶液中的溶质
(3)沉淀溶解平衡的特点:逆、等、定、动、变(适用平衡移动原理)
二、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
①浓度:加水稀释,平衡向沉淀溶解的方向移动;
②温度:绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向沉淀溶解的方向移动;
③同离子效应:向平衡体系中加入难溶电解质溶解产生的离子,平衡向生成沉淀的方向移动;
④其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时,平衡向沉淀溶解的方向移动。
3.实例: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 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
三、溶度积常数及其应用
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-),式中的浓度是任意时刻的浓度
应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解(1)Qc>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出(2)Qc=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态(3)Qc2.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
①浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
②温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。
③其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
【易错提醒】(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关。
(2)溶液中离子浓度的变化只能使溶解平衡移动,并不能改变溶度积。
(3)沉淀的生成和溶解相互转化的条件是离子浓度的大小,改变反应所需的离子浓度,可使反应向着所需的方向转化。
(4)Ksp小的难溶电解质也能向Ksp大的难溶电解质转化,需看溶液中生成沉淀的离子浓度的大小。
四、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)调节pH法
如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+、CuO+2H+===Cu2++H2O。
(2)沉淀剂法:工业废水中以Na2S沉淀剂,使废水中的某些金属离子Cu2+、Hg2-,离子方程式为S2-+Cu2+=CuS↓、S2-+Hg2-=HgS↓。
【思考与讨论】参考答案:
(1)选择钡盐,因为Ksp(BaSO4)(2)可以增大所用沉淀剂的浓度。
2.沉淀的溶解
(1)酸溶解法
如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。
(2)盐溶液溶解法
【实验3-3】
实验装置
实验原理 氢氧化镁难溶于水,但与酸反应,溶于酸性溶液。NH4C1水解显酸性,能溶解氢氧化镁。Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O,Mg(OH)2+2NH4+=Mg2++2NH3 H2O
实验用品 蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液、氢氧化镁固体;试管、胶头滴管
实验步骤 分别向三支试管盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量蒸馏水、盐酸和氯化铵溶液,充分振荡,观察并记录现象
实验现象 氢氧化镁中加入蒸馏水沉淀量无明显减少;氢氧化镁中加入盐酸溶液,沉淀迅速完全溶解,得无色溶液;氢氧化镁中加入氯化铵溶液,沉淀完全溶解,得无色溶液。
实验结论 ①氢氧化镁溶于酸和酸性溶液。
实验说明 在含有难溶物氢氧化镁的溶液中存在溶解平衡,加入酸或酸性溶液能促进沉淀的溶解。加入能与沉淀溶解所产生的离子发生反应的试剂,生成挥发性物质或弱电解质而使溶解平衡向溶解的方向移动。
Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O、Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O。
【思考与讨论】参考答案:
(1)Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O、Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O
(2)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+20H-(aq),向其中加入盐酸,中和OH,使该沉淀溶解平衡向正反应方向移动,促进Mg(OH)2(s)的溶解;向其中加入NH4Cl溶液,NH和OH,反应使该沉淀溶解平衡向正反应方向移动,促进Mg(OH)2(s)的溶解。
(3)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)氯化银、碘化银、硫化银沉淀的转化
【实验3-4】
实验装置
实验原理 Ag++Cl=AgCl↓,AgCl+I-=AgI+Cl-,2AgI+S2-==Ag2S+2I-
实验用品 0.1mol/LAgNO3溶液、0.1mol/LNaCl溶液、0.1mol/LKI溶液、0.1mol/LNa2S溶液;试管、滴管。
实验步骤 ①向盛有2mL0.1mol/LNaCl溶液的试管中滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液,观察并记录现象。②振荡试管,然后向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液,观察并记录现象。③振荡试管,然后再向其中滴加8滴0.1mol/LNa2S溶液,观察并记录现象。
实验现象 ①NaCl溶液和AgNO3溶液混合产生白色沉淀。②向所得固液混合物中滴加KI溶液,沉淀颜色逐渐变成黄色。③再向所得固液混合物中滴加Na2S溶液,沉淀颜色逐渐变成黑色。
实验结论 ①溶解度由大到小的顺序为:AgCl>AgI>Ag2S[或Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),因沉淀类型不同通常不能比较Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)与Ksp(Ag2S)的大小]。②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀,且两者差别越大,转化越容易。
实验说明 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时,与多个沉淀均相关的离子(如Ag+)不能过量。
(2)氢氧化镁、氢氧化铁沉淀的转化
【实验3-5】
实验装置
实验原理 Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,3Mg(OH)2+2Fe3+=3Mg2++2Fe(OH)3
实验用品 0.1mol/LMgCl2溶液、0.1mol/LFeCl3溶液、2mol/LNaOH溶液;试管、量筒、胶头滴管。
实验步骤 (1)向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2 4滴2mol/LNaOH溶液,观察并记录现象。(2)向上述试管中滴加4滴0.1mol/L FeCl3溶液,静置,观察并记录现象。
实验现象 MgCl2溶液中加入NaOH得到白色沉淀,再加入FeCl3后,沉淀逐渐变为红褐色。
实验结论 ①溶解度由大到小的顺序为:Mg(OH)2>Fe(OH)3(因沉淀类型不同通常不能比较两者Ksp的大小)。②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀,且两者差别越大,转化越容易。
实验说明 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时,与多个沉淀均相关的离子(如OH-)不能过量。
(3)实质:沉淀溶解平衡的移动。
①NaCl溶液AgClAgIAg2S,则溶解度:AgCl>AgI>Ag2S。
②MgCl2溶液Mg(OH)2Fe(OH)3,则溶解度:Mg(OH)2>Fe(OH)3。
(4)规律
一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
(5)应用
锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为CaSO4+CO===CaCO3+SO。
矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为ZnS+Cu2+===CuS+Zn2+。
【易错提醒】(1)沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程,属于物理变化,但遵循勒夏特列原理。
(2)沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
(3)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。
(4)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶物,不能直接根据Ksp的大小来确定其溶解能力的大小,需通过计算转化为溶解度。
【典题精练】
考点1、考查沉淀溶解平衡的特点及其影响因素
例1.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是
A.平衡时沉淀生成和溶解的速率都等于零
B.难溶于水,溶液中不存在和
C.向沉淀溶解平衡体系中加入固体,的不变
D.升高温度,的溶解度不变
【解析】A.平衡时AgBr沉淀生成和溶解的速率相都等且不等于零,沉淀溶解平衡属于动态平衡,故A错误;B.AgBr难溶于水,但溶液中仍存在和离子,其浓度很小,故B错误;C.只与难溶电解质的性质和温度有关,温度不变,不变,故C正确;
D.温度升高,AgBr的溶解度增大,故D错误;故答案:C。
【答案】C
【易错提醒】(1)AgBr===Ag++Br-表示的是AgCl的电离方程式,而AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq)表示的是AgCl的沉淀溶解平衡表达式。
(2)沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程,属于物理变化,但遵循勒夏特列原理。
(3)沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
(4)难溶电解质不一定是弱电解质,如BaSO4、AgCl等都是强电解质。
(5)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。
(6)AgBr的澄清饱和溶液,加水稀释沉淀溶解平衡正移,但离子浓度减小,而AgBr悬浊液,加水稀释,平衡正移,但c(Ag+)和c(Br-)不变。
考点2、考查溶度积常数的概念及影响因素
例2.下列说法中,正确的是
A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解均停止
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.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
【解析】A.沉淀溶解平衡是动态平衡,难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解均仍在进行,但沉淀和溶解速率相同,A项错误;B.Ksp可用来判断相同类型化合物在水中溶解度的大小,同类型的沉淀,Ksp越小在水中的溶解能力一定越弱,但化合物的类型不同,就不能进行直接判断,B项错误;C.Ksp的大小只与难溶电解质的性质和温度有关,C项正确;D.溶度积常数受温度影响, D项错误;选C。
【答案】C
【名师点睛】本题涉及难溶电解质的溶解度和溶度积常数两个概念,解题时要注意两个概念的区别和联系。注意溶度积常数只和温度有关,温度不变,Ksp不变。溶解度则随沉淀溶解平衡的移动而改变,不仅和温度有关,还和影响平衡的离子浓度有关。
考点3、考查沉淀溶解平衡的应用
例3.往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸去除,下列叙述中正确的是
A.温度升高,Na2CO3溶液的Kw和c(H+)均会增大
B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(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(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+(aq)
【解析】A.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错误;B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),B错误;C.CaCO3与盐酸反应生成可溶性的氯化钙、水和二氧化碳,CaSO4与盐酸不满足复分解反应发生的条件,与酸性强、弱无关,C错误;D.硫酸钙沉淀转化为碳酸钙沉淀的的离子方程式为CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq),D正确;故选D。
【答案】D
【易错提醒】(1)沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程,属于物理变化,但遵循勒夏特列原理。
(2)沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
(3)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。
考点4 考查溶度积常数的相关计算及应用
例4.一定温度下,两种钙盐的沉淀溶解平衡曲线如图所示(,p表示以10为底的负对数)。已知:相同温度下,碳酸钙比硫酸钙更难溶。下列说法错误的是
A.该温度下,
B.欲使反应正向进行,需满足
C.欲使c点移动到b点,可向c点的饱和溶液中加入适量固体
D.生活中,用饱和碳酸钠溶液浸泡硫酸钙后的滤液中一定存在
【解析】相同温度下,CaCO3比CaSO4更难溶,则X曲线代表CaSO4的沉淀溶解平衡曲线,Y曲线代表CaCO3的沉淀溶解平衡曲线;由X曲线可得Ksp(CaSO4)=10-5,由Y曲线可得Ksp(CaCO3)=10-8。
【解析】A.根据分析,该温度下Ksp(CaCO3)=10-8,A项正确;B.反应CaSO4+ CaCO3+的平衡常数K=====103,欲使反应CaSO4+ CaCO3+正向进行,需满足<103,B项错误;C.c点存在的沉淀溶解平衡为CaCO3(s) Ca2+(aq)+(aq),向c点的饱和溶液中加入适量CaCl2固体,Ca2+浓度增大,平衡逆向移动,浓度减小,Ksp(CaCO3)不变,可使c点移动到b点,C项正确;D.生活中用饱和碳酸钠溶液浸泡硫酸钙可发生沉淀的转化生成CaCO3,滤液中为CaCO3的饱和溶液,一定存在,D项正确;答案选B。
【答案】B
【规律总结】(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+)=c(Cl-)= mol·L-1。
(2)已知溶度积溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a mol·L-1。
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沉淀溶解平衡
【核心素养分析】
1.变化观念与平衡思想:认识难溶电解质的溶解平衡有一定限度,是可以调控的。能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡,并运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:知道可以通过分析、推理等方法认识难溶电解质的溶解平衡的本质特征、建立模型。能运用模型解释难溶电解质的溶解平衡的移动,揭示现象的本质和规律。
3.科学探究与创新意识:能发现和提出有关难溶电解质的溶解平衡的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行沉淀转化等实验探究。
【目标导航】
1.能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
2. 能进行溶液pH的简单计算,能正确测定溶液pH,能调控溶液的酸碱性。能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
3. 能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。
【重难点精讲】
一、沉淀溶解平衡
【思考与讨论】参考答案:
(1)通常说的难溶物是指在常温下,其溶解度小于0.01g,并不是完全不溶。
(2)生成AgCI沉淀的离子反应是指进行到一定限度,并不能完全进行到底,此时溶液中还有Ag+和Cl-。
1.难溶、可溶、易溶界定:
20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
2.沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的概念:在一定温度下,当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时,溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。
(2)沉淀溶解平衡的建立
固体溶质溶液中的溶质
(3)沉淀溶解平衡的特点:逆、等、定、动、变(适用平衡移动原理)
二、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
①浓度:加水稀释,平衡向沉淀溶解的方向移动;
②温度:绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向沉淀溶解的方向移动;
③同离子效应:向平衡体系中加入难溶电解质溶解产生的离子,平衡向生成沉淀的方向移动;
④其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时,平衡向沉淀溶解的方向移动。
3.实例: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 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
三、溶度积常数及其应用
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-),式中的浓度是任意时刻的浓度
应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解(1)Qc>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出(2)Qc=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态(3)Qc2.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
①浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
②温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。
③其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
【易错提醒】(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关。
(2)溶液中离子浓度的变化只能使溶解平衡移动,并不能改变溶度积。
(3)沉淀的生成和溶解相互转化的条件是离子浓度的大小,改变反应所需的离子浓度,可使反应向着所需的方向转化。
(4)Ksp小的难溶电解质也能向Ksp大的难溶电解质转化,需看溶液中生成沉淀的离子浓度的大小。
四、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)调节pH法
如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+、CuO+2H+===Cu2++H2O。
(2)沉淀剂法:工业废水中以Na2S沉淀剂,使废水中的某些金属离子Cu2+、Hg2-,离子方程式为S2-+Cu2+=CuS↓、S2-+Hg2-=HgS↓。
【思考与讨论】参考答案:
(1)选择钡盐,因为Ksp(BaSO4)(2)可以增大所用沉淀剂的浓度。
2.沉淀的溶解
(1)酸溶解法
如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。
(2)盐溶液溶解法
【实验3-3】
实验装置
实验原理 氢氧化镁难溶于水,但与酸反应,溶于酸性溶液。NH4C1水解显酸性,能溶解氢氧化镁。Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O,Mg(OH)2+2NH4+=Mg2++2NH3 H2O
实验用品 蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液、氢氧化镁固体;试管、胶头滴管
实验步骤 分别向三支试管盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量蒸馏水、盐酸和氯化铵溶液,充分振荡,观察并记录现象
实验现象 氢氧化镁中加入蒸馏水沉淀量无明显减少;氢氧化镁中加入盐酸溶液,沉淀迅速完全溶解,得无色溶液;氢氧化镁中加入氯化铵溶液,沉淀完全溶解,得无色溶液。
实验结论 ①氢氧化镁溶于酸和酸性溶液。
实验说明 在含有难溶物氢氧化镁的溶液中存在溶解平衡,加入酸或酸性溶液能促进沉淀的溶解。加入能与沉淀溶解所产生的离子发生反应的试剂,生成挥发性物质或弱电解质而使溶解平衡向溶解的方向移动。
Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O、Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O。
【思考与讨论】参考答案:
(1)Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O、Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O
(2)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+20H-(aq),向其中加入盐酸,中和OH,使该沉淀溶解平衡向正反应方向移动,促进Mg(OH)2(s)的溶解;向其中加入NH4Cl溶液,NH和OH,反应使该沉淀溶解平衡向正反应方向移动,促进Mg(OH)2(s)的溶解。
(3)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)氯化银、碘化银、硫化银沉淀的转化
【实验3-4】
实验装置
实验原理 Ag++Cl=AgCl↓,AgCl+I-=AgI+Cl-,2AgI+S2-==Ag2S+2I-
实验用品 0.1mol/LAgNO3溶液、0.1mol/LNaCl溶液、0.1mol/LKI溶液、0.1mol/LNa2S溶液;试管、滴管。
实验步骤 ①向盛有2mL0.1mol/LNaCl溶液的试管中滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液,观察并记录现象。②振荡试管,然后向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液,观察并记录现象。③振荡试管,然后再向其中滴加8滴0.1mol/LNa2S溶液,观察并记录现象。
实验现象 ①NaCl溶液和AgNO3溶液混合产生白色沉淀。②向所得固液混合物中滴加KI溶液,沉淀颜色逐渐变成黄色。③再向所得固液混合物中滴加Na2S溶液,沉淀颜色逐渐变成黑色。
实验结论 ①溶解度由大到小的顺序为:AgCl>AgI>Ag2S[或Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),因沉淀类型不同通常不能比较Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)与Ksp(Ag2S)的大小]。②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀,且两者差别越大,转化越容易。
实验说明 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时,与多个沉淀均相关的离子(如Ag+)不能过量。
(2)氢氧化镁、氢氧化铁沉淀的转化
【实验3-5】
实验装置
实验原理 Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,3Mg(OH)2+2Fe3+=3Mg2++2Fe(OH)3
实验用品 0.1mol/LMgCl2溶液、0.1mol/LFeCl3溶液、2mol/LNaOH溶液;试管、量筒、胶头滴管。
实验步骤 (1)向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2 4滴2mol/LNaOH溶液,观察并记录现象。(2)向上述试管中滴加4滴0.1mol/L FeCl3溶液,静置,观察并记录现象。
实验现象 MgCl2溶液中加入NaOH得到白色沉淀,再加入FeCl3后,沉淀逐渐变为红褐色。
实验结论 ①溶解度由大到小的顺序为:Mg(OH)2>Fe(OH)3(因沉淀类型不同通常不能比较两者Ksp的大小)。②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀,且两者差别越大,转化越容易。
实验说明 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时,与多个沉淀均相关的离子(如OH-)不能过量。
(3)实质:沉淀溶解平衡的移动。
①NaCl溶液AgClAgIAg2S,则溶解度:AgCl>AgI>Ag2S。
②MgCl2溶液Mg(OH)2Fe(OH)3,则溶解度:Mg(OH)2>Fe(OH)3。
(4)规律
一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
(5)应用
锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为CaSO4+CO===CaCO3+SO。
矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为ZnS+Cu2+===CuS+Zn2+。
【易错提醒】(1)沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程,属于物理变化,但遵循勒夏特列原理。
(2)沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
(3)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。
(4)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶物,不能直接根据Ksp的大小来确定其溶解能力的大小,需通过计算转化为溶解度。
【典题精练】
考点1、考查沉淀溶解平衡的特点及其影响因素
例1.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是
A.平衡时沉淀生成和溶解的速率都等于零
B.难溶于水,溶液中不存在和
C.向沉淀溶解平衡体系中加入固体,的不变
D.升高温度,的溶解度不变
考点2、考查溶度积常数的概念及影响因素
例2.下列说法中,正确的是
A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解均停止
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.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
考点3、考查沉淀溶解平衡的应用
例3.往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸去除,下列叙述中正确的是
A.温度升高,Na2CO3溶液的Kw和c(H+)均会增大
B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(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(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+(aq)
考点4 考查溶度积常数的相关计算及应用
例4.一定温度下,两种钙盐的沉淀溶解平衡曲线如图所示(,p表示以10为底的负对数)。已知:相同温度下,碳酸钙比硫酸钙更难溶。下列说法错误的是
A.该温度下,
B.欲使反应正向进行,需满足
C.欲使c点移动到b点,可向c点的饱和溶液中加入适量固体
D.生活中,用饱和碳酸钠溶液浸泡硫酸钙后的滤液中一定存在
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