苏教版高中化学选择性必修1化学反应原理专题3第四单元基础课时22沉淀溶解平衡学案

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苏教版高中化学选择性必修1化学反应原理专题3第四单元基础课时22沉淀溶解平衡学案

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第四单元 沉淀溶解平衡
基础课时22 沉淀溶解平衡
学习任务 1.通过知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素,能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 2.通过知道溶度积的意义,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,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 3.通过学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题,并设计实验探究方案,进行沉淀转化等实验探究,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
一、沉淀溶解平衡原理
1.AgCl沉淀溶解平衡的建立
(1)分析AgCl的溶解过程:AgCl在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子的作用下,少量Ag+和Cl-脱离AgCl表面进入水中(溶解过程);另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引,回到AgCl表面析出(沉淀过程)。在一定温度下,当溶解和沉淀速率相等时,达到溶解平衡状态,体系中形成AgCl饱和溶液。
(2)AgCl溶于水的平衡方程式是AgCl(s) Cl-+Ag+,由于沉淀溶解之间的这种动态平衡的存在,决定了Ag+和Cl-的反应不能进行到底。
2.溶解平衡的概念与特征
(1)概念。
在一定温度下,当溶解速率和沉淀速率相等时,即建立了动态平衡,叫作沉淀溶解平衡。
(2)特征。
(3)反应完全的标志。
对于常量的化学反应来说,化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,沉淀就达完全。
3.难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
(2)外因:温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
(3)实例分析。
已知溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2++2OH-,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 c(Mg2+) c(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
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
(4)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其他: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。
【特别提醒】 大多数电解质溶解度随温度的升高而增大,但有许多例外,如Ca(OH)2,温度越高,溶解度越小。
 (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)由于BaSO4难溶,所以将BaSO4加入水中,溶液中无Ba2+和。 (×)
(2)难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡,即溶解和沉淀仍然同时进行着,只是v(溶解)=v(沉淀)。 (√)
(3)Ca(OH)2溶解放热,所以升温Ca(OH)2(s) Ca2++2OH-,溶解平衡逆向移动。 (√)
(4)含等物质的量的AgNO3与NaCl的溶液混合后,恰好完全生成AgCl沉淀,溶液中不存在Ag+和Cl-。 (×)
(5)当溶液中某离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,可视为该离子沉淀完全。 (√)
二、溶度积常数
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp,Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
2.表达式
AmBn(s) mAn++nBm-
Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
Fe(OH)3(s) Fe3++3OH-
Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)。
3.影响因素
溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。
4.应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
Q:离子积对于AmBn(s) mAn++nBm-任意时刻Qc=cm(An+)·cn(Bm-)。
(1)Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Qc如:以沉淀溶解平衡为例,要判断溶液中能否生成沉淀,可依据化学平衡常数与浓度商的关系,将溶液中的离子浓度之积与Ksp进行比较:
=Ksp 沉淀溶解平衡
>Ksp 生成沉淀
 (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)溶度积是沉淀溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积。 (×)
(2)溶度积受离子浓度大小的影响。 (×)
(3)Ksp小的溶解度一定小于Ksp大的。 (×)
(4)改变外界条件使溶解平衡正向移动,Ksp一定增大。 (×)
(5)可利用溶液混合后的Qc与Ksp的相对大小来判断溶液混合后是否有沉淀生成。 (√)
三、沉淀溶解平衡原理的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用。
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)沉淀的方法。
①调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节pH至7~8,可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下:。
②加沉淀剂法:如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀,也是分离、除去杂质常用的方法。
a.通入H2S除去Cu2+的离子方程式:H2S+Cu2+===CuS↓+2H+。
b.加入Na2S除去Hg2+的离子方程式:Hg2++S2-===HgS↓。
c.同离子效应法:增大溶解平衡中离子浓度,使平衡向沉淀的方向移动。
2.沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理。
根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。
(2)沉淀溶解的方法。
①酸溶解法:用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、、Ca(OH)2等。
如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,原因是:CaCO3在水中存在溶解平衡为,当加入盐酸后发生反应:降低,溶解平衡向溶解方向移动。
②盐溶液溶解法:Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为===Mg2++2NH3·H2O。
 (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好。 (×)
(2)为了减少BaSO4的损失,洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水。 (√)
(3)除废水中的某重金属离子如Cu2+、Hg2+时,常用Na2S等,是因为生成的CuS、HgS极难溶,使废水中Cu2+、Hg2+浓度降得很低。 (√)
(4)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸,是因为稀硫酸不与CaCO3反应。 (×)
(5)除去MgCl2溶液中的Fe2+,先加入双氧水,再加入MgO即可。 (√)
四、沉淀的转化
1.Ag+的沉淀物的转化实验探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化。
实验 操作
实验 现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀
化学 方程式 ===AgCl↓+NaNO3 AgCl+KI===AgI+KCl 2AgI+Na2S=== Ag2S+2NaI
(2)实验结论:AgCl沉淀转化为AgI沉淀,AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀,说明溶解度由小到大的顺序为Ag2S(3)理论分析:
AgCl(s) Ag++Cl- Ksp=1.8×10-10
AgI(s) Ag++I- Ksp=8.5×10-17
由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl的小得多。
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时,Q(AgI)>Ksp(AgI)导致AgCl溶解,AgI生成,离子方程式可表示为:I-+AgCl(s) AgI(s)+Cl-,K===≈2.1×106>1×105。
反应向正方向进行完全,即AgCl可转化为AgI沉淀。
2.沉淀转化的实质
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大,沉淀转化越容易。
3.沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢。
水垢CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq)
有关化学方程式:
CaSO4(s)+Na2CO3(aq) CaCO3(s)+Na2SO4(aq)、CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
(2)自然界中矿物的转化。
如原生铜硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝)
有关化学方程式:
ZnS(s)+CuSO4(aq) CuS(s)+ZnSO4(aq),
PbS(s)+CuSO4(aq) CuS(s)+PbSO4(s)。
(3)工业废水处理。
工业废水处理过程中,重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2+的离子方程式:
FeS(s)+Hg2+ HgS(s)+Fe2+。
 (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的。 (×)
(2)向AgCl沉淀中加入KI溶液,由白色沉淀转变成黄色沉淀,是由于Ksp(AgI)(3)可用FeS除去废水中的Hg2+、Ag+等,是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶。 (√)
(4)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2,可将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中,振荡,可观察到沉淀由白色变为红褐色。 (√)
(5)溶解度小的沉淀不能转化为溶解度比其大的沉淀。 (×)
溶度积的计算及应用
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力,对于同一难溶电解质来说,Ksp只与温度有关。利用Ksp分离或除去溶液中某种离子,在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用。
[问题1] 沉淀开始时pH的计算:
已知25 ℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20,计算向硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液至pH是多少时,才开始生成沉淀(忽略溶液体积变化)
提示:Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=2×c2(OH-)=2.0×10-20,c(OH-)=10-10 mol·L-1,c(H+)===10-4 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg 10-4=4。
[问题2] 沉淀完全时pH的计算:
已知25 ℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17,计算向 ZnCl2溶液中加入氢氧化钠稀溶液至pH是多少时,溶液中Zn2+沉淀完全(忽略溶液体积变化)
提示:Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-5×c2(OH-)=1.0×10-17,c(OH-)=10-6 mol·L-1,c(H+)===10-8,pH=-lg c(H+)==8。
溶度积的应用
(1)比较难溶电解质在水中的溶解能力
①对于相同类型的难溶电解质,Ksp越大,在水中的溶解能力越强。
②对于不同类型的难溶电解质,Ksp差距不大时Ksp不能直接作为比较依据。如25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,虽然Mg(OH)2的Ksp较小,但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。
(2)计算饱和溶液中某种离子的浓度
如已知25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,可根据Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=1.8×10-10计算AgCl饱和溶液中的c(Ag+)或c(Cl-)。
(3)判断给定条件下沉淀能否生成或溶解
比较溶度积Ksp与溶液中有关离子的浓度幂之积Qc(离子积)的相对大小。
①Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出;
②Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
③Qc<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出。
【特别提醒】 (1)离子积Qc与溶度积Ksp的表达式相同,但意义不同。Qc表达式中离子浓度是任意时刻的,所以其数值不定;但对某一难溶电解质,在一定温度下,Ksp为定值。
(2)Ksp与物质的量浓度无关;与温度有关。
1.Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平衡:Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq),在常温下,Ksp=2×10-20。某CuSO4溶液中,c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液加入碱来调节pH,使溶液的pH大于(  )
A.2   B.3   C.4   D.5
D [在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,则Qc=c(Cu2+)·c2(OH-)>Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,所以c2(OH-)>,c(OH-)>10-9 mol·L-1,故应调节pH大于5。]
2.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(  )
A.Cl-、Br-、
、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、
D.Br-、、Cl-
C [要产生AgCl沉淀,c(Ag+)>mol·L-1=1.56×10-8 mol·L-1;要产生AgBr沉淀,c(Ag+)> mol·L-1=7.7×10-11 mol·L-1;要产生Ag2CrO4,需>Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12,即c(Ag+)> mol·L-1=;显然产生沉淀的顺序为Br-、Cl-、。]
1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是(  )
A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解
B [A项,反应开始时,各离子的浓度没有必然的关系;C项,沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度保持不变,但不一定相等;D项,沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,由于固体的浓度为常数,且溶液已达饱和故平衡不发生移动。]
2.下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是(  )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,的Ksp减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp一定减小
C.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp一定增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
D [温度不变,溶度积常数不变,故A项不正确,D项正确;大多数的难溶物随温度升高,Ksp增大,但也有少数物质相反,如Ca(OH)2,故B、C项均不正确。]
3.已知在Ca3(PO4)2饱和溶液中,c(Ca2+)==1.58×10-6 mol·L-1,则的 Ksp为(  )
A.2.0×10-29   B.3.2×10-12
C.6.3×10-18   D.5.1×10-27
A [Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在溶解平衡:,c(Ca2+)==1.58×10-6 mol·L-1,则的Ksp=(2.0×10-6)3×(1.58×10-6)2≈2.0×10-29,A项正确。]
4.T ℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-38。此温度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3,可以边搅拌边加入一种试剂,这种试剂是(  )
A.CuO   B.NaOH溶液
C.氨水   D.CuSO4溶液
A [根据溶度积常数可知氢氧化铜的溶度积大于氢氧化铁的溶度积,因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3,可加入氢氧化铜粉末,CuO或CuCO3,通过调节溶液的pH,促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去,且不引入新的杂质,本题选A。]
基础课时固基练(22) 沉淀溶解平衡
1.下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是(  )
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
B.沉淀溶解平衡过程是可逆的
C.在平衡状态时,v(溶解)=v(沉淀)=0
D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
B [无论是难溶电解质还是易溶电解质,都可存在沉淀溶解平衡过程,A项错误;沉淀溶解平衡过程是可逆的,B项正确;沉淀溶解达平衡状态时,v(溶解)=v(沉淀)≠0,C项错误;沉淀溶解过程达到平衡时,溶液也达到饱和状态,D项错误。]
2.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是(  )
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl沉淀的溶解度不变
C [难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止,但溶解速率和生成速率相等,A错误;没有绝对不溶的物质,B错误;温度越高,一般物质的溶解度越大,C正确;向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体,使溶解平衡左移,AgCl的溶解度减小,D错误。]
3.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s) Ca2++2OH-。下列说法正确的是(  )
A.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
B.给溶液加热,溶液的pH降低
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量减小
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
B [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,A错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,B正确;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,C错误;加入NaOH固体平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,D错误。]
4.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,沉淀生成和溶解立即停止
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
C [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,沉淀生成和溶解的速率相同,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,就不能直接进行判断,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。]
5.常温下,Ksp(PbI2)=8.5×10-9。取适量黄色PbI2粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中加入少量KI,测得c(I-)=1.0×10-2 mol·L-1。下列说法正确的是(  )
A.Ksp(PbI2)减小
B.溶液中c(I-)减小
C.产生黄色沉淀
D.溶液中c(Pb2+)=8.5×10-7 mol·L-1
C [常温下,Ksp(PbI2)=8.5×10-9。取适量黄色PbI2粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中,Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·c2(I-)=4c3(Pb2+)=8.5×10-9,c(Pb2+)≈1.3×10-3 mol·L-1,c(I-)≈2.6×10-3 mol·L-1。在滤液中加入少量KI,测得c(I-)=1.0×10-2 mol·L-1,则若产生PbI2沉淀,Pb2+的最小浓度c(Pb2+)= mol·L-1=8.5×10-5 mol·L-1<1.3×10-3 mol·L-1,所以溶液中一定会产生PbI2黄色沉淀。Ksp(PbI2)只与温度有关,温度不变,其值不变,A项错误;溶液中c(I-)明显增大了,B项错误;产生黄色沉淀,C项正确;溶液中c(Pb2+)=8.5×10-5 mol·L-1,D项错误。]
6.已知在pH为4~5的环境中,Cu2+、Fe2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右,再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO),充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子,下述方法中可行的是(  )
A.向溶液中通入Cl2,再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5
B.向溶液中通入H2S使Fe2+沉淀
C.向溶液中通入Cl2,再通入NH3,调节pH为4~5
D.加入纯Cu将Fe2+还原为Fe
A [根据题干信息,A项中的操作可将Fe2+先转化为Fe3+再转化为Fe(OH)3而除去,A项正确;在酸性溶液中H2S与Fe2+不反应,而H2S与Cu2+生成CuS沉淀,B项错误;C项中的操作会引入新的杂质,C项错误;由金属的活动性Fe>Cu知,D项错误。]
7.工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+,Cu2++MnS(s) CuS(s)+Mn2+。下列说法错误的是(  )
A.该反应平衡时c(Mn2+)>c(Cu2+)
B.MnS的Ksp大于CuS的Ksp
C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+) 减小
D.该反应的平衡常数K=
C [根据反应Cu2++MnS(s) CuS(s)+Mn2+,可以推断Ksp(MnS)>Ksp(CuS),该反应的平衡常数K==>1,c(Mn2+)>c(Cu2+)。向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Cu2+)增大,溶解平衡向右移动,c(Mn2+)增大。]
8.(素养题)已知:在25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。
(1)医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解释)_______________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液洗胃,如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为________ mol·L-1。
(2)长期使用的锅炉需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率。水垢中含有CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去。
①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为_________________________________
____________________________________________________________________。
②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理:____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] ,由于Ba2+、均不与H+反应,无法使平衡移动。c(Ba2+)==2×10-10 mol·L-1。
[答案] (1)对于平衡,H+不能减少Ba2+或的浓度,平衡不能向沉淀溶解的方向移动 2×10-10
(2)
②CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3溶液后,与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,Ca2+浓度减小,使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动
9.按要求进行下列关于Ksp的计算。
(1)(溶解度与Ksp的换算)在60 ℃时,溴酸银(AgBrO3)的溶解度为0.6 g,则Ksp约等于_________________________________________。
(2)(平衡常数与Ksp的关系)在1.0 L Na2CO3溶液中溶解0.01 mol BaSO4,列式计算Na2CO3溶液的最初浓度不得低于________mol·L-1(忽略溶液体积变化)[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]。
(3)(Ksp与Ka的计算关系)汽车尾气中的SO2可用石灰水吸收,生成亚硫酸钙浊液。常温下,测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9,忽略的第二步水解,则Ksp(CaSO3)=________(保留3位有效数字)[已知:Ka1(H2SO3)=1.54×10-2,Ka2(H2SO3)=1.02×10-7]。
[解析] (1)在60 ℃时,c(AgBrO3)=≈2.5×10-2 mol·L-1,其Ksp=)=6.25×10-4。(2)沉淀转化的离子方程式为。K======≈0.45 mol·L-1,Na2CO3溶液的最初浓度:c(Na2CO3)≥(0.01+0.45) mol·L-1=0.46 mol·L-1。(3)pH=9,c(OH-)=1×10-5 mol·L-1,由+OH-知,=c(OH-)=1×10-5 mol·L-1。==,则==1.02×10-3 mol·L-1。由物料守恒知:c(Ca2+)==1.02×10-3 mol·L-1+1×10-5 mol·L-1=1.03×10-3 mol·L-1。则Ksp(CaSO3)=≈1.05×10-6。
[答案] (1)6.25×10-4 (2)0.46 (3)1.05×10-6

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