第21讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡(含答案)【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题(人教版2019选择性必修1)

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第21讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡,能通过实验证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在,进一步发展粒子观、平衡观。
2.理解外界因素对难溶电解质溶解平衡的影响。
3.了解溶度积和离子积的关系,学会由此判断反应进行的方向。
4.了解沉淀的生成、溶解与转化,能用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化,会应用沉淀的生成、溶解与转化。
5.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10 g 1~10 g 0.01~1 g <0.01 g
2.难溶电解质的沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的建立
(2)沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,形成电解质的饱和溶液,达到平衡状态,人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(3)沉淀溶解平衡方程式
以AgCl沉淀溶解平衡为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
【易错警示】沉淀溶解平衡方程式中各物质要标明聚集状态。
(4)沉淀溶解平衡的特征
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
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,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-)
加少量水 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
【易错警示】大多数电解质溶解度随温度的升高而增大,但也有例外,如Ca(OH)2,温度越高,溶解度越小。二、溶度积常数
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp。
2.表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
如:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)
Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)。
3.影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关。
【易错警示】一般温度升高,Ksp增大,但Ca(OH)2 相反。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
5.应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
离子积(Q):对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
(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)Q【归纳总结】1Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。
2对于同类型物质如AgCl、AgBr、AgI等,可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
3对于不同类型的物质,Ksp不能直接作为比较依据,而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度确定溶解能力的强弱。
三、沉淀的生成和溶解
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,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,使Q[Fe(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下:Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH。
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,即离子积Q>Ksp时,生成沉淀,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↓。
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平衡体系中的相应离子,Q(2)实验探究:Mg(OH)2沉淀溶解
(3)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、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,原因是:CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为CaCO3(s) Ca2+(aq)+CO(aq),当加入盐酸后发生反应:CO+2H+===H2O+CO2↑,c(CO)降低,溶液中CO与Ca2+的离子积Q(CaCO3)<Ksp(CaCO3),沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
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Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O。
四、沉淀的转化
1.沉淀转化的过程探究
(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 NaCl+AgNO3=== AgCl↓+NaNO3 AgCl+KIAgI+KCl 2AgI+Na2SAg2S+2NaI
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理论分析:
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.8×10-10
AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq) Ksp=8.5×10-17
由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl的溶解度小。
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时,Q(AgI)>Ksp(AgI)导致AgCl溶解、AgI生成,反应的离子方程式可表示为:I-(aq)+AgCl(s)AgI(s)+Cl-(aq),
K===≈2.1×106>1×105。
反应向正反应方向进行完全,即AgCl沉淀可转化为AgI沉淀。
(2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验操作
实验现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀
化学方程式 MgCl2+2NaOH=== Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3 2Fe(OH)3+3MgCl2
实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,说明溶解度:Fe(OH)32.沉淀转化的实质与条件
(1)实质:沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程,其实质是沉淀溶解平衡的移动。
(2)条件:两种沉淀的溶解度不同。一般溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,两者的溶解度差别越大,转化越容易。
注意 可以反向转化。
3.沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应的化学方程式为CaSO4+Na2CO3===CaCO3+Na2SO4,CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
(2)自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS),反应的化学方程式为CuSO4+ZnS===CuS+ZnSO4,CuSO4+PbSCuS+PbSO4。
(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+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq)。
(4)水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,形成的原因(用化学方程式表示):
Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑,
Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑,
MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。
说明Mg(OH)2比MgCO3难溶。
五、难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析
1.曲线型图像
第一步:明确图像中纵、横坐标的含义
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义
(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Q>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<Ksp 。
2.对数型图像
解题时要理解pH、pOH、pC的含义,以及图像横坐标、纵坐标代表的含义,通过曲线的变化趋势,找到图像与已学化学知识间的联系。
(1)pH(或pOH)—pC图
横坐标:将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH越小,pOH则相反。
纵坐标:将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小。
例如:常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到溶解平衡,②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+完全沉淀的pH分别为4、4.8、8.3、11.2。
(2)pC—pC图
纵横坐标均为一定温度下,溶解平衡粒子浓度的负对数。
例如:已知p(Ba2+)=-lg c(Ba2+),p(酸根离子)=-lgc(酸根离子),酸根离子为SO或CO。某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示,
①直线上的任意一点都达到溶解平衡,②p(Ba2+)=a时,即c(Ba2+)=10-a mol·L-1时,p(SO)>p(CO),从而可知Ksp(BaSO4)3.沉淀溶解平衡滴定曲线
沉淀溶解平衡滴定曲线,一般横坐标为滴加溶液的体积;纵坐标为随溶液体积增加,相应离子浓度的变化。突跃点表示恰好完全反应,曲线上的点都处于沉淀溶解平衡状态。利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。
已知:pAg=-lgc(Ag+),Ksp(AgCl)=1.8×10-10,如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入
0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。[提示:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]
①由于:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),b线为AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。a线则为相同实验条件下,把0.1 mol·L-1的NaCl换成0.1 mol·L-1 NaI的滴定图像。
②同理滴加NaI滴定终点的pAg值大于6。
考点01 外界条件对沉淀溶解平衡的影响
【例1】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不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度不变
D.向AgCl沉淀中加入NaCl固体,AgCl的沉淀溶解平衡不移动
【答案】A
【解析】A选项,AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,速率相等,就达到了溶解平衡,故A正确;
B选项,AgCl虽然难溶于水,但存在溶解平衡,因此溶液中有Ag+和Cl-,故B错误;
C选项,升高温度,AgCl沉淀溶解平衡正向移动,溶解度变大,故C错误;
D选项,向AgCl沉淀中加入NaCl固体,平衡逆向移动,故D错误;
综上所述,答案为A。
【变式1-1】下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的溶解度和Ksp均增大
C.在氯化银沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钠固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,溶解平衡不移动
【答案】C
【解析】A选项,同类型的Ksp(AB)小于Ksp(CD),才能说AB的溶解度小于CD的溶解度,不同类型难溶电解质不能根据Ksp大小来说溶解度大小,因此A错误;
B选项,在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,平衡正向移动,但氯化银的溶解度和Ksp均不变,故B错误;
C选项,在氯化银沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钠固体,生成碘化银,平衡正向移动,因此氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀,故C正确;
D选项,在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,溶液中的碳酸根离子不断被消耗,溶解平衡正向移动,故D错误;
综上所述,答案为C。
【变式1-2】欲使沉淀溶解平衡向右移动,可采用的方法是
A.增大溶液的pH B.加入固体
C.加入固体 D.加入适量无水乙醇
【答案】B
【解析】A.饱和溶液中存在沉淀溶解平衡。增大溶液的pH即增加的浓度,沉淀溶解平衡逆向移动,故A不符合题意;
B.加入固体,由于与结合生成弱电解质,沉淀溶解平衡向右移动,故B项符合题意;
C.加入固体,实质加入Mg2+,使沉淀溶解平衡向左移动,故C不符合题意;
D.加入适量无水乙醇对平衡无影响,故D不符合题意;
故答案:B。
考点02 溶度积及应用
【例2】下列说法正确的是
A.溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
C.可用离子积Qc与溶度积Ksp的比较来判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
【答案】C
【解析】A.溶度积是沉淀溶解平衡时难溶电解质在溶液中各离子浓度幂的乘积,A项错误;
B.溶度积与温度有关,B项错误;
C.可用离子积Qc与溶度积Ksp的比较来判断沉淀溶解平衡进行的方向,若Qc>Ksp,则平衡向生成沉淀的方向移动;若Qc<Ksp,则平衡向沉淀溶解的方向移动;若Qc=Ksp,则平衡不移动,C项正确;
D.Ca(OH)2的Ksp随温度升高而减小,D项错误;
故选C。
【变式2-1】常温下三种难溶电解质的溶度积如表所示:则表中难溶盐的饱和溶液中,Ag+的物质的量浓度大小顺序正确的是
物质名称 氯化银 碘化银 溴化银
溶度积 1.8×10﹣10 1.5×10﹣16 7.7×10﹣13
A.AgCl>AgI>AgBr B.AgBr>AgI>AgCl
C.AgBr>AgCl>AgI D.AgCl>AgBr>AgI
【答案】D
【解析】饱和溶液中c(Ag+)=,Ksp越大,则c(Ag+)越大,由表中数据可知Ksp:AgCl>AgBr>AgI,则Ag+的物质的量浓度大小顺序为AgCl>AgBr>AgI,故答案选D。
【变式2-2】常温下,Ksp(ZnS)=1. 6×10-24 ,Ksp(FeS)=6.4×10-18,其中FeS为黑色晶体,ZnS是一种白色颜料的组成成分。下列说法不正确的是
A.向FeS悬浊液中通入少量HCl,Ksp(FeS)不变
B.向物质的量浓度相等的FeCl2和ZnCl2混合液中滴加Na2S溶液,先产生白色沉淀
C.在ZnS的饱和溶液中,加入FeCl2溶液,可能产生FeS沉淀
D.常温下,反应FeS(s)+ Zn2+ (aq) ZnS(s)+Fe2+ (aq)的平衡常数K=4.0×10-6
【答案】D
【解析】A.Ksp(FeS)只与温度有关,温度不变,Ksp(FeS)不变,A正确;
B.Ksp(ZnS)<Ksp(FeS),根据Ksp小的先沉淀可知,先产生ZnS白色沉淀,B正确;
C.在ZnS的饱和溶液中,加入FeCl2溶液,由于FeCl2浓度未知,则Qc(FeS)可能大于Ksp(FeS),故可能产生FeS沉淀,C正确;
D.反应FeS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Fe2+(aq)的平衡常数K=,D错误;故答案选D。
考点03 沉淀的生成与转化
【例3】已知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.0×10-16,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。下列说法中正确的是
A.由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以AgI可以转化为AgCl
B.向Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4,溶解平衡逆向移动,所以Ag2CrO4的Ksp减小
C.由于Ksp(Ag2CrO4)D.常温下,AgCl饱和溶液中加入NaI,若要使溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必不低于0.75×10-11 mol·L-1
【答案】D
【解析】A.沉淀往往向生成更难溶物的方向转化,所以选项A错。
B.溶度积只受温度的影响,B错。
C.不同类型的物质,不能根据溶度积的大小判断物质溶解度的大小,C错。
D.若要有碘化银沉淀生成,则c(Ag+)·c(I-)>Ksp(AgI)。因为在氯化银溶液中,c(Ag+)= ×10-5 mol·L-1,所以此时c(I-)≥Ksp(AgI)/c(Ag+)=7.5×10-12 mol·L-1,因此D正确。
【变式3-1】已知:25℃时,PbS、CuS、HgS的溶度积分别为8.0×10-28、6.3×10-36、1.6×10-52。下列说法正确的是( )
A.可溶性硫化物可作处理含题述金属离子的沉淀剂
B.在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液,会生成PbS沉淀
C.在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加Na2S溶液,当溶液中c(S2-)=0.001mol L-1时,三种金属离子不能都完全沉淀
D.向含Pb2+、Cu2+、Hg2+均为0.010mol L-1的溶液中通入H2S气体,产生沉淀的顺序依次为PbS、CuS、HgS
【答案】A
【解析】A.由、、的溶度积可知,这些物质的溶解度均较小,故可用等可溶性硫化物处理含上述金属离子的废水,故A正确;
B.由于,则的溶解度大于的溶解度,故在悬浊液中滴加几滴溶液,不能生成沉淀,故B错误;
C.当金属离子均没有完全沉淀时,,Q应小于,而实际上,故三种金属离子都能完全沉淀,故C错误;
D.由于溶度积:,则溶解度:,故向含等浓度、、的溶液中通入气体,产生沉淀的顺序依次为、、,故D错误;
故选A。
【变式3-2】25℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
物质 AgCl AgBr AgI Ag2S
颜色 白 淡黄 黄 黑
Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17 1.8×10-50
下列叙述中不正确的是
A.在5mL1.8×10-6mol·L-1NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为1mL)1×10-3mol·L-1AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成
B.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1mol·L-1Na2S溶液,有黑色沉淀产生
C.25℃,AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶解度不相同
D.AgCl(s)+Br-(aq) AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数约为333
【答案】A
【解析】A.Qc(AgCl)=c(Ag+) c(Cl-)=1.8×10-6 mol L-1×××10-5mol L-1=0.45×10-13<1.8×10-10,所以不能产生白色沉淀,故A错误;
B.一般情况下溶度积大的沉淀较易转化成溶度积小的沉淀,如向AgCl的白色悬浊液中c(Ag+)=mol/L,0.1mol L-lNa2S溶液,Qc=c2(Ag+) c(S2-)=()2×0.1=1.8×10-11>Ksp(Ag2S),可生成黑色Ag2S沉淀,故B正确;
C.氯离子抑制AgCl溶解,溶液中c(Cl-)越大,AgCl的溶解度越小,物质的量浓度相同的NaCl、CaCl2溶液中c(Cl-):前者小于后者,则AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度:前者大于后者,故C正确;
D.该反应的平衡常数,故D正确;
故选:A。
考点04 沉淀溶解平衡图像分析
【例4】25℃时,M(OH)2在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.25℃时,M(OH)2的溶度积常数Ksp为1x10-8
B.向饱和M(OH)2溶液中加入NaOH固体不能使溶液由Z点变为X点
C.25℃时,M(OH)2在水中的溶度积和溶解度比其在KOH溶液中的大
D.升高温度,可使溶液由Y点变为X点
【答案】B
【解析】A. 25℃时,M(OH)2的溶度积常数,故A错误;
B.向饱和M(OH)2溶液中加入NaOH固体,OH-的浓度会增加,M2+的浓度会减小,新达到的点依然会在曲线上,因此不能使溶液由Z点变为X点,故B正确;
C. 25℃时,M(OH)2在水中的溶解度比其在KOH溶液中的大,但M(OH)2在水中的溶解度比其在KOH溶液中溶度积相等,因为温度相同,故C错误;
D. 升高温度,溶解平衡正向移动,c(M+)增大,c(OH-)也增大,因此不能使溶液由Y点变为X点,故D错误;
综上所述,答案为B。
【变式4-1】t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.t℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10﹣8 B.d点有Ag2CrO4沉淀生成
C.a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp D.加入AgNO3可使溶液由b点变成c点
【答案】C
【解析】
A.Ag2CrO4存在沉淀溶解平衡:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+(aq),据图可知,Ksp=c2(Ag+) c()=(10﹣3mol/L)2×10﹣5mol/L=1×10﹣11,故A错误;
B.b为溶解平衡点,b在d的上方,则d点为Ag2CrO4的不饱和溶液,没有Ag2CrO4沉淀生成,故B错误;
C.Ksp只与温度有关,a点温度与b点相同,所以Ksp相等,故C正确;
D.Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+,加入AgNO3可使溶液中的c(Ag+)增大,平衡逆向移动,最终c(Ag+)增大、c()减小,所以不能由b点变成c点,故D错误;
答案选C。
【变式4-2】t℃时,已知在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.t℃时,的
B.图中a、c两点对应的溶液都是饱和溶液,b、d两点对应的溶液都是不饱和溶液
C.向c点的溶液中加入少量NaI固体,有固体析出
D.c点的溶液恒温蒸发部分水,可变到a点
【答案】C
【解析】A.曲线上的点均处于沉淀溶解平衡状态,则PdI2的Ksp=c(Pd2+)×c2(I-)=(5×10-5)×(1×10-4)2=5.0×10-13,故A错误;
B.t℃时,a、c两点在曲线上、为饱和溶液,b点在曲线下方、为不饱和溶液,d点在曲线上方、为过饱和溶液,即a、c点是饱和溶液,d点是过饱和溶液,b点为不饱和溶液,故B错误;
C.c点溶液是饱和溶液,Ksp=c(Pd2+)×c2(I-),加入少量NaI固体,溶液中c(I-)增大,此时浓度积Q>Ksp,则有PdI2固体析出,故C正确;
D.c点的溶液为饱和溶液,恒温蒸发部分水,有晶体析出,溶液中c(Pd2+)、c(I-)不变,则不能变到a点,故D错误;
故选C。
1.下列说法中,正确的是
A.难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,保持温度不变增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动
B.难溶电解质都是弱电解质
C.在白色ZnS沉淀上滴加溶液,沉淀变黑,说明CuS比ZnS更难溶于水
D.AgCl在水中的溶解度与在饱和NaCl溶液中的溶解度相同
【答案】C
【解析】A.难溶电解质是固体,其浓度可视为常数,增加难溶电解质的量对平衡无影响,故A错误;
B.难溶电解质在熔融状态下可以完全电离,不一定都是弱电解质,如AgCl难溶于水,但为强电解质,故B错误;
C.在白色ZnS沉淀上滴加溶液,沉淀变黑,说明CuS比ZnS更难溶于水,故C正确;
D.相同温度下,氯化银在溶液中存在沉淀溶解平衡,氯化钠溶液中氯离子抑制氯化银溶解,AgCl在水中的溶解度大于在饱和NaCl溶液中的溶解度,故D错误;
答案选C。
2.一定温度下,在氢氧化钡的悬浊液中,存在氢氧化钡固体与其电离的离子间的溶解平衡关系:Ba(OH)2(固体) Ba2++2OH-。向此种悬浊液中加入少量的氧化钡粉末,下列叙述正确的是:
A.溶液中氢氧根离子浓度增大 B.溶液中钡离子浓度减少
C.溶液中钡离子数目减小 D.pH减小
【答案】C
【解析】A.反应后仍为饱和溶液,溶液中氢氧根离子浓度不变,故A错误;
B.反应后仍为饱和溶液,溶液中钡离子浓度不变,故B错误;
C.加入氧化钡粉末,消耗水,由于原溶液已达到饱和,则平衡向逆反应方向移动,溶液中Ba2+数目减少,故C正确;
D.反应后仍为饱和溶液,溶液中氢氧根离子浓度不变,则氢离子浓度也不变,pH不变,故D错误;
故选:C。
3.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.BaSO4属于难溶物,它在水中完全不能溶解
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
【答案】B
【解析】A. BaSO4虽然是难溶物,但仍然有少部分BaSO4溶于水,故A错误;
B. 沉淀的速率和溶解的速率相等,沉淀溶解达到平衡,故B正确;
C. 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,与难溶二者是否是1:1型有关、与溶解难溶物质的溶液中是否存在难溶物质的离子等有关,故C错误;
D. 沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶的该沉淀物,由于固体的浓度为常数,故平衡不发生移动,故D错误;
正确答案是B。
4.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
【答案】C
【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。
5.25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大 B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向左移动 D.溶液中Pb2+浓度增大
【答案】C
【解析】A.加入KI溶液,c(I-)增大,沉淀溶解平衡逆移,c(Pb2+)减小,故A错误;
B.溶度积常数Ksp只与温度有关,故B错误;
C.加入KI溶液,c(I-)增大,沉淀溶解平衡左移,故C正确;
D.加入KI溶液,c(I-)增大,沉淀溶解平衡逆移,c(Pb2+)减小,故D错误;
答案:C
6.25℃时,5种银盐的溶度积常数()如表所示:
物质
溶度积常数()
下列说法正确的是
A.氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大
B.将硫酸银溶解于水形成饱和溶液后,向其中加入少量硫化钠溶液,不可能得到黑色沉淀
C.在的溶液中加入1滴(约20滴)的溶液(忽略溶液体积变化),不能观察到白色沉淀
D.将足量浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中,有少量白色固体生成
【答案】D
【解析】A.当难溶物组成类型相同时,可以利用Ksp直接比较难溶物的溶解度,Ksp值越小越难溶,所以氯化银、溴化银、碘化银的溶解度依次减小,故A错误;
B.硫酸银的Ksp远大于硫化银的Ksp,因此会有更难溶的黑色硫化银生成,故B错误;
C.,,大于氯化银的,故会有白色沉淀生成,故C错误;
D.足量溴化银固体浸泡在氯化钠的饱和溶液中,则溶液中氯离子与银离子的浓度积大于氯化银的溶度积,所以会有少量白色固体生成,故D正确;
故选D。
7.向浓度均为0.010mol/L的Na2CrO4、NaBr和NaCl的混合溶液中逐滴加入0.010mol/L的AgNO3溶液[已知Ksp(AgCl)=1.77×10-10mol2·L-2, Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12mol3·L-3, Ksp(AgBr)=5.35×10-13mol2·L-2,Ag2CrO4显砖红色]。下列叙述正确的是( )
A.原溶液中n(Na+)=0.040mol
B. Na2CrO4可用作AgNO3溶液滴定Cl-或Br-的指示剂
C.生成沉淀的先后顺序是AgBr→Ag2CrO4→AgCl
D.出现 Ag2CrO4沉淀时,溶液中c(Cl-):c(Br-)=117:535
【答案】B
【解析】A.原溶液中c(Na+)=0.040mol/L,溶液体积未知,则n(Na+)未知,A错误;
B.向混合溶液中加入AgNO3溶液,析出AgCl沉淀时所需c(Ag+)==mol/L=1.77×10-8mol/L,析出AgBr沉淀时所需c(Ag+)==mol/L=5.35×10-11mol/L,析出Ag2CrO4沉淀时所需c(Ag+)==mol/L≈1.1×10-5mol/L,所需c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以可用Na2CrO4作AgNO3溶液滴定Cl-或Br-的指示剂,B正确;
C.根据B选项分析,所需c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以产生沉淀的先后顺序为AgBr、AgCl、Ag2CrO4,C错误;
D.出现Ag2CrO4沉淀时,溶液中c(Cl-):c(Br-)= Ksp(AgCl): Ksp(AgBr)=1770:5.35,D错误;
故选B。
8.已知25℃时,饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,,下列有关的溶度积和沉淀溶解平衡的叙述正确的是
A.25℃时,向的溶液中加入固体,增大
B.向该饱和溶液中加入固体,的溶度积增大
C.向该饱和溶液中加入固体,溶液中
D.向该饱和溶液中加入固体,溶液中减小
【答案】D
【解析】A.的溶度积,即BaSO4饱和溶液中,再加入BaSO4固体,不溶解,不变,故A错误;
B.溶度积只与难溶电解质的性质和温度有关,故B错误;
C.加入Na2SO4固体,浓度增大,沉淀溶解平衡向左移动,减小,故C错误;
D.加入BaCl2固体,Ba2+浓度增大,沉淀溶解平衡向左移动,减小,故D正确。
综上所述,答案为D。
9.已知饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,下列有关该平衡体系的说法正确的是
①升高温度,该沉淀溶解平衡逆向移动
②向溶液中加入少量粉末能增大浓度
③恒温条件下,向溶液中加入,溶液的pH升高
④加热溶液,溶液的pH升高
⑤向溶液中加入溶液,其中固体质量增加
⑥向溶液中加入少量固体,固体质量不变
A.①⑤ B.①④⑥ C.②③⑤ D.①②⑤⑥
【答案】A
【解析】①因为该沉淀溶解平衡为放热过程,升高温度,该沉淀溶解平衡逆向移动,故①正确;
②加入粉末,会与结合生成更难溶的,浓度减小,故②错误;
③恒温条件下,不变,加入后,虽然与水反应生成,但溶液仍为的饱和溶液,和的浓度都不变,pH不变,故③错误;
④加热溶液,该沉淀溶解平衡逆向移动,浓度减小,溶液的pH降低,故④错误;
⑤加入溶液,该沉淀溶解平衡正向移动,固体转化为固体,固体质量增加,故⑤正确;
⑥加入固体,浓度增大,该沉淀溶解平衡逆向移动,固体质量增加,故⑥错误。
故答案:A。
10.向溶液中加入溶液时,有白色沉淀生成,然后向白色沉淀中滴加溶液,发现沉淀变为黑色,则下列说法不正确的是
A.白色沉淀为,黑色沉淀为
B.上述现象说明的小于的
C.利用该原理可实现一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀
D.该过程破坏了的沉淀溶解平衡
【答案】B
【解析】A. 向溶液中加入溶液时,有白色沉淀生成,然后向白色沉淀中滴加溶液,发现沉淀变为黑色,故白色沉淀为,黑色沉淀为,A正确;
B. 沉淀的转化规律是对于相同类型的物质,由大向更小的方向转化,给上述现象说明的大于的,B错误;
C. 上述实验中已经实现了转化为,故利用该原理可实现一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀,C正确;
D. 加入溶液后,发生反应,该过程破坏了的沉淀溶解平衡,D正确;
故答案为:B。
11.下列有关难溶电解质及其溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗的AgCl少
C.Mg(OH)2可溶于盐酸,不溶于NH4Cl溶液
D.温度相同时,Ksp小的物质其溶解度一定比Ksp大的物质的溶解度小
【答案】B
【解析】A.溶度积常数与温度有关系,与溶液类型以及浓度无关,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp不变,故A错误;
B.氯化银在水中存在沉淀溶解平衡,用稀盐酸洗涤AgCl沉淀,能使沉淀溶解平衡逆移,减少AgCl的溶解,所以用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl少,故B正确;
C.Mg(OH)2电离出来的OH-与结合生成难电离的弱电解质NH3 H2O,从而使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,故Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液中,故C错误;
D.当难溶物类型不同时,不能直接根据溶度积数据大小判断溶解度,则Ksp小的物质其溶解能力不一定比Ksp大的物质的溶解能力小,故D错误。
答案选B。
12.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.沉淀达到溶解平衡时,溶液中溶质离子浓度一定相等,且保持不变
B.升高温度,沉淀溶解平衡一定向溶解方向移动
C.室温下,AgCl在水中的溶解度大于在食盐水中的溶解度
D.向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液,则SO沉淀完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl-,不含SO
【答案】C
【解析】A.沉淀达到溶解平衡时,溶液中溶质离子浓度保持不变,不一定相等,例如Ca(OH)2达到溶解平衡,钙离子和氢氧根离子浓度不相等,故A错误;
B.有些物质升高温度,溶解度减小,沉淀溶解平衡向逆反应方向移动,例如氢氧化钙饱和溶液升高温度,沉淀溶解平衡向逆反应反向移动,故B错误;
C.室温下,食盐水中含有大量的氯离子,根据同离子效应,氯化银的电离平衡被破坏,平衡向左移动,溶液中银离子浓度减小,降低了氯化银的溶解度,故氯化银在水中的溶解度大于在食盐水中的溶解度,故C正确;
D.硫酸钡达到沉淀溶解平衡为动态平衡,溶液中还含有硫酸根离子,故D错误;
故选C。
13.室温时,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知的溶度积(室温),下列说法中不正确的是

A.的数值为 B.点时有生成
C.加入蒸馏水可使溶液由点变成点 D.点与点对应的溶度积相等
【答案】C
【分析】图像为在水中的沉淀溶解平衡曲线,曲线上b点和d点为饱和状态,a点不饱和,而c为过饱和状态,据此分析。
【解析】A.在d点c()=1.410-4,因室温时,CaCO3的溶度积 Ksp =2.810-9,所以 c(Ca2+)=210-5,故x的数值为210-5,故 A 正确;
B.在 c 点 c (Ca2 +)>210-5,即相当于增大钙离子浓度,平衡左移,有CaCO3生成,B正确;
C.d 点为饱和溶液,加入蒸馏水后如仍为饱和溶液,则 c (Ca2 +)、c()都不变,如为不饱和溶液,则二者浓度都减小,故不可能使溶液由 d 点变成 a 点, C错误;
D. b 点与 d 点在相同的温度下,溶度积相等,D正确;
故本题选C。
14.的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.若,沉淀溶解是吸热的过程
B.在b点对应的溶解度大于c点
C.向c点对应的悬浊液中加入少量固体,溶液组成由c沿曲线向a方向移动
D.图中四个点的:
【答案】C
【解析】A.b、d两点的相等,b点c(Al3+)更大,所以b点溶度积更大,若,则升温AlPO4溶度积变大,所以其沉淀溶解是吸热的过程,故A正确;
B.b点的和c(Al3+)更大,所以b点对应的溶解度大于c点,故B正确;
C.向c点对应的悬浊液中加入少量AlPO4固体,仍为其饱和溶液,溶液组成不能由c沿曲线向a方向移动,故C错误;
D.图中a、c、d三个点的温度相同,其Ksp相同,但b点溶度积更大,所以四个点的:,故D正确;
故答案为:C。
15.下,、和的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。某实验小组以为指示剂,用标准溶液分别滴定含水样、含水样。
已知:①为砖红色沉淀;
②相同条件下溶解度大于;
③时,,。
(代表、或)
下列说法错误的是
A.曲线②为沉淀溶解平衡曲线
B.滴定过程中,当观察到有稳定的砖红色沉淀产生,即为终点
C.反应的平衡常数
D.的
【答案】D
【分析】由于AgCl和AgBr中阴、阳离子个数比均为1:1,即两者图象平行,所以①代表Ag2CrO4,由于相同条件下,AgCl溶解度大于AgBr,即Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),所以②代表AgCl,则③代表AgBr,根据①上的点(2.0,7.7),可求得Ksp(Ag2CrO4)=(10-2)2×10-7.7=10-11.7,根据②上的点(2.0,7.7),可求得Ksp(AgCl)=10-2×10-7.7=10-9.7,根据③上的点(6.1,6.1),可求得Ksp(AgBr)=10-6.1×10-6.1=10-12.2。
【解析】A.由分析得,曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线,故A正确;
B.Ag2CrO4为砖红色沉淀,滴定过程中,当观察到有稳定的砖红色沉淀产生,即为终点,故B正确;
C.反应Ag2CrO4+H+ 2Ag++的平衡常数K==10-5.2,故C正确;
D.由以上分析可知,AgBr的Ksp=10-12.2,故D错误;
故选D。
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第21讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡,能通过实验证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在,进一步发展粒子观、平衡观。
2.理解外界因素对难溶电解质溶解平衡的影响。
3.了解溶度积和离子积的关系,学会由此判断反应进行的方向。
4.了解沉淀的生成、溶解与转化,能用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化,会应用沉淀的生成、溶解与转化。
5.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10 g 1~10 g 0.01~1 g <0.01 g
2.难溶电解质的沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的建立
(2)沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下,当 和 的速率相等时,形成电解质的 溶液,达到平衡状态,人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(3)沉淀溶解平衡方程式
以AgCl沉淀溶解平衡为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
【易错警示】沉淀溶解平衡方程式中各物质要标明聚集状态。
(4)沉淀溶解平衡的特征
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
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,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-)
加少量水
升温
加MgCl2(s)
加盐酸
加NaOH(s)
【易错警示】大多数电解质溶解度随温度的升高而增大,但也有例外,如Ca(OH)2,温度越高,溶解度越小。二、溶度积常数
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在 ,称为 ,简称溶度积,符号为Ksp。
2.表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp= 。
如:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)
Ksp= 。
3.影响因素
溶度积Ksp只与 的性质和 有关。
【易错警示】一般温度升高,Ksp增大,但Ca(OH)2 相反。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
5.应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
离子积(Q):对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
(1)Q>Ksp,溶液过饱和,有 析出,直至溶液 ,达到新的平衡。
(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于 。
(3)Q【归纳总结】1Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。
2对于同类型物质如AgCl、AgBr、AgI等,可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
3对于不同类型的物质,Ksp不能直接作为比较依据,而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度确定溶解能力的强弱。
三、沉淀的生成和溶解
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,常利用生成沉淀来达到 或 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,使Q[Fe(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3+转变为 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,即离子积 时,生成沉淀,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: 。
b.加入Na2S除去Hg2+的离子方程式: 。
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平衡体系中的 ,Q(2)实验探究:Mg(OH)2沉淀溶解
(3)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、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,原因是:CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为CaCO3(s) Ca2+(aq)+CO(aq),当加入盐酸后发生反应:CO+2H+===H2O+CO2↑,c(CO) ,溶液中CO与Ca2+的离子积Q(CaCO3)<Ksp(CaCO3),沉淀溶解平衡向 的方向移动。
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 。
四、沉淀的转化
1.沉淀转化的过程探究
(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 NaCl+AgNO3=== AgCl+KI 2AgI+Na2S
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 。
理论分析:
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.8×10-10
AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq) Ksp=8.5×10-17
由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl的溶解度小。
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时,Q(AgI)>Ksp(AgI)导致AgCl溶解、AgI生成,反应的离子方程式可表示为:I-(aq)+AgCl(s)AgI(s)+Cl-(aq),
K===≈2.1×106>1×105。
反应向正反应方向进行完全,即AgCl沉淀可转化为AgI沉淀。
(2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验操作
实验现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀
化学方程式 MgCl2+2NaOH=== 3Mg(OH)2+2FeCl3?
实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,说明溶解度: 。
2.沉淀转化的实质与条件
(1)实质:沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程,其实质是沉淀溶解平衡的移动。
(2)条件:两种沉淀的溶解度不同。一般溶解度小的沉淀转化为溶解度 的沉淀容易实现,两者的溶解度差别 ,转化越 。
注意 可以反向转化。
3.沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应的化学方程式为CaSO4+Na2CO3===CaCO3+Na2SO4,CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
(2)自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS),反应的化学方程式为CuSO4+ZnS===CuS+ZnSO4,CuSO4+PbSCuS+PbSO4。
(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+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq)。
(4)水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,形成的原因(用化学方程式表示):
Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑,
Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑,
MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。
说明Mg(OH)2比MgCO3难溶。
五、难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析
1.曲线型图像
第一步:明确图像中纵、横坐标的含义
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义
(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Q>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<Ksp 。
2.对数型图像
解题时要理解pH、pOH、pC的含义,以及图像横坐标、纵坐标代表的含义,通过曲线的变化趋势,找到图像与已学化学知识间的联系。
(1)pH(或pOH)—pC图
横坐标:将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH越小,pOH则相反。
纵坐标:将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小。
例如:常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到溶解平衡,②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+完全沉淀的pH分别为4、4.8、8.3、11.2。
(2)pC—pC图
纵横坐标均为一定温度下,溶解平衡粒子浓度的负对数。
例如:已知p(Ba2+)=-lg c(Ba2+),p(酸根离子)=-lgc(酸根离子),酸根离子为SO或CO。某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示,
①直线上的任意一点都达到溶解平衡,②p(Ba2+)=a时,即c(Ba2+)=10-a mol·L-1时,p(SO)>p(CO),从而可知Ksp(BaSO4)3.沉淀溶解平衡滴定曲线
沉淀溶解平衡滴定曲线,一般横坐标为滴加溶液的体积;纵坐标为随溶液体积增加,相应离子浓度的变化。突跃点表示恰好完全反应,曲线上的点都处于沉淀溶解平衡状态。利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。
已知:pAg=-lgc(Ag+),Ksp(AgCl)=1.8×10-10,如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入
0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。[提示:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]
①由于:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),b线为AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。a线则为相同实验条件下,把0.1 mol·L-1的NaCl换成0.1 mol·L-1 NaI的滴定图像。
②同理滴加NaI滴定终点的pAg值大于6。
考点01 外界条件对沉淀溶解平衡的影响
【例1】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不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度不变
D.向AgCl沉淀中加入NaCl固体,AgCl的沉淀溶解平衡不移动
【变式1-1】下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的溶解度和Ksp均增大
C.在氯化银沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钠固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,溶解平衡不移动
【变式1-2】欲使沉淀溶解平衡向右移动,可采用的方法是
A.增大溶液的pH B.加入固体
C.加入固体 D.加入适量无水乙醇
考点02 溶度积及应用
【例2】下列说法正确的是
A.溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
C.可用离子积Qc与溶度积Ksp的比较来判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
【变式2-1】常温下三种难溶电解质的溶度积如表所示:则表中难溶盐的饱和溶液中,Ag+的物质的量浓度大小顺序正确的是
物质名称 氯化银 碘化银 溴化银
溶度积 1.8×10﹣10 1.5×10﹣16 7.7×10﹣13
A.AgCl>AgI>AgBr B.AgBr>AgI>AgCl
C.AgBr>AgCl>AgI D.AgCl>AgBr>AgI
【变式2-2】常温下,Ksp(ZnS)=1. 6×10-24 ,Ksp(FeS)=6.4×10-18,其中FeS为黑色晶体,ZnS是一种白色颜料的组成成分。下列说法不正确的是
A.向FeS悬浊液中通入少量HCl,Ksp(FeS)不变
B.向物质的量浓度相等的FeCl2和ZnCl2混合液中滴加Na2S溶液,先产生白色沉淀
C.在ZnS的饱和溶液中,加入FeCl2溶液,可能产生FeS沉淀
D.常温下,反应FeS(s)+ Zn2+ (aq) ZnS(s)+Fe2+ (aq)的平衡常数K=4.0×10-6
考点03 沉淀的生成与转化
【例3】已知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.0×10-16,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。下列说法中正确的是
A.由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以AgI可以转化为AgCl
B.向Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4,溶解平衡逆向移动,所以Ag2CrO4的Ksp减小
C.由于Ksp(Ag2CrO4)D.常温下,AgCl饱和溶液中加入NaI,若要使溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必不低于0.75×10-11 mol·L-1
【变式3-1】已知:25℃时,PbS、CuS、HgS的溶度积分别为8.0×10-28、6.3×10-36、1.6×10-52。下列说法正确的是( )
A.可溶性硫化物可作处理含题述金属离子的沉淀剂
B.在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液,会生成PbS沉淀
C.在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加Na2S溶液,当溶液中c(S2-)=0.001mol L-1时,三种金属离子不能都完全沉淀
D.向含Pb2+、Cu2+、Hg2+均为0.010mol L-1的溶液中通入H2S气体,产生沉淀的顺序依次为PbS、CuS、HgS
【变式3-2】25℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
物质 AgCl AgBr AgI Ag2S
颜色 白 淡黄 黄 黑
Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17 1.8×10-50
下列叙述中不正确的是
A.在5mL1.8×10-6mol·L-1NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为1mL)1×10-3mol·L-1AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成
B.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1mol·L-1Na2S溶液,有黑色沉淀产生
C.25℃,AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶解度不相同
D.AgCl(s)+Br-(aq) AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数约为333
考点04 沉淀溶解平衡图像分析
【例4】25℃时,M(OH)2在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.25℃时,M(OH)2的溶度积常数Ksp为1x10-8
B.向饱和M(OH)2溶液中加入NaOH固体不能使溶液由Z点变为X点
C.25℃时,M(OH)2在水中的溶度积和溶解度比其在KOH溶液中的大
D.升高温度,可使溶液由Y点变为X点
【变式4-1】t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.t℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10﹣8 B.d点有Ag2CrO4沉淀生成
C.a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp D.加入AgNO3可使溶液由b点变成c点
【变式4-2】t℃时,已知在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.t℃时,的
B.图中a、c两点对应的溶液都是饱和溶液,b、d两点对应的溶液都是不饱和溶液
C.向c点的溶液中加入少量NaI固体,有固体析出
D.c点的溶液恒温蒸发部分水,可变到a点
1.下列说法中,正确的是
A.难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,保持温度不变增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动
B.难溶电解质都是弱电解质
C.在白色ZnS沉淀上滴加溶液,沉淀变黑,说明CuS比ZnS更难溶于水
D.AgCl在水中的溶解度与在饱和NaCl溶液中的溶解度相同
2.一定温度下,在氢氧化钡的悬浊液中,存在氢氧化钡固体与其电离的离子间的溶解平衡关系:Ba(OH)2(固体) Ba2++2OH-。向此种悬浊液中加入少量的氧化钡粉末,下列叙述正确的是:
A.溶液中氢氧根离子浓度增大 B.溶液中钡离子浓度减少
C.溶液中钡离子数目减小 D.pH减小
3.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.BaSO4属于难溶物,它在水中完全不能溶解
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
4.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
5.25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大 B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向左移动 D.溶液中Pb2+浓度增大
6.25℃时,5种银盐的溶度积常数()如表所示:
物质
溶度积常数()
下列说法正确的是
A.氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大
B.将硫酸银溶解于水形成饱和溶液后,向其中加入少量硫化钠溶液,不可能得到黑色沉淀
C.在的溶液中加入1滴(约20滴)的溶液(忽略溶液体积变化),不能观察到白色沉淀
D.将足量浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中,有少量白色固体生成
7.向浓度均为0.010mol/L的Na2CrO4、NaBr和NaCl的混合溶液中逐滴加入0.010mol/L的AgNO3溶液[已知Ksp(AgCl)=1.77×10-10mol2·L-2, Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12mol3·L-3, Ksp(AgBr)=5.35×10-13mol2·L-2,Ag2CrO4显砖红色]。下列叙述正确的是( )
A.原溶液中n(Na+)=0.040mol
B. Na2CrO4可用作AgNO3溶液滴定Cl-或Br-的指示剂
C.生成沉淀的先后顺序是AgBr→Ag2CrO4→AgCl
D.出现 Ag2CrO4沉淀时,溶液中c(Cl-):c(Br-)=117:535
8.已知25℃时,饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,,下列有关的溶度积和沉淀溶解平衡的叙述正确的是
A.25℃时,向的溶液中加入固体,增大
B.向该饱和溶液中加入固体,的溶度积增大
C.向该饱和溶液中加入固体,溶液中
D.向该饱和溶液中加入固体,溶液中减小
9.已知饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,下列有关该平衡体系的说法正确的是
①升高温度,该沉淀溶解平衡逆向移动
②向溶液中加入少量粉末能增大浓度
③恒温条件下,向溶液中加入,溶液的pH升高
④加热溶液,溶液的pH升高
⑤向溶液中加入溶液,其中固体质量增加
⑥向溶液中加入少量固体,固体质量不变
A.①⑤ B.①④⑥ C.②③⑤ D.①②⑤⑥
10.向溶液中加入溶液时,有白色沉淀生成,然后向白色沉淀中滴加溶液,发现沉淀变为黑色,则下列说法不正确的是
A.白色沉淀为,黑色沉淀为
B.上述现象说明的小于的
C.利用该原理可实现一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀
D.该过程破坏了的沉淀溶解平衡
11.下列有关难溶电解质及其溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗的AgCl少
C.Mg(OH)2可溶于盐酸,不溶于NH4Cl溶液
D.温度相同时,Ksp小的物质其溶解度一定比Ksp大的物质的溶解度小
12.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.沉淀达到溶解平衡时,溶液中溶质离子浓度一定相等,且保持不变
B.升高温度,沉淀溶解平衡一定向溶解方向移动
C.室温下,AgCl在水中的溶解度大于在食盐水中的溶解度
D.向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液,则SO沉淀完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl-,不含SO
13.室温时,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知的溶度积(室温),下列说法中不正确的是

A.的数值为 B.点时有生成
C.加入蒸馏水可使溶液由点变成点 D.点与点对应的溶度积相等
14.的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.若,沉淀溶解是吸热的过程
B.在b点对应的溶解度大于c点
C.向c点对应的悬浊液中加入少量固体,溶液组成由c沿曲线向a方向移动
D.图中四个点的:
15.下,、和的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。某实验小组以为指示剂,用标准溶液分别滴定含水样、含水样。
已知:①为砖红色沉淀;
②相同条件下溶解度大于;
③时,,。
(代表、或)
下列说法错误的是
A.曲线②为沉淀溶解平衡曲线
B.滴定过程中,当观察到有稳定的砖红色沉淀产生,即为终点
C.反应的平衡常数
D.的
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