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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
第1课时　难溶电解质的沉淀溶解平衡
目
录
知识点二　溶度积常数
课时作业
知识点一　难溶电解质的沉淀溶解平衡
即时演练
1.变化观念与平衡思想:通过对沉淀溶解平衡等存在的证明及移动的分析,形成粒子观、变化观和平衡观。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。
核心素养发展目标
一
知识点一　难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.20 ℃时,溶解性与溶解度的关系
2.沉淀溶解平衡(以AgCl为例分析)
(1)AgCl在溶液中存在的两个过程
①____过程:在______作用下,少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中。
②____过程:溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面__________的吸引,回到AgCl的表面析出。
难溶
微溶
可溶
溶解
水分子
沉淀
阴、阳离子
(2)沉淀溶解平衡
①含义:在一定温度下,当____和____的速率相等时所达到的平衡状态,称为沉淀溶解平衡。
②图示(如图)
沉淀
溶解
③表示方法:以AgCl为例,溶解平衡可表示为________________________ _______________。
④沉淀完全的判断:一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于________mol·L-1时,通常认为沉淀完全。
AgCl(s) Ag+(aq)+
Cl-(aq)
1×10-5
(3)沉淀溶解平衡的特征
不等于0
相等
保持不变
发生移动
3.难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因(决定因素):溶质本身的____。绝对不溶的物质是没有的;同是微溶物质,溶解度差别也很大;易溶溶质只要是饱和溶液也存在沉淀溶解平衡。
(2)外因:温度、浓度、相同离子、反应离子等,符合勒夏特列原理。
①温度升高,多数沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
②加水稀释,浓度减小,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
③加入与难溶电解质构成粒子相同的物质,沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
④加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
性质
(3)示例分析
以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0为例,分析外因对沉淀溶解平衡移动的影响,填写下表。
外界条件 平衡移 动方向 平衡后 c(Ag+) 平衡后
c(Cl-)
升高温度 ____ ____ ____
向悬浊液中加少量水 ____ ____ ____
加入少量AgNO3 ____ ____ ____
通入HCl ____ ____ ____
通入H2S ____ ____ ____
正向
增大
增大
正向
不变
不变
逆向
增大
减小
逆向
减小
增大
正向
减小
增大
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)等体积、等浓度的AgNO3和NaCl溶液混合,充分反应后体系中不存在Ag+和Cl-。(　 　)
(2)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。(　 　)
(3)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。(　 　)
(4)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动。 (　 　)
(5)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。 (　 　)
基础诊断
×
×
×
×
√
1.将一定量的BaSO4放入水中,对此有关的叙述正确的是(　 　)
A.BaSO4不溶于水,BaSO4固体质量不会改变
B.最终会得到BaSO4的极稀的饱和溶液
C.因为Ba2++S BaSO4↓很容易发生,所以不存在BaSO4(s)
Ba2+(aq)+S(aq)
D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
B
解析:BaSO4不溶于水并不是绝对不溶,它存在沉淀溶解平衡,当沉淀和溶解的速率相等时,得到了BaSO4的极稀的饱和溶液,即建立了动态平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+S(aq),A、C项错误,B项正确;升高温度,BaSO4溶解度增大,D项错误。
2.在热带海域中,珊瑚虫在浅海区域分泌石灰石骨骼,与藻类共生形成美丽的珊瑚。下列说法错误的是 (　 　)
A.珊瑚形成的反应为Ca2+(aq)+2HC(aq) CaCO3(s)+ H2O(l) +
CO2(aq)
B.与温带海域相比,热带海域水温较高是利于形成珊瑚的原因之一
C.与深海区域相比,浅海区阳光强烈,藻类光合作用强,更有利于珊瑚形成
D.大气中CO2浓度增加,会导致海水中C浓度增大,有利于珊瑚形成
D
解析:珊瑚的主要成分是CaCO3,珊瑚形成的反应为Ca2+(aq)+ 2HC(aq) CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq),A正确;与温带海域相比,热带海域水温较高能加快CO2的挥发,促使上述平衡正向移动,故温度较高是利于形成珊瑚的原因之一,B正确;与深海区域相比,浅海区阳光强烈,藻类光合作用强,消耗的CO2多,导致CO2浓度减小,平衡正向移动,更有利于珊瑚形成,C正确;由于CO2+H2O H2CO3 H++HC,大气中CO2浓度增大,会导致海水中CO2浓度增大,而不是C浓度增大,CO2浓度增大,珊瑚形成的平衡逆向移动,则不利于珊瑚形成,D错误。
3.在一定温度下,Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)+2OH-(aq),若使Mg(OH)2固体的质量减小,而且c(Mg2+)不变,可采取的措施是(　 　)
A.加MgCl2 B.加H2O
C.加NaOH D.加HCl
B
解析:加入MgCl2,增大了c(Mg2+),使溶解平衡逆向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量增加,A不符合题意;加入适量水,使溶解平衡正向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量减小,由于加水后仍是Mg(OH)2的饱和溶液,所以c(Mg2+)不变,B符合题意;加入NaOH固体,c(OH-)增大,使溶解平衡逆向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量增加,c(Mg2+)减小,C不符合题意;加HCl会消耗OH-,使溶解平衡正向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量减小,c(Mg2+)增大,D不符合题意。
二
知识点二　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__________,简称溶度积,符号为______。
2.表达式
AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=___________________。
如:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)
Ag2S(s) 2Ag+(aq)+S2-(aq),Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)
溶度积常数
Ksp
cm(An+)·cn(Bm-)
3.影响因素
溶度积Ksp只与__________的性质和____有关。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
难溶电解质
温度
5.应用
(1)比较难溶电解质在水中的溶解能力
(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)计算使某离子沉淀完全时所需溶液的pH
可依据金属氢氧化物的Ksp求出当金属离子沉淀完全(金属离子浓度小于10-5 mol·L-1)时溶液的pH。
(4)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Q(离子积)的相对大小。
①Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出;
②Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
③Q已知几种难溶电解质在25 ℃时的溶度积。
问题探究
化学式 Ksp
AgCl 1.8×10-10
AgBr 5.4×10-13
AgI 8.5×10-17
Ag2S 6.3×10-50
Mg(OH)2 5.6×10-12
Fe(OH)2 4.9×10-17
(1)25 ℃时,AgCl(s)、AgBr(s)、AgI(s)溶于水形成的饱和溶液中c(Ag+)大小关系能否直接判断 三种物质的溶解能力由大到小排序如何
能。溶解能力由大到小:AgCl>AgBr>AgI。
(2)AgCl、Mg(OH)2哪个更难溶
Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Ag+)=1.8×10-10,c(Ag+)≈1.34×
10-5 mol·L-1,即AgCl的溶解浓度为1.34×10-5 mol·L-1; Ksp[Mg(OH)2] =
c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3(Mg2+)=5.6×10-12,c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1,即Mg(OH)2的溶解浓度为1.12×10-4 mol·L-1,可以看出AgCl更难溶。
(3)25 ℃时,100 mL 1×10-4 mol·L-1 AgNO3溶液与1 mL 1×10-4 mol·L-1 NaCl溶液混合,是否有AgCl沉淀析出
否。混合后,c(Ag+)=×1×10-4 mol·L-1≈1×10-4 mol·L-1,c(Cl-) =×1×10-4 mol·L-1≈1×10-6 mol·L-1,Q=c(Ag+)·c(Cl-)=1×10-4 ×1×10-6=1×10-10(1)判断溶解度大小:阴、阳离子个数比相同的根据Ksp大小判断,阴、阳离子个数比不同的根据Ksp计算出的离子浓度判断。
(2)沉淀的先后:同一溶液可能产生多种沉淀时,不一定Ksp小的最先沉淀,如向含有Br-、I-的溶液中滴加AgNO3溶液,不一定I-先沉淀,与Br-、I-的浓度也有关。
归纳提升
1.溶度积常数表达式符合Ksp=c2(Ax+)·c(By-)的是(　 　)
A.AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.Na2S 2Na++S2-
C.Ag2S(s) 2Ag+(aq)+S2-(aq)
D.PbI2(s) Pb2+(aq)+2I-(aq)
解析:根据表达式可知化学方程式应为A2B(s) 2A+(aq)+B2-(aq),A、D项错误;Na2S为可溶性盐,不存在溶度积常数,B项错误,C项正确。
C
2.将足量AgCl(s)溶解在水中,形成悬浊液。已知:AgCl(s) Ag+(aq) +Cl-(aq)　ΔH>0,下列叙述正确的是 (　 　)
A.加少量水使悬浊物少量溶解,上述平衡正向移动,c(Ag+)减小
B.加热悬浊液,使其温度升高,则Ksp(AgCl)增大
C.加入NaCl固体,则AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)也减小
D.加少量AgNO3粉末,c(Cl-)不变
B
解析:加入少量水,平衡正向移动,但溶液还是饱和溶液,所以c(Ag+)不变,A错误;加热悬浊液,温度升高,溶解平衡正向移动,Ksp(AgCl)增大,B正确;加入NaCl固体,使c(Cl-)增大,AgCl的溶解平衡逆向移动,AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)只与温度有关,温度不变,Ksp(AgCl)不变,C错误;加入少量AgNO3粉末,溶液中c(Ag+)增大,c(Cl-)减小,D错误。
3.回答下列问题。
(1)已知常温下,PbI2的溶度积常数Ksp=7.1×10-9,则常温下PbI2饱和溶液中c(Pb2+)=_______________,c(I-)=___________________。
解析:PbI2(s) Pb2+(aq)+2I-(aq)　Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)= c(Pb2+)·
[2c(Pb2+)]2=4c3(Pb2+),c(Pb2+)= mol·L-1≈
1.2×10-3 mol·L-1。c(I-)=2c(Pb2+)=2.4×10-3 mol·L-1。
1.2×10-3 mol·L-1
2.4×10-3 mol·L-1
(2)已知某温度下Cu(OH)2的Ksp=1.0×10-21。
①调节溶液的pH,使0.1 mol·L-1 CuSO4溶液刚好开始产生Cu(OH)2的pH=__。
解析:Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=0.1×c2(OH-)=10-21,c(OH-)= mol·L-1 =10-10 mol·L-1,c(H+)==10-4 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg 10-4=4。
4
②调节溶液pH,使CuSO4溶液中Cu2+沉淀完全的pH=__。
解析:Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=10-5×c2(OH-)=10-21,c(OH-)= mol·L-1=10-8 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=10-6 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg 10-6=6。
6
三
即时演练
B
1.一定温度下,向含有AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量盐酸,下列说法错误的是(　 　)
A.c(Ag+)减小
B.AgCl的溶解度不变
C.Ksp不变
D.AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡逆向移动
解析:加入HCl后,Cl-浓度增加,Ag+浓度降低以维持Ksp不变,A正确;由于同离子效应,此时溶解平衡逆向移动,溶解度减小,B错误;Ksp仅与温度相关,温度不变,则Ksp不变,C正确;Cl-浓度增加导致平衡逆向移动,D正确。
C
2.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)
Ca2+(aq)+2OH-(aq)。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升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
解析:恒温下加入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减小,B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,C正确;加入NaOH固体,沉淀溶解平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,D错误。
B
3.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11、Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在c(Mg2+)=c(Cu2+)的酸性溶液中,逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,下列判断正确的是 (　 　)
A.Mg2+先沉淀
B.Cu2+先沉淀
C.同时沉淀
D.Mg2+和Cu2+均不可能沉淀
解析:Mg(OH)2和Cu(OH)2为同种类型的沉淀, Ksp[Mg(OH)2] >Ksp[Cu(OH)2],所以当c(Mg2+)=c(Cu2+)时,Cu2+沉淀时所需c(OH-)更小,所以逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,Cu2+先沉淀。
A
4.在一定温度下,AgCl在水中存在如下沉淀溶解平衡,AgCl(s)
Ag+(aq) +Cl-(aq),若把AgCl分别放入100 mL 0.1 mol·L-1的①NaNO3溶液、②NaCl溶液、③AlCl3溶液、④MgCl2溶液中,搅拌后在相同的温度下Ag+浓度由大到小的顺序是 (　 　)
A.①>②>④>③
B.②>①>④>③
C.④>③>②>①
D.①>④>③>②
解析:AgCl在水中存在沉淀溶解平衡,相同的温度下,溶液中的Cl-浓度越大,AgCl的溶解度越小,Ag+浓度越小,由题意可知,题给四种溶液中Cl-浓度由大到小顺序为③>④>②>①,则溶液中Ag+浓度由大到小顺序为①>②>④>③,故选 A。
5.难溶电解质在水溶液中存在着沉淀溶解平衡。(注:lg 2≈0.3,lg 5≈0.7)
已知:某温度下,Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq), Ksp[Cu(OH)2] =2×10-20;
Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH-(aq),Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38。
某CuSO4溶液中含有Fe3+杂质,溶液中CuSO4的浓度为2.0 mol·L-1,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时即沉淀完全,则:
3.3
(1)该溶液中的Fe3+刚好沉淀完全时溶液的pH约为______。
解析:Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,c(OH-)= mol·L-1=2×10-11 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=5×10-4 mol·L-1,pH=-lg c(H+)≈3.3。
4
(2)该溶液中的Cu2+开始形成Cu(OH)2沉淀时的pH约为__。
解析:c(Cu2+)为2.0 mol·L-1,该溶液中的Cu2+开始形成Cu(OH)2沉淀时,c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1, c(H+)=
=1×10-4 mol·L-1,pH=4。
可以
(3)若将该溶液的pH调至3.5,____(填“可以”或“不可以”)达到除去Fe3+杂质而不损失Cu2+的目的。
解析:Fe3+刚好沉淀完全时溶液的pH为3.3,Cu2+开始形成沉淀时的pH为4,溶液的pH调至3.5时Fe3+已经沉淀完全,Cu2+还未沉淀,可以达到除去Fe3+杂质而不损失Cu2+的目的。
四
课时作业22
B
1.(3分)下列有关BaSO3沉淀溶解平衡的说法中错误的是(　 　)
A.BaSO3的溶度积常数表达式Ksp(BaSO3)=c(Ba2+)×c(S)
B.BaSO3难溶于水,溶液中没有Ba2+和S
C.升高温度,BaSO3的溶解度增大
D.向BaSO3悬浊液中加入Na2SO3固体,BaSO3溶解的量减少
解析:BaSO3虽难溶于水,在水中溶解度较小,但溶液中有极少量的Ba2+和S,B错误。
B
2.(3分)欲使沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)向右移动,可采用的方法是(　 　)
A.增大溶液的pH
B.加入NH4Cl固体
C.加入MgSO4固体
D.加入适量体积分数为95%的乙醇溶液
解析:加入NH4Cl固体,由于N与OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,沉淀溶解平衡向右移动。
3.(3分)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,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高,Ksp减小
C.难溶电解质的溶度积Ksp越小,则它的溶解度越小
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体并恢复常温,Mg(OH)2的Ksp不变
解析:温度不变,溶度积常数不变,A项不正确,D项正确;大多数难溶电解质的Ksp随温度的升高而增大,但也有少数物质相反,如Ca(OH)2,B项不正确;只有相同类型的难溶电解质,才能满足Ksp越小溶解度越小的规律,C项不正确。
D
A
4.(3分)100 mL 0.001 mol·L-1 KCl溶液中加入1 mL 0.001 mol·L-1 AgNO3溶液(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10),下列判断正确的是 (　 　)
A.有AgCl沉淀析出
B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定
D.有沉淀但不是AgCl
解析:利用离子积与溶度积的相对大小比较判断,混合后溶液中c(Ag+)=0.001 mol·L-1×≈9.9×10-6 mol·L-1,c(Cl-)=0.001 mol·L-1 ×≈9.9×10-4 mol·L-1,Q=c(Ag+)·c(Cl-)=9.9×10-6×9.9×10-4 ≈9.8×10-9>Ksp,故有AgCl沉淀生成。
5.(3分)某实验小组设计如下流程,除去CuSO4溶液中的Fe2+。已知:25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,离子浓度小于
10-5 mol·L-1时可以认为离子沉淀完全。下列说法错误的是 (　 　)
A.加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化成Fe3+:2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O
B.试剂X可能是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、NaOH
C.调节溶液pH为4时,可实现铜、铁分离
D.将除铁后的溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥,可得到
CuSO4·5H2O
B
解析:加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,H2O2被还原为水,反应离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,A正确;除去CuSO4溶液中的Fe3+,可以加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3促进Fe3+水解,全部转化为Fe(OH)3,NaOH的加入会引入杂质离子Na+,B错误;25 ℃溶液pH为4时,c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,c(Fe3+)= mol·L-1=2.6×10-9 mol·L-1,c(Cu2+)= mol·L-1=2.2 mol·L-1,离子浓度小于10-5 mol·L-1时可以认为离子沉淀完全,此时Fe3+已经完全沉淀,可以实现铜、铁分离,C正确;除铁后的CuSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥,可得到CuSO4·5H2O,D正确。
B
6.(3分)某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断不正确的是(　 　)
A.Ksp[Fe(OH)3]B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.b、c两点代表的溶液中,c(H+)·c(OH-)的值相等
D.c、d两点代表的溶液中,c(Cu2+)·c2(OH-)的值:c>d
解析:由题图可知,b点pH=1.3,其c(OH-)=,则Ksp[Fe(OH)3] =
c(Fe3+)×c3(OH-)=c(Fe3+)×103.9;c点pH=4.4,其c(OH-)=,则Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)×c2(OH-)=c(Cu2+)×108.8,b、c点:c(Fe3+)=
c(Cu2+),则Ksp[Fe(OH)3]d,pH:c>d,即c(OH-):c>d,则c(Cu2+)·c2(OH-)的值:c>
d,D正确。
7.(3分)常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知常温下Ksp(CaSO4)=9×10-6。下列说法正确的是 (　 　)
A.升高温度曲线会往左下方移动
B.d点表示CaSO4的过饱和溶液,b点表示CaSO4的不饱和溶液
C.b点加水可以变到如图的曲线上,且此时的Ksp(CaSO4)=2×10-5
D.加入Na2SO4(s),可以使溶液由a点变到c点
D
解析:升高温度CaSO4的溶解度会增大,曲线应该往右上方移动,A项错误;d点表示CaSO4的不饱和溶液,b点表示CaSO4的过饱和溶液,B项错误;b点为CaSO4的过饱和溶液,加水可使其与题图的沉淀溶解平衡曲线重合,但Ksp只与温度有关,此时的Ksp(CaSO4)=9×10-6,C项错误;加入Na2SO4(s),c(S)增大,平衡逆向移动,c(Ca2+)减小,可使溶液由a点变到c点,D项正确。
B
8.(3分)已知20 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.6×10-11,Ksp[Co(OH)2] =6.4 × 1,Co(OH)2为玫瑰红色难溶物。某同学进行下列实验,依据下述实验操作及现象,下列说法错误的是(　 　)
实验 实验操作 现象
实验一 将镁条用砂纸打磨光亮后置于饱和NaCl溶液中,滴加几滴酚酞 有无色气体和较多白色沉淀产生, 溶液变红色
实验二 取出镁条,将悬浊液加热 红色加深
实验三 冷却后滴加适量CoCl2溶液 部分白色难溶物变成玫瑰红色难溶物
A.镁条和水发生置换反应生成H2和Mg(OH)2
B.NaCl增大了Mg(OH)2(s)在20 ℃水中的溶解度
C.Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH>0
D.加入适量CoCl2溶液后,c(Mg2+)︰c(Co2+)=2 500︰1
解析:由实验一的现象可知,镁条和水反应生成H2和难溶物Mg(OH)2,A正确;NaCl对Mg(OH)2在水中的溶解度无影响,B错误;由实验二中加热悬浊液红色加深可知,Mg(OH)2(s)在水中的溶解过程是吸热的,C正确;由实验三现象可知,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加CoCl2溶液后,发生反应Mg(OH)2(s)+Co2+(aq) Co(OH)2(s)+Mg2+(aq),则c(Mg2+)︰c(Co2+)=[c(Mg2+)·c2(OH-)]︰[c(Co2+)·c2(OH-)]=Ksp[Mg(OH)2]︰Ksp[Co(OH)2]=2 500︰1,D正确。
9.(9分)回答下列问题。
(1)对于Ag2S(s) 2Ag+(aq)+S2-(aq),其Ksp的表达式为______________ ______________。
解析:由溶度积的概念可直接写出。
Ksp=c2(Ag+)
·c(S2-)
(2)下列说法不正确的是__(填序号)。
①用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl少
②一般来说,物质的溶解度随温度的升高而增大,故物质的溶解过程大多是吸热过程
③对于Al(OH)3(s) Al3+(aq)+3OH-(aq)和Al(OH)3 Al3++3OH-,前者为溶解平衡,后者为电离平衡
④除去溶液中的Mg2+,用OH-沉淀比用C好,说明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3大
⑤沉淀反应中常加入过量的沉淀剂,其目的是使沉淀更完全
④
解析:Cl-抑制了AgCl的溶解,①正确;物质的溶解过程大多是吸热过程,②正确;③正确;除去溶液中的Mg2+,用OH-沉淀比用C好,是因为Mg(OH)2的溶解度更小,使溶液中剩余的Mg2+更少,④错误;⑤正确。
(3)已知298 K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12,取适量的MgCl2溶液,加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡,测得pH=13.00,则此温度下残留在溶液中的c(Mg2+)是________________________。
解析:298 K,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12,即溶液中c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12,pH=13.00的溶液中,c(OH-)=0.1 mol·L-1,则此时c(Mg2+)= mol·L-1=5.6×10-10 mol·L-1。
5.6×10-10 mol·L-1
10.(12分)已知几种难溶电解质在25 ℃时的溶度积。
(1)25 ℃时,AgCl的饱和溶液和Ag2CrO4的饱和溶液中,Ag+浓度大小关系为___________________,由此可得出________更难溶。
化学式 AgCl AgBr AgI Ag2CrO4
Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17 2.0×10-12
Ag2CrO4>AgCl
AgCl
解析:Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+　Cr(aq)
2x mol·L-1 x mol·L-1
(2x)2·x=2.0×10-12,x=×10-4,c(Ag+)=2××10-4 mol·L-1≈1.59×
10-4 mol·L-1。又AgCl饱和溶液中c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1,所以Ag+浓度大小关系为Ag2CrO4>AgCl,则AgCl更难溶。
(2)将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,请通过计算说明是否有Ag2CrO4沉淀产生。
答案:等体积混合后,c(Ag+)=2×10-3 mol·L-1,c(Cr)=2×10-3 mol·L-1, Q=c2(Ag+)·c(Cr)=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>Ksp(Ag2CrO4)= 2.0× 10-12,有Ag2CrO4沉淀产生。
(3)25 ℃时,取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl和AgI同时沉淀时,计算溶液中=____________。
解析:AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中的c(Ag+)是相同的,因而≈4.7×10-7。
4.7×10-7
(4)25 ℃时,在Cl-、Br-和Cr的浓度均为0.010 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入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_______________。
解析:AgBr、AgCl同类型,AgBr的Ksp小,同浓度Cl-、Br-混合溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时先产生AgBr沉淀。比较AgCl、Ag2CrO4沉淀所需c(Ag+):Cl-沉淀时所需c(Ag+)≥ mol·L-1=1.8×10-8 mol·L-1,Cr沉淀时所需c(Ag+)≥
。
Br-、Cl-、Cr
11.(10分)已知25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×
10-32,Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-12。
(1)常温下,饱和Mg(OH)2溶液的pH=________(lg 2≈0.3)。
解析:饱和Mg(OH)2溶液中,c(Mg2+)=c(OH-),根据Ksp[Mg(OH)2] =c(Mg2+)·c2(OH-),c(OH-)=×10-4 mol·L-1,则c(H+)=×10-10 mol·L-1,pH=-lglg 2=10.1。
10.1
(2)向0.01 mol·L-1 FeCl3溶液中通入氨气,开始沉淀时溶液的pH为__(体积变化忽略不计)。
解析:开始沉淀时c(OH-)==10-12 mol·L-1,故pH=-lg=-lg 10-2=2。
2
(3)向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水。
①当Fe3+沉淀完全时,测定c(Al3+)=0.2 mol·L-1,此时所得沉淀中__________(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3。
解析:Fe3+沉淀完全时,c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1,c(OH-) ==1×10-11 mol·L-1,此时Q[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-) =0.2×(1×10-11)3=2×10-34不含有
②当溶液中Fe3+和Al3+沉淀完全[c(Fe3+)、c(Al3+)均小于1×10-5 mol·L-1]时,调节溶液的pH应略大于__。
解析:Fe3+沉淀完全时,c(OH-)==1×10-11 mol·L-1,此时pH=3;Al3+沉淀完全时c(OH-)==1×10-9 mol·L-1,此时pH=5。因此当Fe3+、Al3+沉淀完全时,pH要略大于5。
5
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本课结束第四节　沉淀溶解平衡
第1课时　难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.变化观念与平衡思想:通过对沉淀溶解平衡等存在的证明及移动的分析,形成粒子观、变化观和平衡观。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。
知识点一　难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.20 ℃时,溶解性与溶解度的关系
2.沉淀溶解平衡(以AgCl为例分析)
(1)AgCl在溶液中存在的两个过程
①溶解过程:在水分子作用下,少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中。
②沉淀过程:溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引,回到AgCl的表面析出。
(2)沉淀溶解平衡
①含义:在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时所达到的平衡状态,称为沉淀溶解平衡。
②图示(如图)
③表示方法:以AgCl为例,溶解平衡可表示为AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
④沉淀完全的判断:一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5 mol·L-1时,通常认为沉淀完全。
(3)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):溶质本身的性质。绝对不溶的物质是没有的;同是微溶物质,溶解度差别也很大;易溶溶质只要是饱和溶液也存在沉淀溶解平衡。
(2)外因:温度、浓度、相同离子、反应离子等,符合勒夏特列原理。
①温度升高,多数沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
②加水稀释,浓度减小,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
③加入与难溶电解质构成粒子相同的物质,沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
④加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
(3)示例分析
以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0为例,分析外因对沉淀溶解平衡移动的影响,填写下表。
外界条件 平衡移 动方向 平衡后 c(Ag+) 平衡后 c(Cl-)
升高温度 正向 增大 增大
向悬浊液中 加少量水 正向 不变 不变
加入少量AgNO3 逆向 增大 减小
通入HCl 逆向 减小 增大
通入H2S 正向 减小 增大
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)等体积、等浓度的AgNO3和NaCl溶液混合,充分反应后体系中不存在Ag+和Cl-。(　×　)
(2)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。(　×　)
(3)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。 (　×　)
(4)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动。 (　×　)
(5)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。 (　√　)
1.将一定量的BaSO4放入水中,对此有关的叙述正确的是 (　B　)
A.BaSO4不溶于水,BaSO4固体质量不会改变
B.最终会得到BaSO4的极稀的饱和溶液
C.因为Ba2++SBaSO4↓很容易发生,所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)
D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
解析:BaSO4不溶于水并不是绝对不溶,它存在沉淀溶解平衡,当沉淀和溶解的速率相等时,得到了BaSO4的极稀的饱和溶液,即建立了动态平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+S(aq),A、C项错误,B项正确;升高温度,BaSO4溶解度增大,D项错误。
2.在热带海域中,珊瑚虫在浅海区域分泌石灰石骨骼,与藻类共生形成美丽的珊瑚。下列说法错误的是 (　D　)
A.珊瑚形成的反应为Ca2+(aq)+2HC(aq)CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)
B.与温带海域相比,热带海域水温较高是利于形成珊瑚的原因之一
C.与深海区域相比,浅海区阳光强烈,藻类光合作用强,更有利于珊瑚形成
D.大气中CO2浓度增加,会导致海水中C浓度增大,有利于珊瑚形成
解析:珊瑚的主要成分是CaCO3,珊瑚形成的反应为Ca2+(aq)+2HC(aq) CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq),A正确;与温带海域相比,热带海域水温较高能加快CO2的挥发,促使上述平衡正向移动,故温度较高是利于形成珊瑚的原因之一,B正确;与深海区域相比,浅海区阳光强烈,藻类光合作用强,消耗的CO2多,导致CO2浓度减小,平衡正向移动,更有利于珊瑚形成,C正确;由于CO2+H2OH2CO3H++HC,大气中CO2浓度增大,会导致海水中CO2浓度增大,而不是C浓度增大,CO2浓度增大,珊瑚形成的平衡逆向移动,则不利于珊瑚形成,D错误。
3.在一定温度下,Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),若使Mg(OH)2固体的质量减小,而且c(Mg2+)不变,可采取的措施是(　B　)
A.加MgCl2 B.加H2O
C.加NaOH D.加HCl
解析:加入MgCl2,增大了c(Mg2+),使溶解平衡逆向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量增加,A不符合题意;加入适量水,使溶解平衡正向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量减小,由于加水后仍是Mg(OH)2的饱和溶液,所以c(Mg2+)不变,B符合题意;加入NaOH固体,c(OH-)增大,使溶解平衡逆向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量增加,c(Mg2+)减小,C不符合题意;加HCl会消耗OH-,使溶解平衡正向移动,悬浊液中Mg(OH)2固体的质量减小,c(Mg2+)增大,D不符合题意。
知识点二　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:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)
Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq),Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)
3.影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
5.应用
(1)比较难溶电解质在水中的溶解能力
(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)计算使某离子沉淀完全时所需溶液的pH
可依据金属氢氧化物的Ksp求出当金属离子沉淀完全(金属离子浓度小于10-5 mol·L-1)时溶液的pH。
(4)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Q(离子积)的相对大小。
①Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出;
②Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
③Q已知几种难溶电解质在25 ℃时的溶度积。
化学式 Ksp
AgCl 1.8×10-10
AgBr 5.4×10-13
AgI 8.5×10-17
Ag2S 6.3×10-50
Mg(OH)2 5.6×10-12
Fe(OH)2 4.9×10-17
(1)25 ℃时,AgCl(s)、AgBr(s)、AgI(s)溶于水形成的饱和溶液中c(Ag+)大小关系能否直接判断 三种物质的溶解能力由大到小排序如何
能。溶解能力由大到小:AgCl>AgBr>AgI。
(2)AgCl、Mg(OH)2哪个更难溶
Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Ag+)=1.8×10-10,c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1,即AgCl的溶解浓度为1.34×10-5 mol·L-1;Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3(Mg2+)=5.6×10-12,c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1,即Mg(OH)2的溶解浓度为1.12×10-4 mol·L-1,可以看出AgCl更难溶。
(3)25 ℃时,100 mL 1×10-4 mol·L-1 AgNO3溶液与1 mL 1×10-4 mol·L-1 NaCl溶液混合,是否有AgCl沉淀析出
否。混合后,c(Ag+)=×1×10-4 mol·L-1≈1×10-4 mol·L-1,c(Cl-)=×1×10-4 mol·L-1≈1×10-6 mol·L-1,Q=c(Ag+)·c(Cl-)=1×10-4×1×10-6=1×10-10(1)判断溶解度大小:阴、阳离子个数比相同的根据Ksp大小判断,阴、阳离子个数比不同的根据Ksp计算出的离子浓度判断。
(2)沉淀的先后:同一溶液可能产生多种沉淀时,不一定Ksp小的最先沉淀,如向含有Br-、I-的溶液中滴加AgNO3溶液,不一定I-先沉淀,与Br-、I-的浓度也有关。
1.溶度积常数表达式符合Ksp=c2(Ax+)·c(By-)的是 (　C　)
A.AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.Na2S2Na++S2-
C.Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)
D.PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)
解析:根据表达式可知化学方程式应为A2B(s) 2A+(aq)+B2-(aq),A、D项错误;Na2S为可溶性盐,不存在溶度积常数,B项错误,C项正确。
2.将足量AgCl(s)溶解在水中,形成悬浊液。已知:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0,下列叙述正确的是 (　B　)
A.加少量水使悬浊物少量溶解,上述平衡正向移动,c(Ag+)减小
B.加热悬浊液,使其温度升高,则Ksp(AgCl)增大
C.加入NaCl固体,则AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)也减小
D.加少量AgNO3粉末,c(Cl-)不变
解析:加入少量水,平衡正向移动,但溶液还是饱和溶液,所以c(Ag+)不变,A错误;加热悬浊液,温度升高,溶解平衡正向移动,Ksp(AgCl)增大,B正确;加入NaCl固体,使c(Cl-)增大,AgCl的溶解平衡逆向移动,AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)只与温度有关,温度不变,Ksp(AgCl)不变,C错误;加入少量AgNO3粉末,溶液中c(Ag+)增大,c(Cl-)减小,D错误。
3.回答下列问题。
(1)已知常温下,PbI2的溶度积常数Ksp=7.1×10-9,则常温下PbI2饱和溶液中c(Pb2+)=1.2×10-3 mol·L-1,c(I-)=2.4×10-3 mol·L-1。
(2)已知某温度下Cu(OH)2的Ksp=1.0×10-21。
①调节溶液的pH,使0.1 mol·L-1 CuSO4溶液刚好开始产生Cu(OH)2的pH=4。
②调节溶液pH,使CuSO4溶液中Cu2+沉淀完全的pH=6。
解析:(1)PbI2(s) Pb2+(aq)+2I-(aq)　Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)=c(Pb2+)·[2c(Pb2+)]2=4c3(Pb2+),c(Pb2+)=
mol·L-1≈1.2×10-3 mol·L-1。c(I-)=2c(Pb2+)=2.4×10-3 mol·L-1。(2)①Ksp=
c(Cu2+)·c2(OH-)=0.1×c2(OH-)=10-21,c(OH-)= mol·L-1=10-10 mol·L-1,c(H+)==10-4 mol·L-1,pH=
-lg c(H+)=-lg 10-4=4。②Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=10-5×c2(OH-)=10-21,c(OH-)= mol·L-1=10-8 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=10-6 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg 10-6=6。
1.一定温度下,向含有AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量盐酸,下列说法错误的是 (　B　)
A.c(Ag+)减小
B.AgCl的溶解度不变
C.Ksp不变
D.AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡逆向移动
解析:加入HCl后,Cl-浓度增加,Ag+浓度降低以维持Ksp不变,A正确;由于同离子效应,此时溶解平衡逆向移动,溶解度减小,B错误;Ksp仅与温度相关,温度不变,则Ksp不变,C正确;Cl-浓度增加导致平衡逆向移动,D正确。
2.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列说法正确的是 (　C　)
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升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
解析:恒温下加入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减小,B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,C正确;加入NaOH固体,沉淀溶解平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,D错误。
3.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11、Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在c(Mg2+)=c(Cu2+)的酸性溶液中,逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,下列判断正确的是 (　B　)
A.Mg2+先沉淀
B.Cu2+先沉淀
C.同时沉淀
D.Mg2+和Cu2+均不可能沉淀
解析:Mg(OH)2和Cu(OH)2为同种类型的沉淀,Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2],所以当c(Mg2+)=c(Cu2+)时,Cu2+沉淀时所需c(OH-)更小,所以逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,Cu2+先沉淀。
4.在一定温度下,AgCl在水中存在如下沉淀溶解平衡,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),若把AgCl分别放入100 mL 0.1 mol·L-1的①NaNO3溶液、②NaCl溶液、③AlCl3溶液、④MgCl2溶液中,搅拌后在相同的温度下Ag+浓度由大到小的顺序是 (　A　)
A.①>②>④>③
B.②>①>④>③
C.④>③>②>①
D.①>④>③>②
解析:AgCl在水中存在沉淀溶解平衡,相同的温度下,溶液中的Cl-浓度越大,AgCl的溶解度越小,Ag+浓度越小,由题意可知,题给四种溶液中Cl-浓度由大到小顺序为③>④>②>①,则溶液中Ag+浓度由大到小顺序为①>②>④>③,故选 A。
5.难溶电解质在水溶液中存在着沉淀溶解平衡。(注:lg 2≈0.3,lg 5≈0.7)
已知:某温度下,Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20;
Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq),Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38。
某CuSO4溶液中含有Fe3+杂质,溶液中CuSO4的浓度为2.0 mol·L-1,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时即沉淀完全,则:
(1)该溶液中的Fe3+刚好沉淀完全时溶液的pH约为3.3。
(2)该溶液中的Cu2+开始形成Cu(OH)2沉淀时的pH约为4。
(3)若将该溶液的pH调至3.5,可以(填“可以”或“不可以”)达到除去Fe3+杂质而不损失Cu2+的目的。
解析:(1)Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,c(OH-)= mol·L-1=2×10-11 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=5×10-4 mol·L-1,pH=-lg c(H+)≈3.3。(2)c(Cu2+)为2.0 mol·L-1,该溶液中的Cu2+开始形成Cu(OH)2沉淀时,c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,c(H+)==1×10-4 mol·L-1,pH=4。(3)Fe3+刚好沉淀完全时溶液的pH为3.3,Cu2+开始形成沉淀时的pH为4,溶液的pH调至3.5时Fe3+已经沉淀完全,Cu2+还未沉淀,可以达到除去Fe3+杂质而不损失Cu2+的目的。
(总分:55分)
1.(3分)下列有关BaSO3沉淀溶解平衡的说法中错误的是(　B　)
A.BaSO3的溶度积常数表达式Ksp(BaSO3)=c(Ba2+)×c(S)
B.BaSO3难溶于水,溶液中没有Ba2+和S
C.升高温度,BaSO3的溶解度增大
D.向BaSO3悬浊液中加入Na2SO3固体,BaSO3溶解的量减少
解析:BaSO3虽难溶于水,在水中溶解度较小,但溶液中有极少量的Ba2+和S,B错误。
2.(3分)欲使沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)向右移动,可采用的方法是(　B　)
A.增大溶液的pH
B.加入NH4Cl固体
C.加入MgSO4固体
D.加入适量体积分数为95%的乙醇溶液
解析:加入NH4Cl固体,由于N与OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,沉淀溶解平衡向右移动。
3.(3分)下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是 (　D　)
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高,Ksp减小
C.难溶电解质的溶度积Ksp越小,则它的溶解度越小
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体并恢复常温,Mg(OH)2的Ksp不变
解析:温度不变,溶度积常数不变,A项不正确,D项正确;大多数难溶电解质的Ksp随温度的升高而增大,但也有少数物质相反,如Ca(OH)2,B项不正确;只有相同类型的难溶电解质,才能满足Ksp越小溶解度越小的规律,C项不正确。
4.(3分)100 mL 0.001 mol·L-1 KCl溶液中加入1 mL 0.001 mol·L-1 AgNO3溶液(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10),下列判断正确的是 (　A　)
A.有AgCl沉淀析出
B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定
D.有沉淀但不是AgCl
解析:利用离子积与溶度积的相对大小比较判断,混合后溶液中c(Ag+)=0.001 mol·L-1×≈9.9×10-6 mol·L-1,c(Cl-)=0.001 mol·L-1×≈9.9×10-4 mol·L-1,Q=c(Ag+)·c(Cl-)=9.9×10-6×9.9×10-4≈9.8×10-9>Ksp,故有AgCl沉淀生成。
5.(3分)某实验小组设计如下流程,除去CuSO4溶液中的Fe2+。已知:25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,离子浓度小于10-5 mol·L-1时可以认为离子沉淀完全。下列说法错误的是 (　B　)
A.加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化成Fe3+:2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
B.试剂X可能是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、NaOH
C.调节溶液pH为4时,可实现铜、铁分离
D.将除铁后的溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥,可得到CuSO4·5H2O
解析:加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,H2O2被还原为水,反应离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,A正确;除去CuSO4溶液中的Fe3+,可以加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3促进Fe3+水解,全部转化为Fe(OH)3,NaOH的加入会引入杂质离子Na+,B错误;25 ℃溶液pH为4时,c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,c(Fe3+)= mol·L-1=2.6×10-9 mol·L-1,c(Cu2+)= mol·L-1=2.2 mol·L-1,离子浓度小于10-5 mol·L-1时可以认为离子沉淀完全,此时Fe3+已经完全沉淀,可以实现铜、铁分离,C正确;除铁后的CuSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥,可得到CuSO4·5H2O,D正确。
6.(3分)某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断不正确的是 (　B　)
A.Ksp[Fe(OH)3]B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.b、c两点代表的溶液中,c(H+)·c(OH-)的值相等
D.c、d两点代表的溶液中,c(Cu2+)·c2(OH-)的值:c>d
解析:由题图可知,b点pH=1.3,其c(OH-)=,则Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=c(Fe3+)×103.9;c点pH=4.4,其c(OH-)=,则Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)×c2(OH-)=c(Cu2+)×108.8,b、c点:c(Fe3+)=c(Cu2+),则Ksp[Fe(OH)3]d,pH:c>d,即c(OH-):c>d,则c(Cu2+)·c2(OH-)的值:c>d,D正确。
7.(3分)常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知常温下Ksp(CaSO4)=9×10-6。下列说法正确的是 (　D　)
A.升高温度曲线会往左下方移动
B.d点表示CaSO4的过饱和溶液,b点表示CaSO4的不饱和溶液
C.b点加水可以变到如图的曲线上,且此时的Ksp(CaSO4)=2×10-5
D.加入Na2SO4(s),可以使溶液由a点变到c点
解析:升高温度CaSO4的溶解度会增大,曲线应该往右上方移动,A项错误;d点表示CaSO4的不饱和溶液,b点表示CaSO4的过饱和溶液,B项错误;b点为CaSO4的过饱和溶液,加水可使其与题图的沉淀溶解平衡曲线重合,但Ksp只与温度有关,此时的Ksp(CaSO4)=9×10-6,C项错误;加入Na2SO4(s),c(S)增大,平衡逆向移动,c(Ca2+)减小,可使溶液由a点变到c点,D项正确。
8.(3分)已知20 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.6×10-11,Ksp[Co(OH)2]=6.4×10-15,Co(OH)2为玫瑰红色难溶物。某同学进行下列实验,依据下述实验操作及现象,下列说法错误的是 (　B　)
实验 实验操作 现象
实验一 将镁条用砂纸打磨光亮后置于饱和NaCl溶液中,滴加几滴酚酞 有无色气体和较多白色沉淀产生,溶液变红色
实验二 取出镁条,将悬浊液加热 红色加深
实验三 冷却后滴加适量CoCl2溶液 部分白色难溶物变成玫瑰红色难溶物
A.镁条和水发生置换反应生成H2和Mg(OH)2
B.NaCl增大了Mg(OH)2(s)在20 ℃水中的溶解度
C.Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH>0
D.加入适量CoCl2溶液后,c(Mg2+)︰c(Co2+)=2 500︰1
解析:由实验一的现象可知,镁条和水反应生成H2和难溶物Mg(OH)2,A正确;NaCl对Mg(OH)2在水中的溶解度无影响,B错误;由实验二中加热悬浊液红色加深可知,Mg(OH)2(s)在水中的溶解过程是吸热的,C正确;由实验三现象可知,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加CoCl2溶液后,发生反应Mg(OH)2(s)+Co2+(aq) Co(OH)2(s)+Mg2+(aq),则c(Mg2+)︰c(Co2+)=[c(Mg2+)·c2(OH-)]︰[c(Co2+)·c2(OH-)]=Ksp[Mg(OH)2]︰Ksp[Co(OH)2]=2 500︰1,D正确。
9.(9分)回答下列问题。
(1)对于Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq),其Ksp的表达式为Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)。
(2)下列说法不正确的是④(填序号)。
①用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl少
②一般来说,物质的溶解度随温度的升高而增大,故物质的溶解过程大多是吸热过程
③对于Al(OH)3(s)Al3+(aq)+3OH-(aq)和Al(OH)3Al3++3OH-,前者为溶解平衡,后者为电离平衡
④除去溶液中的Mg2+,用OH-沉淀比用C好,说明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3大
⑤沉淀反应中常加入过量的沉淀剂,其目的是使沉淀更完全
(3)已知298 K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12,取适量的MgCl2溶液,加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡,测得pH=13.00,则此温度下残留在溶液中的c(Mg2+)是5.6×10-10 mol·L-1。
解析:(1)由溶度积的概念可直接写出。(2)Cl-抑制了AgCl的溶解,①正确;物质的溶解过程大多是吸热过程,②正确;③正确;除去溶液中的Mg2+,用OH-沉淀比用C好,是因为Mg(OH)2的溶解度更小,使溶液中剩余的Mg2+更少,④错误;⑤正确。(3)298 K,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12,即溶液中c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12,pH=13.00的溶液中,c(OH-)=0.1 mol·L-1,则此时c(Mg2+)= mol·L-1=5.6×10-10 mol·L-1。
10.(12分)已知几种难溶电解质在25 ℃时的溶度积。
化学式 AgCl AgBr AgI Ag2CrO4
Ksp 1.8× 10-10 5.4× 10-13 8.5× 10-17 2.0× 10-12
(1)25 ℃时,AgCl的饱和溶液和Ag2CrO4的饱和溶液中,Ag+浓度大小关系为Ag2CrO4>AgCl,由此可得出AgCl更难溶。
(2)将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,请通过计算说明是否有Ag2CrO4沉淀产生。
答案:等体积混合后,c(Ag+)=2×10-3 mol·L-1,c(Cr)=2×10-3 mol·L-1,Q=c2(Ag+)·c(Cr)=(2×10-3)2×
2×10-3=8×10-9>Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,有Ag2CrO4沉淀产生。
(3)25 ℃时,取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl和AgI同时沉淀时,计算溶液中=4.7×10-7。
(4)25 ℃时,在Cl-、Br-和Cr的浓度均为0.010 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入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Br-、Cl-、Cr。
解析:(1)Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+　Cr(aq)
2x mol·L-1 x mol·L-1
(2x)2·x=2.0×10-12,x=×10-4,c(Ag+)=2××10-4 mol·L-1≈1.59×10-4 mol·L-1。又AgCl饱和溶液中c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1,所以Ag+浓度大小关系为Ag2CrO4>AgCl,则AgCl更难溶。(3)AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中的c(Ag+)是相同的,因而≈4.7×10-7。(4)AgBr、AgCl同类型,AgBr的Ksp小,同浓度Cl-、Br-混合溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时先产生AgBr沉淀。比较AgCl、Ag2CrO4沉淀所需c(Ag+):Cl-沉淀时所需c(Ag+)≥ mol·L-1=1.8×10-8 mol·L-1,Cr沉淀时所需c(Ag+)≥
。
11.(10分)已知25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32,Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-12。
(1)常温下,饱和Mg(OH)2溶液的pH=10.1(lg 2≈0.3)。
(2)向0.01 mol·L-1 FeCl3溶液中通入氨气,开始沉淀时溶液的pH为2(体积变化忽略不计)。
(3)向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水。
①当Fe3+沉淀完全时,测定c(Al3+)=0.2 mol·L-1,此时所得沉淀中不含有(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3。
②当溶液中Fe3+和Al3+沉淀完全[c(Fe3+)、c(Al3+)均小于1×10-5 mol·L-1]时,调节溶液的pH应略大于5。
解析:(1)饱和Mg(OH)2溶液中,c(Mg2+)=c(OH-),根据Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-),c(OH-)=
×10-4 mol·L-1,则c(H+)=×10-10 mol·L-1,pH=-lglg 2=10.1。(2)开始沉淀时c(OH-)==10-12 mol·L-1,故pH=-lg=-lg 10-2=2。(3)①Fe3+沉淀完全时,c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1,c(OH-)==1×10-11 mol·L-1,此时Q[Al(OH)3]=
c(Al3+)·c3(OH-)=0.2×(1×10-11)3=2×10-34==1×10-11 mol·L-1,此时pH=3;Al3+沉淀完全时c(OH-)==1×10-9 mol·L-1,此时pH=5。因此当Fe3+、Al3+沉淀完全时,pH要略大于5。

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