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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡说课ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡说课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，素养初探，素养提升，课前篇素养初探，知识铺垫，必备知识，正误判断，问题探究，深化拓展，素能应用等内容，欢迎下载使用。
1.知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素以及沉淀溶解平衡的移动,能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。2.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.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,提高科学态度与社会责任的化学核心素养。
1.固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系:
2.溶解平衡状态:在一定温度下,固体溶质在水中形成饱和溶液时,溶液中溶质质量保持不变的状态,该状态下,固体溶质溶解的速率和溶液中溶质分子结晶的速率达到相等,但溶解和结晶仍在进行。
3.浓度商Q与化学平衡常数K的关系①Q=K时,反应达到平衡状态。②Q>K时,反应向逆反应方向进行。③Q
(3)沉淀溶解平衡的特征。
(4)沉淀溶解平衡的影响因素。
2.沉淀溶解平衡常数——溶度积(1)定义:在一定条件下,难溶物的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,其平衡常数叫作溶度积常数或溶度积,通常用Ksp表示。(2)表达式。
(3)意义。溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解程度。对于相同类型的难溶电解质,Ksp的数值越大,电解质在水中的溶解程度越高。(4)影响因素。Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
【微思考】溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀,而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化,这种认识对吗?提示不对。只要浓度商Q>Ksp,溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。
二、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的溶解与生成(1)原理。通过改变条件使溶解平衡移动,最终使溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为溶液中的离子。
(2)判断。对于难溶电解质的溶解过程AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),其浓度商Q=cm(An+)·cn(Bm-),通过比较Q和Ksp的相对大小,可以判断沉淀的溶解与生成。①Q>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至Q=Ksp,达到新的沉淀溶解平衡。②Q=Ksp时,溶液饱和,沉淀溶解与生成处于平衡状态。③Q
2.沉淀的转化(1)实质。实质是沉淀溶解平衡的移动。(2)特点。一般地,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀。两种难溶物的溶解能力差别越大,越容易转化。
(3)沉淀转化的应用。①除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等离子,常用FeS等难溶物作为沉淀剂,其中除去Cu2+的离子方程式为FeS(s)+Cu2+(aq)==CuS(s)+Fe2+(aq)。②硬水中的Mg(HCO3)2煮沸时分解为MgCO3,继续煮沸过程中,MgCO3转化为Mg(OH)2。③锅炉除水垢(含有CaSO4):向锅炉中加入Na2CO3溶液,发生的反应为CaSO4+Na2CO3==CaCO3+Na2SO4,然后再加入盐酸,CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑。
④自然界中矿物的转化:原生铜的硫化物经氧化等作用转化为CuSO4溶液,然后利用ZnS、PbS等沉淀剂将Cu2+转化为更难溶的CuS沉淀,发生的反应为CuSO4+ZnS==CuS+ZnSO4,CuSO4+PbS==CuS+PbSO4。
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)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。( )(2)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。( )(3)BaSO4在相同物质的量浓度的硫酸钠和硫酸铝溶液中的溶解度相同。( )(4)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。( )(5)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀盐酸代替H2O来洗涤AgCl沉淀。( )
(6)向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O固体,恢复到原来温度时,溶液中的Na+总数不变。( )(7)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)与AgCl==Ag++Cl-两式表示的意义相同。( )
答案(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
1.向BaCO3固体饱和溶液中逐渐滴入盐酸有什么现象?试从平衡移动的角度分析。
2.除去溶液中的S ,选择钙盐还是钡盐?为什么?
提示根据CaSO4微溶于水,BaSO4难溶于水,除去S 时,应选择钡盐,因为钡盐可使S 沉淀的更完全。
3.向澄清的PbI2饱和溶液中滴入KI溶液,有什么现象?试从平衡移动的角度分析。
提示上层澄清溶液又生成黄色沉淀。PbI2饱和溶液中存在PbI2(s) Pb2+(aq)+2I-(aq)平衡状态,滴入KI溶液,溶液中I-浓度增大。Q>Ksp,平衡逆向移动,因此又有PbI2黄色沉淀生成。
1.已知沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),当条件改变时,对该沉淀溶解平衡的影响如下表。
2.影响沉淀溶解平衡的因素(1)内因:难溶电解质的性质。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溶解平衡。(2)外因:①浓度。加水时平衡向溶解方向移动。②温度。升温时多数平衡向溶解方向移动;少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。③同离子效应。向平衡体系中加入相同的离子,使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的物质或气体的离子时,平衡向溶解的方向移动。
典例1】 (2019全国2,12)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)
（变式训练)(2020山东泰安一模)已知:常温下,Ksp(ZnS)=1.6×10-24;pM=-lgc(M2+)(M2+为Cu2+或Zn2+)。常温下,向10 mL 0.10 ml·L-1 CuCl2溶液中滴加0.10 ml·L-1 Na2S溶液,滴加过程中pM与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ksp(CuS)的数量级为10-36B.a点溶液中,c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]C.d点溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(H+)D.相同条件下,若用等浓度等体积的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,则反应终点c向上移动
答案BD解析 向10 mL 0.10 ml·L-1 CuCl2溶液中滴加0.10 ml·L-1的Na2S溶液,发生反应:Cu2++S2-==CuS↓,Cu2+单独存在或S2-单独存在均会发生水解,水解促进水的电离,b点溶液中滴加Na2S溶液的体积是10 mL,此时恰好生成CuS沉淀,溶液中存在的CuS沉淀溶解平衡CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq),结合图像和溶度积常数分析解答。
同温条件下,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强,这种认识对吗?
提示不对。对于同类型物质而言,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强,如Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),所以溶解度AgCl>AgBr>AgI;而对于不同类型的物质,则不能直接比较,如Ksp(AgCl)=1.8×10-10 ml2·L-2,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12 ml3·L-3,不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶,需要转化为溶解度进行比较。
溶度积的应用及有关计算技巧(1)溶度积的应用。①利用溶度积判断沉淀的生成、溶解及转化。利用溶度积(Ksp)与浓度商(Q)的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成、溶解或转化。Q>Ksp,溶液中的离子生成沉淀,直至形成沉淀与沉淀溶解达到平衡状态。Q=Ksp,离子生成沉淀与沉淀溶解处于平衡状态。Q
(2)溶度积的有关计算。①根据溶度积求溶液中离子的浓度。a.如Ksp=a ml2·L-2的饱和AgCl溶液中:c平(Ag+)= ml·L-1。b.如某温度下AgCl的Ksp=a ml2·L-2,在0.1 ml·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c平(Ag+)=10a ml·L-1。②利用Ksp计算难溶物质的溶解度。一定温度下,若已知难溶物质的Ksp,可以根据Ksp的表达式换算为该物质的物质的量浓度。由于溶液极稀,密度可视为水的密度,然后进一步计算出100 g溶液中溶解的难溶物的质量,即为该物质的溶解度。
典例2绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)
规律方法 (1)溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,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。(2)从图像上平衡点找到数据,根据Ksp的表达式计算得出Ksp的值。(3)比较溶液的Q与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。(4)涉及Q的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
变式训练2-1已知25 ℃时,AgCl的溶度积Ksp=1.8×10-10 ml2·L-2。则下列说法正确的是( )A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp变大B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c平(Ag+)=c平(Cl-)C.温度一定时,当AgCl溶液中c平(Ag+)·c平(Cl-)=Ksp时,此溶液中必有AgCl沉淀析出D.将AgCl加入到较浓的KI溶液中,部分AgCl转化为AgI,因为AgCl的溶解度大于AgI
答案D解析Ksp只与温度有关,A项不正确;B项混合后可能有Ag+或Cl-剩余,因此不一定有c平(Ag+)=c平(Cl-);C项Q=Ksp时可能恰好达到饱和状态,没有AgCl沉淀析出;D项符合沉淀转化的规律。
变式训练2-2(双选)(2020湖北宜昌部分示范高中高二期中)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.图中a= ×10-5D.T ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8 ml3·L-3
解析一定温度下溶度积是常数,随温度变化,不随浓度变化,所以T ℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等,故A正确;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液,对应的点仍在曲线上,所以在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点,故B正确;依据溶度积常数计算
难溶性钡盐转化的实验探究重晶石(主要成分为BaSO4)是制备钡的化合物的重要原料,由重晶石制备BaCl2的大致流程如图。
1.由重晶石转化为BaCO3时,所加试剂a应是什么物质?该步转化为什么能够实现?
2.由BaCO3转化为BaCl2的过程中,所加入的试剂b应是什么试剂?操作②所指的是哪种具体操作?
提示BaCO3+2HCl==BaCl2+CO2↑+H2O,所以试剂b为稀盐酸。从BaCl2溶液中获得BaCl2固体可采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤的操作。
1.沉淀溶解的方法加入适当的试剂,当Q
3.沉淀生成时沉淀剂的选择原则(1)使生成沉淀的反应进行得越完全越好(或沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能小)。(2)不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
【微点拨】加入沉淀剂,使Q>Ksp析出沉淀,这也是分离、除杂常用的方法(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生;其次是沉淀生成的反应进行得越完全越好。(2)不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去,即使加入了过量的沉淀剂,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时,沉淀就达完全。
典例3(2020山东德州高二期末)工业上通常以MnO2为原料制得MnCl2溶液,通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2,根据上述实验事实,下列分析正确的是( )A.MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的KspB.除杂试剂MnS也可用FeS代替C.MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s) ==CuS(s)+Mn2+(aq)D.整个过程中涉及的反应类型有复分解反应和氧化还原反应
答案CD解析通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,属于沉淀的转化,由难溶的物质转化为更难溶的物质,故A错误;除杂试剂MnS如用FeS代替,会引入新的杂质,故B错误;沉淀转化的离子方程式为:Cu2+(aq)+MnS(s) ==CuS(s)+Mn2+(aq),故C正确;以MnO2为原料发生反应制得MnCl2,Mn元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,沉淀的转化属于复分解反应,故D正确。
变式训练3自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析一定正确的是( )A.Ksp(PbS)
1.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,下列说法正确的是( )A.AgCl的溶解度、Ksp均减小B.AgCl的溶解度、Ksp均不变C.AgCl的溶解度减小,Ksp不变D.AgCl的溶解度不变,Ksp减小
答案C解析向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中滴加盐酸,使溶液中的Cl-浓度增大,因同离子效应使AgCl溶解平衡逆向移动,故AgCl溶解度减小,但因Ksp只与温度有关,故Ksp保持不变,C项正确。
2.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)=0D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液答案B解析无论难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡状态,例如含NaCl固体的NaCl饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态,故A错;电解质的沉淀溶解平衡状态是可逆的,故B对;沉淀溶解平衡状态时v(溶解)=v(沉淀)≠0,故C错;达到沉淀溶解平衡时,溶解的速率等于结晶的速率,所以溶液的浓度不变,一定是饱和溶液,故D错。
4.下列说法中不正确的是( )A.在化工生产中除去废水中的Cu2+,可选用Na2S作为沉淀剂B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的Ksp不变C.为减小洗涤过程中固体的损失,最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀D.Ksp小的物质的溶解能力一定比Ksp大的物质的小
解析CuS难溶于水,可利用反应Cu2++S2- ==CuS↓除去废水中的Cu2+,A正确;Ksp(AgCl)只受温度的影响,因此在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,Ksp(AgCl)不变,B正确;根据沉淀溶解平衡原理,BaSO4在稀硫酸中的溶解度比在H2O中小,因此洗涤BaSO4沉淀时选用稀硫酸比H2O好,C正确;对于相同类型的难溶电解质,Ksp越小,溶解能力越小,D错误。
5.(1)已知:MnO2是一种两性氧化物;25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题:①净化时需先加入的试剂X为 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。 ②碳化过程中发生反应的离子方程式为 。
(2)(2020江苏化学,19节选)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。其主要实验流程如下:
铁泥→酸浸→还原→除杂→沉铁 α-Fe2O3除杂:向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是 [Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4]。
1.知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素以及沉淀溶解平衡的移动,能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。2.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.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,提高科学态度与社会责任的化学核心素养。
1.固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系:
2.溶解平衡状态:在一定温度下,固体溶质在水中形成饱和溶液时,溶液中溶质质量保持不变的状态,该状态下,固体溶质溶解的速率和溶液中溶质分子结晶的速率达到相等,但溶解和结晶仍在进行。
3.浓度商Q与化学平衡常数K的关系①Q=K时,反应达到平衡状态。②Q>K时,反应向逆反应方向进行。③Q
(3)沉淀溶解平衡的特征。
(4)沉淀溶解平衡的影响因素。
2.沉淀溶解平衡常数——溶度积(1)定义:在一定条件下,难溶物的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,其平衡常数叫作溶度积常数或溶度积,通常用Ksp表示。(2)表达式。
(3)意义。溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解程度。对于相同类型的难溶电解质,Ksp的数值越大,电解质在水中的溶解程度越高。(4)影响因素。Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
【微思考】溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀,而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化,这种认识对吗?提示不对。只要浓度商Q>Ksp,溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。
二、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的溶解与生成(1)原理。通过改变条件使溶解平衡移动,最终使溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为溶液中的离子。
(2)判断。对于难溶电解质的溶解过程AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),其浓度商Q=cm(An+)·cn(Bm-),通过比较Q和Ksp的相对大小,可以判断沉淀的溶解与生成。①Q>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至Q=Ksp,达到新的沉淀溶解平衡。②Q=Ksp时,溶液饱和,沉淀溶解与生成处于平衡状态。③Q
2.沉淀的转化(1)实质。实质是沉淀溶解平衡的移动。(2)特点。一般地,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀。两种难溶物的溶解能力差别越大,越容易转化。
(3)沉淀转化的应用。①除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等离子,常用FeS等难溶物作为沉淀剂,其中除去Cu2+的离子方程式为FeS(s)+Cu2+(aq)==CuS(s)+Fe2+(aq)。②硬水中的Mg(HCO3)2煮沸时分解为MgCO3,继续煮沸过程中,MgCO3转化为Mg(OH)2。③锅炉除水垢(含有CaSO4):向锅炉中加入Na2CO3溶液,发生的反应为CaSO4+Na2CO3==CaCO3+Na2SO4,然后再加入盐酸,CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑。
④自然界中矿物的转化:原生铜的硫化物经氧化等作用转化为CuSO4溶液,然后利用ZnS、PbS等沉淀剂将Cu2+转化为更难溶的CuS沉淀,发生的反应为CuSO4+ZnS==CuS+ZnSO4,CuSO4+PbS==CuS+PbSO4。
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)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。( )(2)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。( )(3)BaSO4在相同物质的量浓度的硫酸钠和硫酸铝溶液中的溶解度相同。( )(4)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。( )(5)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀盐酸代替H2O来洗涤AgCl沉淀。( )
(6)向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O固体,恢复到原来温度时,溶液中的Na+总数不变。( )(7)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)与AgCl==Ag++Cl-两式表示的意义相同。( )
答案(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
1.向BaCO3固体饱和溶液中逐渐滴入盐酸有什么现象?试从平衡移动的角度分析。
2.除去溶液中的S ,选择钙盐还是钡盐?为什么?
提示根据CaSO4微溶于水,BaSO4难溶于水,除去S 时,应选择钡盐,因为钡盐可使S 沉淀的更完全。
3.向澄清的PbI2饱和溶液中滴入KI溶液,有什么现象?试从平衡移动的角度分析。
提示上层澄清溶液又生成黄色沉淀。PbI2饱和溶液中存在PbI2(s) Pb2+(aq)+2I-(aq)平衡状态,滴入KI溶液,溶液中I-浓度增大。Q>Ksp,平衡逆向移动,因此又有PbI2黄色沉淀生成。
1.已知沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),当条件改变时,对该沉淀溶解平衡的影响如下表。
2.影响沉淀溶解平衡的因素(1)内因:难溶电解质的性质。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溶解平衡。(2)外因:①浓度。加水时平衡向溶解方向移动。②温度。升温时多数平衡向溶解方向移动;少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。③同离子效应。向平衡体系中加入相同的离子,使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的物质或气体的离子时,平衡向溶解的方向移动。
典例1】 (2019全国2,12)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)
（变式训练)(2020山东泰安一模)已知:常温下,Ksp(ZnS)=1.6×10-24;pM=-lgc(M2+)(M2+为Cu2+或Zn2+)。常温下,向10 mL 0.10 ml·L-1 CuCl2溶液中滴加0.10 ml·L-1 Na2S溶液,滴加过程中pM与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ksp(CuS)的数量级为10-36B.a点溶液中,c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]C.d点溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(H+)D.相同条件下,若用等浓度等体积的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,则反应终点c向上移动
答案BD解析 向10 mL 0.10 ml·L-1 CuCl2溶液中滴加0.10 ml·L-1的Na2S溶液,发生反应:Cu2++S2-==CuS↓,Cu2+单独存在或S2-单独存在均会发生水解,水解促进水的电离,b点溶液中滴加Na2S溶液的体积是10 mL,此时恰好生成CuS沉淀,溶液中存在的CuS沉淀溶解平衡CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq),结合图像和溶度积常数分析解答。
同温条件下,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强,这种认识对吗?
提示不对。对于同类型物质而言,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强,如Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),所以溶解度AgCl>AgBr>AgI;而对于不同类型的物质,则不能直接比较,如Ksp(AgCl)=1.8×10-10 ml2·L-2,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12 ml3·L-3,不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶,需要转化为溶解度进行比较。
溶度积的应用及有关计算技巧(1)溶度积的应用。①利用溶度积判断沉淀的生成、溶解及转化。利用溶度积(Ksp)与浓度商(Q)的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成、溶解或转化。Q>Ksp,溶液中的离子生成沉淀,直至形成沉淀与沉淀溶解达到平衡状态。Q=Ksp,离子生成沉淀与沉淀溶解处于平衡状态。Q
(2)溶度积的有关计算。①根据溶度积求溶液中离子的浓度。a.如Ksp=a ml2·L-2的饱和AgCl溶液中:c平(Ag+)= ml·L-1。b.如某温度下AgCl的Ksp=a ml2·L-2,在0.1 ml·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c平(Ag+)=10a ml·L-1。②利用Ksp计算难溶物质的溶解度。一定温度下,若已知难溶物质的Ksp,可以根据Ksp的表达式换算为该物质的物质的量浓度。由于溶液极稀,密度可视为水的密度,然后进一步计算出100 g溶液中溶解的难溶物的质量,即为该物质的溶解度。
典例2绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)
规律方法 (1)溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,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。(2)从图像上平衡点找到数据,根据Ksp的表达式计算得出Ksp的值。(3)比较溶液的Q与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。(4)涉及Q的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
变式训练2-1已知25 ℃时,AgCl的溶度积Ksp=1.8×10-10 ml2·L-2。则下列说法正确的是( )A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp变大B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c平(Ag+)=c平(Cl-)C.温度一定时,当AgCl溶液中c平(Ag+)·c平(Cl-)=Ksp时,此溶液中必有AgCl沉淀析出D.将AgCl加入到较浓的KI溶液中,部分AgCl转化为AgI,因为AgCl的溶解度大于AgI
答案D解析Ksp只与温度有关,A项不正确;B项混合后可能有Ag+或Cl-剩余,因此不一定有c平(Ag+)=c平(Cl-);C项Q=Ksp时可能恰好达到饱和状态,没有AgCl沉淀析出;D项符合沉淀转化的规律。
变式训练2-2(双选)(2020湖北宜昌部分示范高中高二期中)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.图中a= ×10-5D.T ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8 ml3·L-3
解析一定温度下溶度积是常数,随温度变化,不随浓度变化,所以T ℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等,故A正确;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液,对应的点仍在曲线上,所以在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点,故B正确;依据溶度积常数计算
难溶性钡盐转化的实验探究重晶石(主要成分为BaSO4)是制备钡的化合物的重要原料,由重晶石制备BaCl2的大致流程如图。
1.由重晶石转化为BaCO3时,所加试剂a应是什么物质?该步转化为什么能够实现?
2.由BaCO3转化为BaCl2的过程中,所加入的试剂b应是什么试剂?操作②所指的是哪种具体操作?
提示BaCO3+2HCl==BaCl2+CO2↑+H2O,所以试剂b为稀盐酸。从BaCl2溶液中获得BaCl2固体可采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤的操作。
1.沉淀溶解的方法加入适当的试剂,当Q
3.沉淀生成时沉淀剂的选择原则(1)使生成沉淀的反应进行得越完全越好(或沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能小)。(2)不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
【微点拨】加入沉淀剂,使Q>Ksp析出沉淀,这也是分离、除杂常用的方法(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生;其次是沉淀生成的反应进行得越完全越好。(2)不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去,即使加入了过量的沉淀剂,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时,沉淀就达完全。
典例3(2020山东德州高二期末)工业上通常以MnO2为原料制得MnCl2溶液,通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2,根据上述实验事实,下列分析正确的是( )A.MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的KspB.除杂试剂MnS也可用FeS代替C.MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s) ==CuS(s)+Mn2+(aq)D.整个过程中涉及的反应类型有复分解反应和氧化还原反应
答案CD解析通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,属于沉淀的转化,由难溶的物质转化为更难溶的物质,故A错误;除杂试剂MnS如用FeS代替,会引入新的杂质,故B错误;沉淀转化的离子方程式为:Cu2+(aq)+MnS(s) ==CuS(s)+Mn2+(aq),故C正确;以MnO2为原料发生反应制得MnCl2,Mn元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,沉淀的转化属于复分解反应,故D正确。
变式训练3自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析一定正确的是( )A.Ksp(PbS)
1.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,下列说法正确的是( )A.AgCl的溶解度、Ksp均减小B.AgCl的溶解度、Ksp均不变C.AgCl的溶解度减小,Ksp不变D.AgCl的溶解度不变,Ksp减小
答案C解析向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中滴加盐酸,使溶液中的Cl-浓度增大,因同离子效应使AgCl溶解平衡逆向移动,故AgCl溶解度减小,但因Ksp只与温度有关,故Ksp保持不变,C项正确。
2.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)=0D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液答案B解析无论难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡状态,例如含NaCl固体的NaCl饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态,故A错;电解质的沉淀溶解平衡状态是可逆的,故B对;沉淀溶解平衡状态时v(溶解)=v(沉淀)≠0,故C错;达到沉淀溶解平衡时,溶解的速率等于结晶的速率,所以溶液的浓度不变,一定是饱和溶液,故D错。
4.下列说法中不正确的是( )A.在化工生产中除去废水中的Cu2+,可选用Na2S作为沉淀剂B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的Ksp不变C.为减小洗涤过程中固体的损失,最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀D.Ksp小的物质的溶解能力一定比Ksp大的物质的小
解析CuS难溶于水,可利用反应Cu2++S2- ==CuS↓除去废水中的Cu2+,A正确;Ksp(AgCl)只受温度的影响,因此在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,Ksp(AgCl)不变,B正确;根据沉淀溶解平衡原理,BaSO4在稀硫酸中的溶解度比在H2O中小,因此洗涤BaSO4沉淀时选用稀硫酸比H2O好,C正确;对于相同类型的难溶电解质,Ksp越小,溶解能力越小,D错误。
5.(1)已知:MnO2是一种两性氧化物;25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题:①净化时需先加入的试剂X为 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。 ②碳化过程中发生反应的离子方程式为 。
(2)(2020江苏化学,19节选)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。其主要实验流程如下:
铁泥→酸浸→还原→除杂→沉铁 α-Fe2O3除杂:向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是 [Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4]。
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