高考化学 考点48 沉淀的溶解平衡及其应用学案（含解析）

这是一份高考化学 考点48 沉淀的溶解平衡及其应用学案（含解析），共6页。学案主要包含了沉淀溶解平衡及其影响因素，溶度积的相关计算及应用，沉淀溶解平衡图像分析等内容，欢迎下载使用。
一、沉淀溶解平衡及其影响因素
1．沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，溶解速率和生成沉淀的速率相等的状态。
2．沉淀溶解平衡的建立
3．沉淀溶解平衡的特征
4．影响沉淀溶解平衡的因素
（1）内因
难溶电解质本身的性质。
（2）外因
①浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，但Ksp不变。
②温度：多数难溶电解质的溶解过程是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，同时Ksp变大。
③同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动，但Ksp不变。
④其他：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动，Ksp不变。
以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl－(aq) ΔH＞0为例：
二、溶度积的相关计算及应用
1．溶度积的相关计算
（1）溶度积和离子积
以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm－(aq)为例：
（2）已知溶度积求溶解度
以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl−(aq)为例，已知Ksp，则饱和溶液中c(Ag+)=c(Cl−)=，结合溶液体积即可求出溶解的AgCl的质量，利用公式=即可求出溶解度。
（3）已知溶解度求溶度积
已知溶解度S（因为溶液中溶解的电解质很少，所以溶液的密度可视为1 g·cm−3），则100 g水即0.1 L溶液中溶解的电解质的质量m为已知，则1 L溶液中所含离子的物质的量（离子的物质的量浓度）便可求出，利用公式即可求出Ksp。
（4）两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能产生多种沉淀时判断产生沉淀先后顺序的问题，均可利用溶度积的计算公式或离子积与浓度积的关系加以判断。
2．溶度积的应用
（1）沉淀的生成
原理：当Qc＞Ksp时，难溶电解质的溶解平衡向左移动，就会生成沉淀。
方法：①调节pH法。如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水中，再加入氨水调节pH至7~8，可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。反应的离子方程式为Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3。
②加沉淀剂法。如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等，也是分离、除杂常用的方法。反应的离子方程式为Cu2++S2−CuS↓，Cu2++H2SCuS↓+2H+；Hg2++S2−HgS↓，Hg2++H2SHgS↓+2H+。
（2）沉淀的溶解
原理：当Qc＜Ksp时，难溶电解质的溶解平衡向右移动，沉淀就会溶解。
化学方法溶解沉淀的原理是：使沉淀溶解平衡向着溶解的方向移动。常用的方法有：
①碱溶解法。如用NaOH溶液溶解Al(OH)3，化学方程式为NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2O。
②盐溶解法。除了酸、碱可以溶解难溶电解质，某些盐溶液也可用来溶解沉淀。如NH4Cl溶液可溶解Mg(OH)2。
③配位溶解法。在难溶物中加入配位剂，因形成配合物而降低难溶物的某种离子浓度，使平衡右移，沉淀溶解。
④氧化还原溶解法。有些金属硫化物(CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，通过减小c(S2−)而达到沉淀溶解的目的。如3CuS+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O。
（3）沉淀的转化
实质：沉淀溶解平衡的移动。
条件：两种沉淀的溶度积不同，溶度积大的可以转化为溶度积小的。
应用：锅炉除垢、矿物转化等。
溶度积使用时的注意事项
（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平衡移动，并不能改变溶度积。
（3）沉淀的生成和溶解这两个相反过程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）只有组成相似的物质（如AgCl与AgI、CaCO3与BaCO3），才能用Ksp的相对大小来判断物质溶解度的相对大小。
（5）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。
三、沉淀溶解平衡图像分析
1．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。
2．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Qc=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，不会出现在曲线外的点。
（2）曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc＞Ksp。
（3）曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc＜Ksp。
3．第三步：抓住Ksp的特点，结合选项分析判断
（1）溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：
①原溶液不饱和时，离子浓度要增大都增大；
②原溶液饱和时，离子浓度都不变。
（2）溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。
考向一 沉淀溶解平衡及其影响因素
典例1 将足量BaCO3固体分别加入：①30 mL水；②10 mL 0.2 ml·L－1Na2CO3溶液；③50 mL 0.01 ml·L－1 BaCl2溶液；④100 mL 0.01 ml·L－1盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中c（Ba2＋）由大到小的顺序为
A．①②③④ B．③④①②
C．④③①② D．②①④③
【答案】B
【解析】BaCO3在水中存在溶解平衡：BaCO3（s）Ba2＋（aq）＋COeq \\al(2－,3)（aq），Na2CO3溶液中c（COeq \\al(2－,3)）较大，促使BaCO3的溶解平衡逆向移动，则Na2CO3溶液中c（Ba2＋）比水中小；0.01 ml·L－1 BaCl2溶液中c（Ba2＋）＝0.01 ml·L－1，BaCO3的溶解平衡逆向移动，但溶液中c（Ba2＋）≈0.01 ml·L－1；0.01 ml·L－1盐酸中COeq \\al(2－,3)与H＋反应生成CO2，促使BaCO3的溶解平衡正向移动，最终溶液中c（Ba2＋）≈0.005 ml·L－1，故四种溶液中c（Ba2＋）的大小顺序为③＞④＞①＞②。
1．已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH＜0，下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
①升高温度，平衡逆向移动
②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子的浓度
③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液
④恒温下，向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
⑤给溶液加热，溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加
⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
A．①⑥ B．①⑥⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
【答案】A
【解析】加入碳酸钠粉末会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，②错；加入氢氧化钠溶液会使平衡左移，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度积较大，要除去Ca2＋，应把Ca2＋转化为更难溶的CaCO3，③错；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，④错；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错；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，⑥正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错。
沉淀溶解平衡及其影响因素的理解
（1）沉淀溶解平衡是化学平衡的一种，沉淀溶解平衡的移动也同样遵循勒夏特列原理。
（2）沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。
（3）难溶电解质的溶解过程有的是吸热过程，有的是放热过程。
（4）由于沉淀的生成取决于Qc与Ksp的相对大小，而溶解度与相对分子质量有关，有可能溶解度大的转化为溶解度小的。
（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 ml·L−1时，沉淀已经完全。
考向二 沉淀溶解平衡的应用
典例2 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COeq \\al(2－,3)(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)
【答案】D
【解析】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项错误。Ksp(CaCO3)