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人教A版化学选择性必修一第15讲 沉淀溶解平衡-讲义试卷【学生版】新高二化学暑假衔接(人教版)
展开1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,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.通过实验了解沉淀的生成、溶解与转化,能应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。
3.学会通过比较Q与Ksp的大小判断难溶电解质的沉淀与溶解,学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。
1.难溶电解质沉淀溶解平衡的原理。
2.能运用溶度积常数进行简单计算。
3.沉淀的溶解、生成和转化的本质。
1.应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。
2.沉淀溶解平衡图像的判断。
20℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
NaCl能不能和盐酸反应?
______________________
在NaCl饱和溶液中,加入浓盐酸。
现象:产生___________。
解释:在饱和NaCl溶液中存在溶解平衡:NaCl(s)Na++Cl-,加入浓盐酸,增大了c(Cl-),平衡向左移动,从而析出NaCl。
可溶的电解质在溶液中存在溶解平衡,难溶电解质是否也存在溶解平衡呢?
用药匙取少量Mg(OH)2固体粉末放入小烧杯中加约30 mL蒸馏水搅拌,向悬浊液中滴加两滴酚酞试液。
现象:溶液变成___________。
解释:Mg(OH)2有少量溶解并电离出足以使酚酞变红的OH-,即悬浊液中存在以下平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq)。
思考:
①请根据Mg(OH)2在水溶液中存在的下列可逆过程,叙述什么是沉淀溶解平衡状态?
Mg(OH)2(s) eq \(,\s\up8(溶解),\s\d7(沉淀))Mg2+(aq)+2OH-(aq)
②沉淀溶解平衡有哪些特点?
③在一定温度下上述沉淀溶解平衡的平衡常数如何表达?
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.概念
在一定温度下,当难溶电解质在水中形成___________溶液时,___________速率与___________速率相等,达到平衡状态。
2.沉淀溶解平衡的建立
3.沉淀溶解平衡方程式
Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq)
沉淀、溶解之间这种动态平衡也决定了___________与___________的反应不能完全进行到底。一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于___________ml·L-1时,化学上通常认为生成沉淀的反应进行完全了。
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq),勒夏特列原理也适用于沉淀溶解平衡,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):
3.难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
二、溶度积常数
同类型的难溶电解质,在同温度下,Ksp越大,溶解度越大;不同类型的难溶电解质,应通过计算才能进行比较。
当我们外出旅游,沉醉于秀美的湖光山色时,一定会惊叹大自然的鬼斧神工。石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后,会形成各种奇形异状的溶洞。你知道它是如何形成的吗?
三、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)生成溶解能力小的难溶电解质,越小越好。
(2)沉淀生成的应用
在无机物的制备和提纯、___________等领域,常利用生成沉淀来达到___________或除去某些离子的目的。
(3)方法与实例
Mg(OH)2沉淀溶解
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___________,如果能设法不断地移去平衡体系中的相应___________,使Q___________Ksp,平衡向___________的方向移动,就可以使沉淀溶解。
(2)沉淀溶解的方法
沉淀转化的过程探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验结论:AgCl沉淀转化为___________沉淀,AgI沉淀又转化为___________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小得多。
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时,___________导致AgCl溶解,AgI生成,离子方程式可表示为:I-(aq)+AgCl(s)AgI(s)+Cl-(aq),K=eq \f(c(Cl-),c(I-))=___________=eq \f(1.8×10-10,8.5×10-17)≈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)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,说明溶解度:Fe(OH)3___________Mg(OH)2。
2.沉淀的转化
考点一:难容电解质的溶解平衡
例1.(2023·辽宁凌源市高二上学期11月月考)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(SO32-)
B.BaSO3难溶于水,溶液中没有Ba2+和SO32-
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
考点二:溶度积常数
例2.(2022·山东烟台高二上学期期中)在t℃时,Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知Ksp(AgCl)=1.8×10-10 ml2·L-2。下列说法错误的是
A.a=2×10-4
B.向X点Ag2CrO4溶液中加入0.1 ml·L-1 AgNO3溶液,可使溶液由X点变为Y点
C.t℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等
D.向Ag2CrO4悬浊液中加入NaCl固体,可生成白色沉淀
考点三:沉淀溶解平衡与实验探究
例3.(2022·无锡模拟)取1 mL 0.1 ml·L-1 AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 ml·L-1),下列说法不正确的是
A.实验①白色沉淀是难溶的AgCl
B.若按②①顺序实验,能看到白色沉淀
C.若按①③顺序实验,能看到黑色沉淀
D.由实验②说明AgI比AgCl更难溶
考点四:沉淀溶解平衡图像
例4.(2023·河北邯郸高二上学期期末)常温时,三种金属硫化物在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知pA=-lgc(A)。下列说法正确的是
A.常温下,三种物质中CuS的溶解度最小
B.常温下,Ksp(MnS)=10-30
C.加热可使b点移动到a点
D.若要除去ZnCl2溶液中混有的少量MnCl2,则可加入CuS固体
1.(2022·河北保定模拟)在一定温度下,当过量的Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡时:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体增加,c(OH-)增加,可采取的措施是
A.加适量的水B.通入少量HCl气体
C.加少量NaOH固体D.加少量MgSO4固体
2.(2022·首都师范大学附中模拟)25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI固体,下列说法正确的是
A.溶液中Pb2+和I-的浓度都增大
B.Ksp(PbI2)增大
C.PbI2的沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中c(Pb2+)减小
3.(2023·广西桂林市高二上学期期末)在自然界中,原生铜硫化物转变成CuSO4后遇到地壳深层的ZnS和PbS便慢慢转变为CuS。由此可知,下列物质中溶解度最小的是
A.CuSO4B.ZnSC.PbSD.CuS
4.(2023·河北保定市高二上学期期中)现将某浓度的CaCl2溶液与2.0×10-3 ml·L-1的Na2SO4溶液等体积混合,若要产生沉淀,则所用CaCl2溶液的浓度至少为(已知该温度下CaSO4的Ksp=4.9×10-5)
A.9.8×10-2 ml·L-1B.4.9×10-2 ml·L-1
C.2.0×10-3 ml·L-1D.1.0×10-3 ml·L-1
5.(2022·湖南益阳市高二上学期期末)MgCO3是常用于治疗胃酸过多的药剂的主要成分之一、在实验室中,向含有MgCO3固体的悬浊液中滴加少许浓盐酸(忽略体积和温度变化),下列数值变小的是
A.c(H+)B.c(CO32-)C.c(Mg2+)D.Ksp(MgCO3)
6.(2023·北京昌平区高二上学期期末)某同学探究MgCl2、CaCl2与饱和NaHCO3溶液的反应。
常温下:Ksp(MgCO3)=6.82×10-6,Ksp(CaCO3)=4.96×10-9
下列说法不正确的是
A.实验II中产生的气体为CO2
B.实验II证明CaCl2能促进NaHCO3的水解
C.实验II反应后溶液的pH降低
D.实验I、II现象不同的原因是Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),Ca2+结合CO32-能力比Mg2+强
7.(2022·山东高二上学期12月月联合调研)已知:Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(CaSO4)=8.4×10-6。在CaSO4和CaCO3的悬浊混合液中, EQ \f(c(SO42-),c(CO32-))的值为
A. EQ \f(1,3 000)B.2.8C.8.4D.3 000
8.(2023·北京清华附中高二上学期期末)某同学进行如下实验:
下列说法不正确的是
A.①中存在沉淀溶解平衡:BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)
B.比较离子浓度大小:c(CO32-):③>①;c(Ba2+):③>①
C.③中存在水解平衡:CO32-+H2OHCO3-+OH-
D.综合上述实验现象,说明BaCO3能转化为BaSO4
1.(2022·辽宁丹东高二上学期期末)在T1、T2温度下,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(已知BaSO4在水中溶解时吸收热量)。下列说法正确的是
A.加入BaCl2固体,可使a点变成c点B.升高温度,可使b点变成c点
C.c点时,在T1温度下有固体析出D.a点的Ksp大于5.0×10-9
2.(2022·江苏徐州市高二下学期期中)一种以烟气中CO2制取轻质CaCO3的流程如下:
已知Ksp(CaCO3)=4.96×10-9且c(Ca2+)<10-5 ml·L-1时视为沉淀完全。下列说法错误的是
A.“反应I”中增大氨水浓度能提高烟气中CO2去除率
B.“反应II”中溶液的导电能力随石灰乳的加入快速上升
C.若测得“滤液”中c(CO32-)=10-2 ml·L-1时,则Ca2+沉淀完全
D.所得“滤液”可转移到“反应I”中循环利用
3.(2022·山东日照高二上学期期中)下列有关沉淀溶解平衡说法错误的是
A.用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀,可以减少BaSO4溶解损失
B.牙膏中添加NaF,可将Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的Ca5(PO4)3F抵抗酸的侵蚀
C.25℃时,向含有AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,则AgCl的溶解度不变
D.已知25℃时,AgCl和砖红色沉淀Ag2CrO4的Ksp分别为1.8×10-10和2.0×10-12,则用AgNO3标准溶液滴定Cl-时,可采用K2CrO4为指示剂
4.(2023·北京延庆区高二上学期期末)小组同学用以下流程去除粗盐水中的SO42-、Ca2+、Mg2+,获得了精制盐水。
已知:ⅰ.
ⅱ.粗盐水中c(SO42-)>c(Ca2+)
下列说法不正确的是
A.①反应为:BaCO3+SO42-BaSO4+CO32-
B.②中当溶液pH=11时,Mg2+已沉淀完全(即浓度小于10-5 ml·L-1)
C.③的滤渣中除泥沙外,还有BaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、BaCO3等物质
D.④中用稀盐酸调溶液pH为中性或微酸性,以除去OH-、CO32-
5.(2023·山东枣庄市高二上学期期末)已知pAg+=−lgc(Ag+),pX−=−lgc(X−)。某温度下,AgBr、AgCl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.a和c两点的Kw相同
B.Ksp(AgCl)=1.0×10−14 ml2·L−2
C.向饱和AgCl溶液中加入NaCl固体,可使a点变到d点
D.AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)平衡常数K=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)
6.(2023·辽宁鞍山市高二上学期第三次月考)室温时,CaCO3在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知CaCO3的溶度积(室温)2.8×10-9,下列说法中不正确的是
A.x的数值为2×10-5B.c点时有CaCO3生成
C.加入蒸馏水可使溶液由d点变成a点D.b点与d点对应的溶度积相等
7.(2023·北京平谷区高二上学期期末)某小组同学进行如下实验探究:
下列分析正确的是
A.实验②、③黄色沉淀中均不含AgCl
B.实验③证明浊液a中存在AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
C.实验②和③的反应可用相同的离子方程式表示
D.实验②的黄色沉淀中再滴加几滴0.1 ml·L-1的NaCl溶液后,可转变为白色
8.(2023·北京朝阳区高二上学期期末)以石灰石矿(主要成分为CaCO3,含少量MgCO3、Fe2O3、SiO2等)为原料制备高纯轻质碳酸钙的一种工艺流程如下。
已知:固体B中含有SiO2、Fe2O3、MgO及Mg(OH)2。
下列说法不正确的是
A.过程Ⅱ中,NH4Cl溶液浸出Ca2+而非Mg2+是因为Ksp[Ca(OH)2]>Ksp[Mg(OH)2]
B.过程Ⅲ中,反应的离子方程式为Ca2++2NH3·H2O+CO2=CaCO3↓+H2O+2NHeq \\al(+,4)
C.过程Ⅱ和过程Ⅲ的操作均应在较高温度下进行
D.整个流程中,“变废为宝、循环利用”的物质是CO2、NH4Cl
9.(2022·广东汕尾高二上学期期末)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
10.(2023·北京东城区高二上学期期末)常温下,某小组同学用如下装置探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡。
Ⅰ.实验①测得电导率随时间变化的曲线如图l所示。
已知:ⅰ.在稀溶液中,离子浓度越大,电导率越大。
(1)a点电导率不等于0的原因是水能发生____________。
(2)由图1可知,在Mg(OH)2悬浊液中加入少量水的时刻为_______(填“b”、“c”或“d”)点。
(3)分析电导率在de段逐渐上升的原因:d时刻,Q[Mg(OH)2]_______(填“>”、“<”或“=”)Ksp[Mg(OH)2],导致__________________________________________(结合沉淀溶解平衡解释原因)。
Ⅱ.实验②测得pH随时间变化的曲线如图2所示。
已知:ⅱ.25℃,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12
ⅲ.酚酞的变色范围:
(4)依据图2可判断:A点加入的Mg(OH)2的物质的量大于C点加入的硫酸的物质的量,判据是________________________________________________________________。
(5)0~300 s时,实验②中溶液先变红,后__________________________________。
(6)Mg(OH)2常被用于水质改良剂,能够使水体pH约为9,进而抑制细菌的生长。25℃时水体中c(Mg2+)约为_______ml·L-1。
条件改变
移动方向
c(Mg2+)
c(OH-)
加少量水
正向移动
___________
不变
升温
正向移动
增大
___________
加MgCl2(s)
逆向移动
___________
减小
加盐酸
正向移动
增大
___________
加NaOH(s)
逆向移动
___________
增大
内因
难溶电解质___________的性质,即难溶电解质的溶解能力
外因
温度
升温,大多数溶解平衡向___________移动,但Ca(OH)2升温向生成沉淀方向移动
浓度
加水稀释,平衡___________移动
相同离子
加入与难溶电解质含有相同离子的物质,平衡向___________移动
反应离子
加入能消耗难溶电解质中所含离子的物质,平衡向___________移动
概念
难溶电解质的沉淀溶解___________称为溶度积常数,简称__________,符号为__________
意义
Ksp的大小反映难溶电解质在水中的溶解能力
表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=___________。
如:Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq) Ksp=___________
影响因素
溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的___________和___________有关
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+(aq)+nBm-(aq)任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
①Q>Ksp,溶液__________,有__________析出,直至溶液__________,达到新的平衡。
②Q=Ksp,溶液___________,沉淀与溶解处于___________。
③Q<Ksp,溶液___________,___________析出,若加入___________难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
方法
举例
解释
调节
pH法
除去CuCl2溶液中的FeCl3,可向溶液中加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3]
CuO与H+反应,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀
除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至4左右
Fe3+与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀
沉淀剂法
以Na2S等沉淀污水中的Hg2+、Cu2+等重金属离子
Na2S与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀
操作
现象
①浑浊 ②澄清
理论分析
酸溶解法
用___________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___________,原因是:CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为_________________________________,当加入盐酸后发生反应:_________________________________,___________降低,溶液中___________与___________的离子积Q(CaCO3) ___________Ksp(CaCO3),沉淀溶解平衡向___________方向移动。
盐溶液溶解法
Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、___________溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为_________________________________。
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
___________
___________
___________
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
______________________
______________________
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________
条件
两种沉淀的溶解度不同,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度___________的沉淀,两者溶解度相差越大转化越容易。
应用
锅炉除水垢
(含有CaSO4)
CaSO4(s)eq \(―――――→,\s\up7(Na2CO3溶液))CaCO3(s)eq \(―――――→,\s\up7(加酸 如盐酸))Ca2+(aq),反应为CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4,_________________________________
自然界
中矿物的转化
原生铜的硫化物eq \(――――→,\s\up7(氧化、淋滤))CuSO4溶液eq \(――――――――――――――→,\s\up7(渗透、遇闪锌矿ZnS和方铅矿PbS))铜蓝(CuS),反应为______________________,______________________
工业废水处理
____________________________________________
实验I
实验II
无明显现象
先产生白色沉淀,后产生无色气泡
物质
BaSO4
BaCO3
CaCO3
Mg(OH)2
Ksp(25℃)
1.1×10-10
2.6×10-9
3.4×10-9
5.6×10-12
实验装置
实验序号
传感器种类
实验操作
①
电导率传感器
向蒸馏水中加入足量Mg(OH)2粉末,一段时间后再加入少量蒸馏水
②
pH传感器
向滴有酚酞的蒸馏水中加入Mg(OH)2粉末,隔一段时间后,再向所得悬浊液中加入一定量稀硫酸
pH
<8.2
8.2~10
>10
颜色
无色
淡粉色
红色
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