2024年高考化学一轮总复习 第7单元 第4讲 沉淀溶解平衡 课件
展开复习目标1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积(Ksp)的含义,能进行相关的计算。3.学会分析沉淀溶解平衡图像。
考点一 沉淀溶解平衡及其影响因素
1.难溶、微溶、可溶、易溶界定20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
(3)特点(适用勒夏特列原理)
请指出下列各说法的错因(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。错因:______________________________________________________________________________________________(2)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。错因: ________________________________________________________________________________________
加入的Na2O固体与H2O反应,生成NaOH析出,但溶剂H2O的量减少,故饱和溶液中Na+总数减少。
沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶电解质对平衡无影响。
水洗沉淀时,沉淀溶解平衡向右移动,洗涤次数越多产物损失越大。
1.勒夏特列原理同样适用于沉淀溶解平衡。2.用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部转化为沉淀除去,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时沉淀完全。3.利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要求生成沉淀的反应能够发生,其次生成沉淀的反应进行得越完全越好。如除去溶液中的Mg2+,用NaOH溶液比用Na2CO3溶液好,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
4.若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀,则可以控制条件,使这些离子先后沉淀。(1)对同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大,分步沉淀效果越好。例如:含Cl-、Br-、I-的混合溶液中,由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大,逐滴滴加Ag+可按I-、Br-、Cl-的顺序先后沉淀。(2)对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定,如AgCl和Ag2CrO4的分步沉淀。5.通过调节某种离子的浓度,可由溶解度小的难溶电解质向溶解度大的难溶电解质转化。
2.下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中正确的是( )A.达到平衡后AgCl沉淀不再生成B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度减小D.在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体,AgCl沉淀溶解的量减小
AgCl的澄清饱和溶液,加水稀释,沉淀溶解平衡右移,但离子浓度减小,而AgCl悬浊液加水稀释,平衡右移,但c(Ag+)和c(Cl-)不变。AgCl沉淀溶解达到平衡时,再加入AgCl固体对平衡无影响。
解析0.1 ml·L-1 MgCl2溶液与0.5 ml·L-1 NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液,剩余NaOH,实验②中剩余的NaOH能和氯化铁反应生成Fe(OH)3,不能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶,故C错误。
4.某研究性学习小组通过传感器测量一定温度下溶液的电导率(电导率越大,说明溶液的导电能力越强),各物质的电导率数据如下:
解析 CaCO3饱和溶液的电导率比CaSO4的小,说明CaCO3的溶解度比CaSO4小,应生成CaCO3沉淀,故C错误。
考点二 溶度积常数及其应用
cm(An+)·cn(Bm-)
Cu2++H2S===CuS↓+2H+
CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
ZnS+Cu2+===CuS+Zn2+
请指出下列各说法的错因(1)25 ℃时,Ksp(Ag2CrO4)
在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。
(3)Ksp既与难溶电解质的性质和温度有关,也与沉淀的量和溶液中离子浓度有关。错因:__________________________________ (4)常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入少量NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp增大。错因:__________________________________(5)溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高,Ksp增大。错因:__________________________________
Ksp与沉淀的量和离子浓度无关。
温度不变,Ksp[Mg(OH)2]不变。
Ca(OH)2的Ksp随温度的升高而减小。
1.Ksp的意义Ksp可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时,Ksp越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强,一般溶解度也越大;但阴、阳离子个数比不相同时,Ksp大的难溶电解质的溶解度不一定大。
角度二 Ksp的有关计算3.已知如表所示数据
常温下,用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为Fe3+,加碱调节至pH为_____时,铁离子刚好沉淀完全(离子浓度小于1.0×10-5ml·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为_____时,锌离子开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 ml·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是_____________________,原因是____________________________。
Zn2+和Fe2+不能分离
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
溶度积常数的考查角度及思路分析
解析热纯碱溶液洗涤油污的能力更强,应用了盐类水解原理。
角度三 沉淀溶解平衡的应用5.下列化学原理的应用,不能用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )A.热纯碱溶液洗涤油污的能力比冷纯碱溶液强B.误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒C.石灰岩(喀斯特地貌)溶洞的形成D.BaCO3不能作“钡餐”,而BaSO4可以
6.工业上采用湿法炼锌过程中,以ZnSO4为主要成分的浸出液中,含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-等杂质,这些杂质对锌的电解工序有妨碍。必须事先除去。现有下列试剂可供选择:①酸性KMnO4溶液 ②NaOH溶液 ③ZnO④H2O2溶液 ⑤Zn ⑥Fe ⑦AgNO3 ⑧Ag2SO4。下列说法不正确的是( )A.用酸性KMnO4溶液将Fe2+氧化成Fe3+,再转化为Fe(OH)3沉淀除去B.用ZnO调节浸出液的酸碱性,可使某些离子形成氢氧化物沉淀C.在实际生产过程中,加入Ag2SO4可除去Cl-,是利用了沉淀转化的原理D.也可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性
微专题 沉淀溶解平衡图像的分析
1.准确识别三类图像模型(1)曲线型常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(Ksp=9×10-6):①a、c点在曲线上,从a点到c点,在曲线上变化,条件是增加c(SO),如加入Na2SO4固体;从c点到a点,在曲线上变化,条件是增大c(Ca2+),Ksp不变。②b点在曲线的上方,Q>Ksp,会有沉淀生成,从b点到曲线上,可加水稀释。③d点在曲线的下方,Q
①以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像中,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,饱和溶液中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有沉淀析出。③曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q
4.(2021·全国乙卷)HA是一元弱酸,难溶盐MA的饱和溶液中c(M+)随c(H+)而变化,M+不发生水解。实验发现,298 K时c2(M+)c(H+)为线性关系,如下图中实线所示。下列叙述错误的是( )A.溶液pH=4时,c(M+)<3.0×10-4 ml·L-1B.MA的溶度积Ksp(MA)=5.0×10-8C.溶液pH=7时,c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)D.HA的电离常数Ka(HA)≈2.0×10-4
5.(2022·全国乙卷节选)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境,充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表:一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:
回答下列问题:(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为___________________________________________,用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因________________________________________________________________________________________________________________。(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,原因是___________________________________________________________________________________________________。
6.(2022·山东高考)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏,工艺流程如下:回答下列问题:(1)酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6,离子方程式为__________________________________________。
CaSO4·0.5H2O
减少CaSO4的溶解损失,提高产品石膏的产率
(3)由图甲信息可知,温度越低,越有利于实现酸解所得石膏结晶的转化,由图乙信息可知,位于65 ℃线上方的晶体全部以CaSO4·0.5 H2O形式存在,位于80 ℃线下方,晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在,在两线之间的以两种晶体的混合物形式存在:A项,P2O5%=15、SO3%=15,该点坐标位于两个温度线(65 ℃、80 ℃)之间,故不能实现晶体的完全转化;B项,P2O5%=10、SO3%=20,该点坐标位于两个温度线之间,故不能实现晶体的完全转化;C项,P2O5%=10、SO3%=30,该点坐标位于65 ℃线上方,晶体全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,故不能实现晶体转化;D项,P2O5%=10、SO3%=10,该点坐标位于80 ℃线下方,晶体全部以CaSO4·2H2O形式存在,故能实现晶体的完全转化。
7.(2021·辽宁高考节选)从钒铬锰矿渣(主要成分为V2O5、Cr2O3、MnO)中提铬的一种工艺流程如下:已知:pH较大时,二价锰[Mn(Ⅱ)]在空气中易被氧化。回答下列问题:
(1)常温下,各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lg c总(V)]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)=0.01 ml·L-1,“沉钒”过程控制pH=3.0,则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为________(填化学式)。(2)某温度下,Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为________;在该条件下滤液B中c(Cr3+)=________ml·L-1[Kw近似为1×10-14,Cr(OH)3的Ksp近似为1×10-30]。
课时作业建议用时:40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)1.下列说法不正确的是( )A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuSC.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变D.两种难溶电解质做比较时,Ksp越小的电解质,其溶解度一定越小
2.某温度时,BaSO4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.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点C.d点无BaSO4沉淀生成D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
5.常温下,有关物质的溶度积如下,下列有关说法不正确的是( )A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2.0×1021D.将适量的Ca(OH)2固体溶于100 mL水中,刚好达到饱和[c(Ca2+)=1.0×10-2 ml/L],若保持温度不变,向其中加入100 mL 0.012 ml/L的NaOH,则该溶液变为不饱和溶液
二、非选择题13.(2022·湖北省9+N联盟高三新起点联考)我国是少数几个拥有石煤资源的国家之一,工业上以伴生钒的石煤(主要成分为V2O3,含少量P2O5、SiO2等杂质)为原料制备钒的主要流程如图:
温度升高,促进Mg2+水解生成Mg(OH)2
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