2020年高考化学一轮总复习文档：第八章第27讲难溶电解质的溶解平衡 学案

第27讲　难溶电解质的溶解平衡

1.沉淀溶解平衡

(1)概念

在一定温度下，当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。

(2)溶解平衡的建立

(3)特点

(4)表示

AgCl在水溶液中的电离方程式为AgCl===Ag＋＋Cl－。

AgCl的溶解平衡方程式为AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。

2．溶度积常数

溶度积和离子积的比较

以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：

3．沉淀溶解平衡的影响因素

4．沉淀溶解平衡的应用

(1)沉淀的生成

①调节pH法

如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3，可以向溶液中加入CuO，调节溶液的pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。

②沉淀剂法

如用H2S沉淀Hg2＋的离子方程式为Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋。

(2)沉淀的溶解

①酸溶解法：如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为

CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。

②盐溶解法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。

③配位溶解法：如Cu(OH)2溶于NH3·H2O溶液，离子方程式为Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。

(3)沉淀的转化

①一般说来，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。

如：AgNO3AgClAgIAg2S。

②沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)沉淀达到溶解平衡状态，溶液中各离子浓度一定相等。(×)

错因：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)达到沉淀溶解平衡时，c(OH－)＝2c(Mg2＋)。

(2)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度。(×)

错因：同类型的难溶的强电解质的溶解性大小才能用Ksp的大小来比较。

(3)25 ℃时Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在Cu(NO3)2溶液中的溶解度。(√)

错因：_____________________________________________________________

(4)常温下，向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小。(×)

错因：Ksp仅与温度有关。

(5)溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高，Ksp增大。(×)

错因：若沉淀的溶解过程ΔH<0，升高温度，Ksp减小。

(6)常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变。(√)

错因：_____________________________________________________________

2．教材改编题

(据人教选修四P67 T2)下列叙述中正确的是(　　)

A．升高温度，沉淀溶解平衡都是向促进沉淀溶解的方向移动

B．绝对不溶解的物质是不存在的

C．难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解即停止

D．BaSO4(s)SO(aq)＋Ba2＋(aq)表示溶解平衡；H2O＋HSOSO＋H3O＋表示水解平衡

答案　B

考点　沉淀溶解平衡及应用

[典例1]　(2018·南昌十所重点中学模拟)25 ℃时，在氢氧化镁悬浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。下列说法错误的是(　　)

A．若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s)，c(Mg2＋)会增大

B．若向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液，沉淀将由白色逐渐变为蓝色

C．若向Mg(OH)2悬浊液中加入适量蒸馏水，Ksp保持不变，故上述平衡不发生移动

D．若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2S(s)，固体质量将增大

解析　向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s)，c(OH－)减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡正向移动，c(Mg2＋)会增大，A项正确；向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液，由于Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11<

Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，则白色氢氧化镁沉淀将逐渐变为蓝色的氢氧化铜沉淀，B项正确；加入少量水，Ksp保持不变，但c(Mg2＋)、c(OH－)减小，沉淀溶解平衡正向移动，C项错误；向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2S(s)，由于S2－水解呈碱性，所以溶液中c(OH－)增大，Mg(OH)2沉淀溶解平衡逆向移动，有Mg(OH)2固体析出，固体质量增大，D项正确。

答案　C

名师精讲

沉淀溶解平衡及其应用的几点说明

(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)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 mol·L－1时，沉淀已经完全。

(4)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，其次沉淀生成的反应进行的越完全越好。如除去溶液中的Mg2＋，用NaOH溶液比使用Na2CO3溶液好，原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。

(5)若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀时，则可以控制条件，使这些离子先后分别沉淀。

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：Cl－、Br－、I－的混合溶液中，由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大，逐渐滴加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。

1．下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中，正确的是(　　)

A．升高温度，AgCl的溶解度减小

B．在任何含AgCl固体的水溶液中，c(Ag＋)＝c(Cl－)且二者乘积是一个常数

C．AgCl沉淀生成和溶解不断进行，但速率相等

D．向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，AgCl溶解的质量不变

答案　C

解析　升高温度，AgCl的溶解度增大，A错误；在任何含AgCl固体的水溶液中，c(Ag＋)与c(Cl－)不一定相等，但二者乘积在一定温度下是一个常数，B错误；当达到平衡时，AgCl沉淀生成和溶解不断进行，但速率相等，C正确；向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，溶解平衡逆向移动，AgCl溶解的质量减小，D错误。

2．(2018·襄阳一调)为研究沉淀的生成及其转化，某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是(　　)

A．①浊液中存在平衡：Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq)

B．②中溶液变澄清的原因：AgOH＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2OH＋2H2O

C．③中颜色变化说明有AgCl生成

D．该实验可以证明AgCl比Ag2CrO4更难溶

答案　D

解析　AgNO3溶液过量，故余下浊液中含有Ag＋，加入KCl溶液生成AgCl白色沉淀，不能证明AgCl比Ag2CrO4更难溶，D项错误。

考点　溶度积常数及其应用

[典例2]　(1)(2017·海南高考)向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时溶液中＝________。已知Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。

(2)(2015·全国卷Ⅱ)有关数据如下表所示：

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________，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1 mol·L－1)。若上述过程不加H2O2，后果是______________________，原因是____________________________。

解析　(1)沉淀转化的离子方程式：BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO(aq)，在同一个溶液中，c(Ba2＋)相同，依据溶度积的表达式，则有＝

＝＝≈24。

(2)在H2O2存在下，铁被氧化为Fe3＋；根据表格数据，Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝10－39，则c(OH－)＝×10－11 mol·L－1，c(H＋)≈2×10－3 mol·L－1，pH≈2.7；Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－17，则c(OH－)＝10－8mol·L－1，所以控制pH为6时，Zn2＋开始沉淀；如果不加H2O2，Fe2＋不能被氧化，根据Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp近似值相同，可知在pH＝6时，两者将同时沉淀，则无法除去Zn2＋中的Fe2＋。

答案　(1)24

(2)Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋分离不开　Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近

名师精讲

溶度积Ksp的计算

(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1。

(2)已知溶度积及溶液中某离子的浓度，求溶液中另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在含0.1 mol·L－1 Cl－的NaCl溶液中c(Ag＋)＝10a mol·L－1。

(3)计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，而平衡常数K＝＝。

3．下图是碳酸钙(CaCO3)在25 ℃和100 ℃两种情况下，在水中的溶解平衡曲线。下列有关说法正确的是(　　)

A．CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)　ΔH＜0

B．a、b、c、d四点对应的溶度积Ksp相等

C．温度不变，挥发水分，可使溶液由a点变到c点

D．25 ℃时，CaCO3的Ksp＝2.8×10－9

答案　D

解析　由图像可知，100 ℃时碳酸钙的溶度积大于25 ℃时的溶度积，故其溶解平衡为吸热反应，即ΔH＞0，A错误；a、d两点对应的温度不是25 ℃，故Ksp与b、c两点不相等，B错误；挥发水分，c(Ca2＋)、c(CO)均增大，而a点到c点，c(Ca2＋)不变，C错误；Ksp＝c(Ca2＋)·c(CO)＝1.4×10－4×2.0×10－5＝2.8×10－9，D正确。

4．(1)(2016·全国卷Ⅰ)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋与CrO生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10－5mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为________mol·L－1，此时溶液中c(CrO)等于________mol·L－1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)。

(2)为分析某铜合金的成分，用硝酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有____________。

答案　(1)2.0×10－5　5.0×10－3　(2)Al、Ni

解析　(1)当溶液中Cl－恰好完全沉淀时c(Cl－)＝1.0×10－5 mol·L－1，Ksp(AgCl)＝c(Cl－)·c(Ag＋)＝2.0×10－10，可以求出c(Ag＋)＝2.0×10－5 mol·L－1，再根据Ksp(Ag2CrO4)＝c(CrO)·c2(Ag＋)＝2.0×10－12，求出c(CrO)＝5.0×10－3 mol·L－1。

(2)用酸完全溶解某铜合金，此处所用酸是稀硝酸，所得溶液用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时才开始出现沉淀，从图中信息可知该合金中一定含有Al，不含Fe；分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀，从图中信息来看，该合金还含有Ni。