2022高考化学一轮专题复习 第27讲　难溶电解质的溶解平衡

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第27讲　难溶电解质的溶解平衡

目标要求
核心素养
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。
1.变化观念与平衡思想：认识难溶电解质的溶解平衡有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡，并运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际问题(利用生成沉淀处理污水等)。
2.科学探究与创新意识：能发现和提出有关难溶电解质的溶解
3.平衡的判断问题：能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行沉淀转化等实验探究。

考点1　沉淀溶解平衡及其应用

授课提示：对应学生用书第189页


1．难溶、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：

2．沉淀溶解平衡
(1)溶解平衡的建立：
固体溶质溶液中的溶质
(2)特点(同其他化学平衡)：逆、等、定、动、变(适用平衡移动原理)
3．影响沉淀溶解平衡的因素
内因
难溶电解质本身的性质
外因
浓度
加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动
温度
大多数难溶电解质的溶解平衡是吸热过程，升高温度，平衡向沉淀溶解的方向移动；少数向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡
同离子效应
向平衡体系中加入含有难溶电解质电离的某离子的电解质，平衡向生成沉淀的方向移动
化学反应
若加入的物质使难溶电解质生成更难溶的电解质、弱电解质或气体时，平衡向沉淀溶解的方向移动
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)沉淀的转化：
①实质：沉淀溶解平衡的移动。
②应用：锅炉除垢、矿物转化等。

1．以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＞0为例，填写外因对溶解平衡的影响
外界条件
移动方向
平衡后c(Ag＋)
平衡后c(Cl－)
Ksp
升高温度
____
____
____
____
加水稀释
____


____
加入少量AgNO3
____
____
____
____
通入HCl
____
____
增大
不变
通入H2S
____
____
____
____
提示：正向　增大　增大　增大　正向　不变　逆向　增大　减小　不变　逆向　减小　正向　减小　增大　不变
2．试用平衡移动原理解释下列事实。
(1)BaCO3不溶于水，为什么不能做钡餐？


(2)分别用等体积的蒸馏水和0.01 mol·L－1的盐酸洗涤AgCl沉淀，用水洗涤造成的AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量。


提示：(1)BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)，HCl===H＋＋Cl－，盐酸电离出的H＋与BaCO3溶解产生的CO结合生成CO2和H2O，破坏了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2＋)增大，引起人体中毒
(2)用盐酸洗涤AgCl沉淀，相当于在用水洗涤AgCl[AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)]的基础上，增大了c(Cl－)，沉淀溶解平衡左移，AgCl(s)的溶解度减小。

(1)沉淀达到溶解平衡时，溶液中溶质电离出的离子浓度一定相等，且保持不变。(×)
(2)升高温度，沉淀溶解平衡一定正向移动。(×)
(3)室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。(×)
(4)为减少洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。(√)
(5)Ksp大的难溶电解质容易向Ksp小的转化，但Ksp小的不能向Ksp大的转化。(×)
(6)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，增加难溶电解质的量，平衡向溶解的方向移动。(×)

1．错点提醒：应根据Qc与Ksp的大小关系判断沉淀转化的方向
(1)一般说来，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现，但溶解度小的沉淀转化成溶解度稍大的沉淀也能实现。
(2)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。
2．学科思想：溶解度曲线应用的归纳与整合
(1)利用溶解度受温度影响分离、提纯物质
①溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl)采取蒸发结晶的方法：如NaCl溶液中含有KNO3，应采取蒸发结晶，趁热过滤的方法。
②溶解度受温度影响较大的物质(或带有结晶水)采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法：如Mg(ClO3)2溶液中含有NaCl，应采取加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法。
(2)利用溶解度不同可以制备物质
如侯氏制碱法：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；
如MgCl2＋2NaClO3===2NaCl↓＋Mg(ClO3)2。

题组一　沉淀溶解平衡的移动
1．向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化)，下列物理量中减小的是(　　)
A．c(CO)　　　　　 B．c(Mg2＋)
C．c(H＋) D．Ksp(MgCO3)
解析：MgCO3(s)Mg2＋(aq)＋CO(aq)，加少许盐酸时，CO与H＋反应，导致c(CO)减小，同时溶解平衡正向移动，c(Mg2＋)增大，故A项符合题意，B项不符合题意；加入盐酸后c(H＋)增大，C项不符合题意；Ksp(MgCO3)只受温度影响，故D项不符合题意。
答案：A
2．某兴趣小组进行下列实验：
①将0.1 mol·L－1 MgCl2溶液和0.5 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合得到浊液
②取少量①中浊液，滴加0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，出现红褐色沉淀
③将①中浊液过滤，取少量白色沉淀，滴加0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，白色沉淀变为红褐色沉淀
④另取少量白色沉淀，滴加饱和NH4Cl溶液，沉淀溶解
下列说法中不正确的是(　　)
A．将①中所得浊液过滤，所得滤液中含少量Mg2＋
B．①中浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)
C．实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
D．NH4Cl溶液中的NH可能是④中沉淀溶解的原因
解析：MgCl2溶液与NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液，剩余NaOH溶液，但仍存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)。实验②中是因为剩余的NaOH和氯化铁之间反应生成Fe(OH)3，不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力，故C错误。
答案：C
题组二　沉淀溶解平衡的应用
3．要使工业废水中的Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等做沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
由上述数据可知，沉淀剂最好选用(　　)
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
答案：A
4．肾结石和胆结石都属于“结石症”，其成分并非“CaCO3”，而是CaC2O4、Ca3(PO4)2以及尿酸(HUr，一种微溶于水的有机物)。难溶性钙盐存在溶解平衡，而尿酸同时存在两种平衡：①溶解平衡：HUr(s)HUr(aq)；②电离平衡：HUrUr－＋H＋。
下列说法中不正确的是(　　)
A．体内Ca2＋浓度越高，结石的发病率越高
B．尿液pH升高，有利于尿酸的溶解
C．大量饮水可稀释尿液，防止结石形成，或延缓结石增长速度
D．肾(或胆)结石患者应多吃含草酸盐高的食物，如菠菜等
答案：D
题组三　溶解度曲线的理解与应用
5．溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．溴酸银的溶解是一个熵增、焓减过程
B．对应温度下，X点的分散系中，v(溶解)>v(沉淀)
C．Y点的分散系中，c(Ag＋)·c(BrO)>6.25×10－4
D．60 ℃时溴酸银饱和溶液中c(BrO)＝0.025 mol/L
答案：C
6．已知四种盐的溶解度(S)曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．将NaCl溶液蒸干可得NaCl固体
B．将MgCl2溶液蒸干可得MgCl2固体
C．Mg(ClO3)2中混有少量NaCl杂质，可用重结晶法提纯
D．可用MgCl2和NaClO3制备Mg(ClO3)2
答案：B


考点2　溶度积常数及其应用

授课提示：对应学生用书第191页


1．溶度积和离子积
以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：

溶度积
离子积
概念
沉淀溶解的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc
表达式
Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度是任意浓度
应用
判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解
①Qc>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出
②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态
③Qc”“③　(3)④>②>③>①

选好参照物，分组比较各个击破
如25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液中：
①NH4Cl、②CH3COONH4、③NH4HSO4、④(NH4)2SO4、⑤(NH4)2Fe(SO4)2，c(NH)由大到小的顺序为⑤>④>③>①>②。分析流程为：分组
[素养专项练]
1．(2021·长沙模拟)含SO2的烟气会形成酸雨，工业上常利用Na2SO3溶液作为吸收液脱除烟气中的SO2，随着SO2的吸收，吸收液的pH不断变化。下列粒子浓度关系一定正确的是(　　)
A．Na2SO3溶液中存在：c(Na＋)>c(SO)>c(H2SO3)>c(HSO)
B．已知NaHSO3溶液pHc(HSO)>c(H2SO3)>c(SO)
C．当吸收液呈酸性时：c(Na＋)＝c(SO)＋c(HSO)＋c(H2SO3)
D．当吸收液呈中性时：c(Na＋)＝2c(SO)＋c(HSO)
解析：Na2SO3溶液呈碱性，溶液中粒子浓度关系为c(Na＋)>c(SO)>c(OH－)>c(HSO)>c(H＋)>c(H2SO3)，A项错误；NaHSO3溶液pHc(HSO)>c(H＋)>c(SO)>c(OH－)>c(H2SO3)，B项错误；当吸收液呈酸性时可以是NaHSO3溶液，溶液中存在物料守恒：c(Na＋)＝c(H2SO3)＋c(SO)＋c(HSO)，也可以是NaHSO3和亚硫酸钠的混合溶液，则选项中的物料守恒关系式不再适用，C项错误；当吸收液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)，溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(SO)＋c(HSO)，故c(Na＋)＝2c(SO)＋c(HSO)，D项正确。
答案：D
2．已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表：
弱酸的化学式
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
1.8×10－5
4.9×10－10
K1＝4.3×10－7
K2＝5.6×10－11
则下列有关说法不正确的是(　　)
A．浓度相同时，各溶液的pH关系为pH(Na2CO3)＞pH(NaCN)＞pH(NaHCO3)＞pH(CH3COONa)
B．a mol·L－1HCN溶液与b mol·L－1NaOH溶液等体积混合，所得溶液中c(Na＋)＝c(CN－)，则a一定大于b
C．NaHCO3和Na2CO3的混合溶液中，一定有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(CO)
D．向NaCN溶液中通入少量CO2：2NaCN＋H2O＋CO2===2HCN＋Na2CO3
解析：由表中数据可知，酸性：CH3COOH＞H2CO3＞HCN＞HCO，弱酸的酸性越弱，其酸根离子的水解程度越大，所以浓度相同时，pH(Na2CO3)＞pH(NaCN)＞pH(NaHCO3)＞pH(CH3COONa)，故A正确；根据电荷守恒可知c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CN－)，由于所得溶液中c(Na＋)＝c(CN－)，所以c(H＋)＝c(OH－)，即溶液显中性，因为NaCN溶液呈碱性，故HCN一定过量，则a一定大于b，故B正确；根据溶液呈电中性有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(CO)，故C正确；酸性：HCN＞HCO，向NaCN溶液中通入少量CO2，应生成HCO，故D错误。
答案：D
3．25 ℃时，在10 mL浓度均为0.1 mol·L－1的NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加0.1 mol·L－1的盐酸，下列有关溶液中粒子浓度关系的表述正确的是(　　)
A．未加盐酸时：c(OH－)＞c(Na＋)＝c(NH3·H2O)
B．加入10 mL盐酸时：c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)
C．加入盐酸至溶液pH＝7时：c(Cl－)＝c(Na＋)
D．加入20 mL盐酸时：c(Cl－)＝c(NH)＋c(Na＋)
解析：未加盐酸时，由于NH3·H2O部分电离，所以c(OH－)＞c(Na＋)＞c(NH3·H2O)，A错误；加入10 mL盐酸时，c(Cl－)＝c(Na＋)，再由电荷守恒可知c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)，B正确；由电荷守恒得：c(Na＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，pH＝7时，c(H＋)＝c(OH－)，所以有c(Cl－)＞c(Na＋)，C错误；当加入20 mL盐酸时，溶质为NaCl、NH4Cl，溶液呈酸性，即c(H＋)＞c(OH－)，再根据电荷守恒可得：c(Cl－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(NH)＋c(Na＋)，则c(Cl－)＞c(NH)＋c(Na＋)，D错误。
答案：B
4．常温下，向20.00 mL 0.200 0 mol·L－1 NH4Cl溶液中逐滴加入0.200 0 mol·L－1 NaOH溶液时，溶液的pH与所加NaOH溶液体积的关系如图所示(不考虑挥发)。下列说法正确的是(　　)

A．a点溶液中：c(H＋)＋c(NH3·H2O)＝c(OH－)＋c(NH)
B．b点溶液中：c(Cl－)＝c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH－)
C．c点溶液中：c(NH3·H2O)＋c(NH)＝c(Cl－)＋c(OH－)
D．d点溶液中：c(Cl－)＞c(NH3·H2O)＞c(OH－)＞c(NH)
解析：a点溶液是NH4Cl溶液，由质子守恒得c(H＋)＝c(OH－)＋c(NH3·H2O)，A项错误；b点溶液呈中性，此时所加氢氧化钠的物质的量不到氯化铵的一半，所以c(Cl－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH－)，B项错误；c点溶液中，由物料守恒可知，c(NH3·H2O)＋c(NH)＝c(Cl－)，C项错误；d点氯化铵和氢氧化钠恰好完全反应，溶液中存在一水合氨的电离平衡和水的电离平衡，溶液显碱性，所以c(Cl－)＞c(NH3·H2O)＞c(OH－)＞c(NH)，D项正确。
答案：D
5．室温时，配制一组c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.10 mol·L－1的H2A和NaOH的混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．在c(Na＋)＝0.10 mol·L－1的溶液中：c(A2－)－c(H＋)＝c(H2A)－c(OH－)
B．pH＝4的溶液中：c(HA－)＝c(H2A)＋c(A2－)
C．pH＝7的溶液中：c(Na＋)＝c(A2－)＋c(HA－)
D．Ka1(H2A)的数量级为10－5
解析：在c(Na＋)＝0.10 mol·L－1的溶液中，存在c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.10 mol·L－1，则溶液中的物料守恒关系为c(Na＋)＝c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)，电荷守恒关系为c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)，则c(A2－)－c(H＋)＝c(H2A)－c(OH－)，A项正确；pH＝4时，若c(HA－)＝c(H2A)＋c(A2－)，则2c(HA－)＝0.1 mol·L－1，c(HA－)＝0.05 mol·L－1，根据题图可知，pH＝4时，c(HA－)>0.05 mol·L－1，B项错误；根据电荷守恒知c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HA－)＋2c(A2－)，pH＝7时，c(H＋)＝c(OH－)，则c(Na＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)，C项错误；pH＝3.2时，c(H2A)＝c(HA－)＝0.05 mol·L－1，Ka1＝[c(H＋)·c(HA－)]/c(H2A)＝10－3.2，D项错误。
答案：A

核心素养提升(九)　高考命题新热点——以数学函数表征平衡常数

授课提示：对应学生用书第197页


一　 以反比例函数为载体

反比例函数的三种表达式：y＝，xy＝k，y＝k·x－1(k为常数，k≠0)；可以以其为载体的有：水的离子积、弱酸、弱碱和AB型难溶电解质等的离子平衡，部分化学平衡，弱碱阳离子的水解平衡以及弱酸根离子的水解平衡等。
1．透过平衡常数绘图像
结合合适的平衡常数表达式选择自变量和因变量构建反比例函数。
[典例1]　用反比例函数图像表征一定温度下Na2CO3溶液中关于水解平衡常数表达式中的相关量。
[解析]　溶液中存在：CO＋H2OHCO＋OH－，HCO＋H2OH2CO3＋OH－，
达到平衡时Kh1＝，Kh2＝，因为温度一定时Kh1、Kh2是常数，符合反比例函数定义，则是c(OH－)的反比例函数，是c(OH－)的反比例函数，函数图像如图所示，曲线1表示c(OH－)与的关系，曲线2表示c(OH－)与的关系。

[答案]　

[点评]　总之，函数图像的自主构建关键是结合平衡常数表达式选择合适的自变量和因变量，使其满足反比例函数定义即可，如氢氟酸的电离平衡常数为Ka＝c(H＋)·c(F－)，若自变量为c(H＋)则因变量为c(F－)，若自变量为c(F－)则因变量为c(H＋)。
2．结合图像看平衡常数
先看图形中横、纵坐标的含义，然后再对照相应的平衡常数表达式，找出相关关系式。
[典例2]　如图所示是碳酸钙(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)　ΔH0，故A项错误；由图可知溶度积由大到小的关系为d>b＝c>a，故B项错误；由图可知a点溶度积与c点溶度积不相等，温度不变，溶度积不变，故C项错误；25 ℃时，c点：Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO)＝2.0×10－5×1.4×
10－4＝2.8×10－9，故D项正确。
[答案]　D
[典例3]　T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s)　ΔHc(OH－)＝c(H＋)
[解析]　H2X的电离方程式为H2XH＋＋HX－、HX－H＋＋X2－。当＝＝1时，即横坐标为0.0时，Ka1＝c(H＋)，Ka2＝c′(H＋)，因为Ka1>Ka2，故c(H＋)>c′(H＋)，即pHc(OH－)，C项正确；电荷守恒式为c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HX－)＋2c(X2－)，中性溶液中存在c(H＋)＝c(OH－)，故有c
(Na＋)＝c(HX－)＋2c(X2－)，假设c(HX－)＝c(X2－)或c(HX－)>c(X2－)(见C项分析)，则溶液一定呈酸性，故中性溶液中c(HX－)c(HY－)>c(H＋)
解析：Ka1(H2Y)＝，随着pH增大，c(H＋)减小，增大，lg增大，故曲线M表示pH与lg的变化关系，A项正确；曲线N表示pH与lg的变化关系，当pH＝3时，c(H＋)＝10－3 mol·L－1，lg＝1.3，＝10－1.3，Ka2(H2Y)＝＝10－1.3×10－3＝10－4.3，B项正确；a点溶液中存在电荷守恒：c(H＋)＋c(K＋)＝2c(Y2－)＋c(HY－)＋c(OH－)，故c(H＋)－c(OH－)＝2c(Y2－)＋c(HY－)－c(K＋)，C项正确；交点c的溶液中：lg＝lg＝1.5，则c(H2Y)＝c(Y2－)