2021高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第八章第7課時(shí)溶度積的相關(guān)計(jì)算及溶解圖像教案魯科版

1、第7課時(shí)溶度積的相關(guān)計(jì)算及溶解圖像課型標(biāo)簽:題型課提能課考點(diǎn)一 ksp的相關(guān)計(jì)算1.ksp計(jì)算相關(guān)的常見角度及解題策略?？冀嵌冉忸}策略根據(jù)定義式或者數(shù)形結(jié)合求ksp,或者判斷沉淀金屬離子所需ph直接根據(jù)ksp(ambn)=an+mbm-n解答,如果已知溶解度,則化為物質(zhì)的量濃度再代入計(jì)算沉淀先后的計(jì)算與判斷(1)沉淀類型相同,則ksp小的化合物先沉淀(2)沉淀類型不同,則需要根據(jù)ksp計(jì)算出沉淀時(shí)所需離子濃度,所需離子濃度小的先沉淀根據(jù)兩種含同種離子的化合物的ksp數(shù)據(jù),求溶液中不同離子的比值如果溶液中含有i-、cl-等離子,向其中滴加agno3溶液,當(dāng)agcl開始沉淀時(shí),求溶液中,則有=判斷

2、沉淀的生成或轉(zhuǎn)化把離子濃度數(shù)值代入ksp表達(dá)式,若數(shù)值大于ksp,沉淀可生成或轉(zhuǎn)化為相應(yīng)難溶物質(zhì)2.ksp計(jì)算的易錯(cuò)點(diǎn)(1)涉及q的計(jì)算時(shí),所代入的離子濃度一定是混合溶液中的離子濃度,因此計(jì)算離子濃度時(shí),所代入的溶液體積也必須是混合溶液的體積。(2)離子沉淀完全時(shí)的離子濃度小于或等于110-5 mol/l。(3)計(jì)算ksp或q時(shí)一定注意不要漏掉離子濃度的冪。類型一判斷沉淀的生成或沉淀的完全典例1 (2017全國(guó)卷節(jié)選)li4ti5o12和lifepo4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為fetio3,還含有少量mgo、sio2等雜質(zhì))來制備。工藝流程如下:若“濾液”中c(mg2+

3、)=0.02 moll-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(fe3+)=1.010-5moll-1,此時(shí)是否有 mg3(po4)2沉淀生成? (列式計(jì)算)。fepo4、mg3(po4)2的ksp分別為1.310-22、1.010-24。解析:加入雙氧水和磷酸后,溶液體積增加1倍,c(mg2+)變?yōu)樵瓉淼?即c(mg2+)=0.01 moll-1,fe3+恰好沉淀完全時(shí),溶液中c(p)=moll-1=1.310-17 moll-1。qmg3(po4)2=c3(mg2+)c2(p)=0.013(1.310-17)2=1.710-40kspmg3(po4)2

4、,故沒有 mg3(po4)2沉淀生成。答案:fe3+恰好沉淀完全時(shí),c(p)= moll-1=1.310-17 moll-1。c3(mg2+)c2(p)值為 0.013(1.310-17)2=1.710-40kspmg3(po4)2,因此不會(huì)生成mg3(po4)2沉淀對(duì)點(diǎn)精練1 硫酸鋅是制造鋅鋇白和鋅鹽的主要原料,也可用作印染媒染劑,醫(yī)藥上用于催吐劑。已知25 時(shí),kspzn(oh)2=1.010-17 mol3l-3,ksp(ag2so4)=1.210-5 mol3l-3,下列說法正確的是(d)a.在水中加入少量znso4固體時(shí),水的電離平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),kw減小b.znso4溶液中:c

5、(zn2+)+c(h+)=c(oh-)+c(s)c.向0.5 l 0.02 moll-1znso4溶液中加入等體積等濃度的agno3溶液即可生成ag2so4沉淀d.溶液中某離子的濃度低于1.010-5 moll-1即可認(rèn)為該離子被除盡,常溫下要除去0.2 moll-1znso4溶液中的zn2+,至少要調(diào)節(jié)溶液的ph8解析:kw僅與溫度有關(guān),a項(xiàng)錯(cuò)誤;溶液中存在電荷守恒:2c(zn2+)+c(h+)=c(oh-)+2c(s),b項(xiàng)錯(cuò)誤;c2(ag+)c(s)=0.010.010.01 mol3l-3=110-6 mol3l-3,則酸性強(qiáng)弱:br-cl-,則沉淀完全時(shí)c(x-)的大小:c(i-)c

6、(br-)c(cl-),據(jù)此推知ksp:agiagbragcl,故三種離子沉淀的先后順序?yàn)閕-、br-、cl-。答案:i-對(duì)點(diǎn)精練3 已知ksp(agcl)=1.5610-10 mol2l-2,ksp(agbr)=7.710-13 mol2l-2,ksp(ag2cro4)=9.010-12 mol3l-3。某溶液中含有cl-、br-和cr,濃度均為0.010 moll-1,向該溶液中逐滴加入0.010 moll-1 的agno3溶液時(shí),三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序?yàn)?c)a.cl-、br-、crb.cr、br-、cl-c.br-、cl-、crd.br-、cr、cl-解析:同類型難溶物的ksp越

7、小越容易沉淀,故br-比cl-先沉淀。已知ksp(ag2cro4)=ag+cr,cr沉淀所需的c(ag+)最大,cr最后沉淀。故三種離子沉淀的先后順序?yàn)閎r-、cl-、cr,c項(xiàng)正確。考點(diǎn)二沉淀溶解平衡圖像分析1.?？紝?duì)數(shù)圖像關(guān)系的含義與變化規(guī)律類型含義變化規(guī)律解題策略ph=-lg c(h+)氫離子濃度的常用對(duì)數(shù)負(fù)值ph越大,c(h+)越小,溶液的堿性越強(qiáng)先弄清是對(duì)數(shù)還是負(fù)對(duì)數(shù)弄清楚是什么的對(duì)數(shù),如濃度對(duì)數(shù)、濃度比對(duì)數(shù)、體積比對(duì)數(shù)等弄清楚對(duì)數(shù)變化所表示的意義利用特殊點(diǎn),如ph=7、lg x=0、交點(diǎn)等,根據(jù)特殊點(diǎn)判斷離子濃度的大小pc=-lg c(c)c離子濃度的常用對(duì)數(shù)負(fù)值pc越大,c(c)

8、越小lg生成物與反應(yīng)物離子濃度比的常用對(duì)數(shù)lg越大,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度越大lg稀釋后與稀釋前體積比的常用對(duì)數(shù)lg越大,稀釋程度越大ag=lg氫離子與氫氧根離子濃度比的常用對(duì)數(shù)ag越大,酸性越強(qiáng),中性時(shí), =1,ag=02.“三步法”解沉淀溶解平衡圖像題第一步:識(shí)圖像。認(rèn)識(shí)圖像橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)表示什么,如表示離子濃度、pm等;曲線上的點(diǎn)表示達(dá)到平衡狀態(tài),曲線上方的點(diǎn)代表“過飽和溶液”,曲線下方的點(diǎn)代表“不飽和溶液”。第二步:想原理。涉及的原理主要有溶度積表達(dá)式的書寫、影響沉淀溶解平衡的因素以及溶度積常數(shù)的影響因素。如濃度不會(huì)改變?nèi)芏确e,溶度積只與溫度有關(guān),多數(shù)情況下,溫度越高,溶度積越大。

9、第三步:找聯(lián)系。將圖像與溶度積原理聯(lián)系起來,分析題目設(shè)置的問題,如求離子濃度、判斷沉淀溶解平衡狀態(tài)等。類型一沉淀溶解平衡中濃度變化圖像分析典例1 (2019全國(guó)卷)絢麗多彩的無機(jī)顏料的應(yīng)用曾創(chuàng)造了古代繪畫和彩陶的輝煌。硫化鎘(cds)是一種難溶于水的黃色顏料,其在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()a.圖中a和b分別為t1、t2溫度下cds在水中的溶解度b.圖中各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的ksp的關(guān)系為:ksp(m)=ksp(n)ksp(p)ksp(q)c.向m點(diǎn)的溶液中加入少量na2s固體,溶液組成由m沿mpn線向p方向移動(dòng)d.溫度降低時(shí),q點(diǎn)的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動(dòng)解析:cd

10、s在水中存在沉淀溶解平衡:cdscd2+s2-,其溶度積ksp=cd2+s2-,在飽和溶液中,數(shù)值上 c(cd2+)=c(s2-)=s(溶解度),結(jié)合圖像可以看出,圖中a和b分別表示t1和t2溫度下cds的溶解度,a項(xiàng)正確;溫度不變,ksp是一個(gè)常數(shù),所以ksp(m)=ksp(n)=ksp(p)t1,溫度降低時(shí),q點(diǎn)對(duì)應(yīng)飽和溶液的溶解度下降,溶液中的 c(cd2+)與 c(s2-)同時(shí)減小,會(huì)沿qp線向p點(diǎn)方向移動(dòng),d項(xiàng)正確。答案:b對(duì)點(diǎn)精練1 某溫度時(shí),ag2so4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。該溫度下,下列說法正確的是(b)a.含有大量s的溶液中肯定不存在ag+b.0.02 moll-

11、1的agno3溶液與0.02 moll-1的na2so4溶液等體積混合不會(huì)生成沉淀c.ag2so4的溶度積常數(shù)ksp為110-3 mol3l-3d.a點(diǎn)表示ag2so4的不飽和溶液,蒸發(fā)可以使溶液由a點(diǎn) 變到b點(diǎn)解析:由于沉淀溶解平衡是動(dòng)態(tài)平衡,故即使s濃度再大,也有少量的ag+存在,a項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)圖像:ksp(ag2so4)=(210-2)2510-2 mol3l-3=210-5 mol3l-3,而 0.02 moll-1 agno3溶液與0.02 moll-1 的na2so4溶液等體積混合,離子積為c2(ag+)c(s)=(0.01)20.01 mol3l-3=110-6 mol3l-32

12、10-5 mol3l-3,故沒有沉淀生成,b項(xiàng)正確,c項(xiàng)錯(cuò)誤;a點(diǎn)到b點(diǎn),如果蒸發(fā)a點(diǎn)所示溶液,則ag+和s濃度均會(huì)增大,而不是只增大s的濃度,d項(xiàng)錯(cuò)誤。類型二沉淀溶解平衡中濃度對(duì)數(shù)變化圖像分析典例2 (2017全國(guó)卷)在濕法煉鋅的電解循環(huán)溶液中,較高濃度的 cl- 會(huì)腐蝕陽(yáng)極板而增大電解能耗。可向溶液中同時(shí)加入cu和cuso4,生成cucl沉淀從而除去 cl- 。根據(jù)溶液中平衡時(shí)相關(guān)離子濃度的關(guān)系圖,下列說法錯(cuò)誤的是()a.ksp(cucl) 的數(shù)量級(jí)為10-7 b.除cl- 反應(yīng)為cu+cu2+2cl- 2cuclc.加入cu越多,cu+濃度越高,除cl- 效果越好d.2cu+cu2+cu

13、平衡常數(shù)很大,反應(yīng)趨于完全解析:a.ksp(cucl)=c(cu+)c(cl-),從圖中數(shù)據(jù)知c(cl-)=1 mol/l時(shí),c(cu+)10-7 mol/l,所以ksp(cucl)的數(shù)量級(jí)為10-7,正確;b.除cl-反應(yīng):cu+cu2+2cl-2cucl,正確;c.cu為固體,所以加入cu的多少對(duì)除cl-的效果影響不大,錯(cuò)誤;d.k=,從圖中c(cu2+)=c(cu+)10-6 mol/l,代入得k=106,所以反應(yīng)趨于完全,正確。答案:c對(duì)點(diǎn)精練2 25 時(shí),fe(oh)2和cu(oh)2的飽和溶液中,金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量濃度的負(fù)對(duì)數(shù)-lg c(m2+)與溶液ph的變化關(guān)系如圖所示,已知

14、該溫度下kspcu(oh)2kspfe(oh)2。下列說法正確的是(c)a.曲線a表示fe(oh)2飽和溶液中的變化關(guān)系b.除去cuso4溶液中含有的少量fe2+,可加入適量cuoc.當(dāng)fe(oh)2和cu(oh)2沉淀共存時(shí),溶液中c(fe2+)c(cu2+)=104.61d.向x點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飽和溶液中加入少量naoh固體,可轉(zhuǎn)化為y點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液解析:25 時(shí)kspcu(oh)2c(cu2+);c(m2+)越大,則-lg c(m2+)的值越小,故曲線a表示cu(oh)2飽和溶液,曲線b表示fe(oh)2飽和溶液,a項(xiàng)錯(cuò)誤;由于kspcu(oh)2kspfe(oh)2,則cu(oh)2比fe(oh

15、)2的溶解度小,更易生成沉淀,在含少量fe2+的cuso4溶液中加入適量cuo,不能生成fe(oh)2沉淀,故不能除去fe2+,b項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可知,當(dāng)ph=10時(shí),-lg c(cu2+)=11.7,則有kspcu(oh)2=cu2+oh-2=10-11.7(10-4)2 mol3l-3=10-19.7 mol3l-3;ph=8時(shí),-lg c(fe2+)=3.1,則有kspfe(oh)2=fe2+oh-2=10-3.1(10-6)2 mol3l-3=10-15.1 mol3l-3,故fe(oh)2和cu(oh)2沉淀共存時(shí),溶液中=104.6,c項(xiàng)正確;向x點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飽和溶液中加入少量naoh固體

16、,溶液中會(huì)生成 cu(oh)2沉淀,溶液中c(cu2+)減小,則-lg c(cu2+) 增大,而從x點(diǎn)到y(tǒng)點(diǎn)-lg c(cu2+)不變,不符合轉(zhuǎn)化關(guān)系,d項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三溶解度溶解度曲線1.固體物質(zhì)的溶解度(s)與溶解性的關(guān)系溶解性難溶微溶可溶易溶s的范圍s0.01 g0.01 gs1 g1 gs10 g2.溶度積與溶解度的關(guān)系(1)對(duì)于相同類型的難溶電解質(zhì),即化學(xué)式中所表示的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比相同的難溶電解質(zhì),ksp大,溶解度大。(2)對(duì)于不同類型的難溶電解質(zhì),即化學(xué)式中所表示的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比不同的難溶電解質(zhì),ksp大,溶解度不一定大。3.難溶電解質(zhì)的溶度積與溶解度之間的換算(1)已知溶度積求

17、溶解度以agcl(s)ag+(aq)+cl-(aq)為例已知ksp,則飽和溶液中c(ag+)=c(cl-)=求出溶解的agcl的質(zhì)量:m(agcl)=c(ag+)v(溶液)m(agcl)求出溶解度(2)已知溶解度求溶度積已知溶解度s100 g水(0.1 l溶液)中溶解的難溶電解質(zhì)的質(zhì)量m為已知,即s已知1 l溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量:n=1 l溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度:c=根據(jù)ksp的表達(dá)式求出ksp4.溶解度曲線(1)溶解度曲線圖通常有如圖所示的圖a、圖b兩類(2)溶解度曲線圖像試題解題思路:看清楚題目,看清楚橫縱坐標(biāo)各指代什么(溫度、時(shí)間、析出晶體等);有些特殊物質(zhì)要記住,如nacl(

18、溶解度隨溫度的變化較小,可以忽略),澄清石灰水ca(oh)2(溶解度隨溫度的升高而減小);求物質(zhì)溶解度時(shí),對(duì)照著圖看。類型一溶解度曲線的應(yīng)用典例1 (2019山東臨沂五縣聯(lián)考)已知四種鹽的溶解度(s)曲線如圖所示。下列說法不正確的是()a.將nacl溶液蒸干可得nacl固體b.將mgcl2溶液蒸干可得mgcl2固體c.mg(clo3)2中混有少量nacl雜質(zhì),可用重結(jié)晶法提純d.可用mgcl2和naclo3制備mg(clo3)2解析:因?yàn)閚acl的溶解度受溫度的影響不大,所以將nacl溶液蒸干可得nacl固體,a項(xiàng)正確;因?yàn)閙gcl2能夠水解,水解產(chǎn)生mg(oh)2和hcl,加熱,水解平衡正向

19、移動(dòng),hcl易揮發(fā),所以將mgcl2溶液蒸干可得mg(oh)2固體,b項(xiàng)不正確;因?yàn)閙g(clo3)2的溶解度隨溫度升高而增大且受溫度影響變化較大,nacl的溶解度受溫度影響較小,所以mg(clo3)2中混有少量nacl雜質(zhì),可用重結(jié)晶法提純,c項(xiàng)正確;反應(yīng)mgcl2+2naclo3mg(clo3)2+2nacl類似于侯氏制堿法生成nahco3的原理,因?yàn)閚acl溶解度小而從溶液中析出,使反應(yīng)向生成mg(clo3)2的方向進(jìn)行,d項(xiàng)正確。答案:b對(duì)點(diǎn)精練1 硫酸錳可用作飲料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)氧化劑和媒染劑。其生產(chǎn)原材料軟錳礦(mno2)、菱錳礦(mnco3)中?；煊辛蛩醽嗚F和硫酸鎂等雜質(zhì),生產(chǎn)工藝流程如圖

20、所示:已知:(1)硫酸錳晶體和硫酸鎂晶體的溶解度曲線如圖所示。(2)各離子完全沉淀的ph:fe3+為3.5,fe2+為9.5,mn2+為10.8,mg2+為11.6。下列判斷正確的是(d)a.試劑a應(yīng)該選擇h2o2,目的是將fe2+氧化為fe3+b.試劑a應(yīng)該選擇氨水,目的是調(diào)節(jié)溶液的phc.操作包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌等步驟,洗滌時(shí)可用稀硫酸作洗滌液d.通過操作得到mnso4h2o的過程中,包括蒸發(fā)結(jié)晶操作,在蒸發(fā)結(jié)晶時(shí),溫度應(yīng)該高于60 解析:從生產(chǎn)工藝流程圖看,由于最終得到的產(chǎn)物是mnso4,為了不引入新的雜質(zhì),酸浸時(shí)所加入的酸應(yīng)是硫酸。硫酸只能將mnco3溶解,而mno2

21、不溶解,但mno2的氧化性比氯氣的強(qiáng),故mno2可將fe2+氧化為fe3+,自身轉(zhuǎn)化為mn2+。因此在沉淀池中加入試劑a的目的是調(diào)節(jié)溶液ph,使fe3+沉淀,但如果試劑a選擇氨水,會(huì)引入,不可行,應(yīng)是含mn2+的化合物,可能是mnco3或mn(oh)2等,a、b項(xiàng)錯(cuò)誤;由于mnso4h2o易溶于水,故洗滌時(shí)不能用稀硫酸,c項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度高于60 時(shí),mgso47h2o的溶解度減小,故溫度應(yīng)該高于60 ,d項(xiàng)正確。類型二溶度積與溶解度之間的換算典例2 (2019山東臨沂模擬節(jié)選)根據(jù)難溶電解質(zhì)的溶解平衡相關(guān)知識(shí),按要求填空。已知在常溫下fes的ksp=6.2510-18 mol2l-2,此溫度下fes的溶解度為(設(shè)飽和溶液的密度為1 gcm-3)。解析:ksp(fes)=fe2+s2-,則c(fe2+)= moll-1=2.510-9 moll-1,即1 000 ml (1 000 g)溶液中含有2.510-9 mol fes,則100 g溶液中含有2.510-10 mol fes,所以fes的溶解度近似為88 g mol-12.510-10 mol=2.210-8 g,因?yàn)閒es溶液的濃度很小,所以100 g溶液可以看作是100 g溶劑,故常溫下fes的溶解度為2.210-8 g。答案:2.210-8 g對(duì)點(diǎn)精練2 根據(jù)溶解度和溶度積