高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)32 難溶電解質(zhì)的溶解平衡考點(diǎn)過(guò)關(guān)-人教版高三化學(xué)試題

課時(shí)32難溶電解質(zhì)的溶解平衡夯實(shí)基礎(chǔ)考點(diǎn)過(guò)關(guān)沉淀溶解平衡【基礎(chǔ)梳理】1.沉淀溶解平衡的概念在一定條件下，當(dāng)難溶電解質(zhì)在水中形成溶液時(shí)，沉淀的速率與速率相等時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，叫做沉淀溶解平衡。(1)v(沉淀溶解)v(沉淀生成)，沉淀溶解。(2)v(沉淀溶解)v(沉淀生成)，生成沉淀。(3)v(沉淀溶解)v(沉淀生成)，沉淀達(dá)到溶解平衡。2.溶度積常數(shù)(1)定義:在一定條件下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中存在沉淀溶解平衡，其即為溶度積常數(shù)或溶度積，符號(hào)為。(2)表達(dá)式:對(duì)于沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)，則有Ksp=。(3)影響因素:同一難溶電解質(zhì)的Ksp僅僅是的函數(shù)，不變，Ksp不變。3.最典型計(jì)算已知溶度積、溶液中某離子的濃度，求溶液中的另一種離子的濃度;其他計(jì)算類型有:判斷沉淀順序、計(jì)算溶液pH、濃度商Q與Ksp大小比較?！镜湫屠}】硫酸的作用之一常用于控制溶液的pH。若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L-1，則室溫下應(yīng)控制溶液pH。(已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26)[答案]小于1[解析]:c2(OH-)=c(OH-)=1.0×10-13mol·L-1c(H+)=1.0×10-1mol·L-1則室溫下應(yīng)控制溶液pH<1。(2013·福建理綜)用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、S等雜質(zhì)。其次除雜操作時(shí)，往粗鹽水中先加入過(guò)量的BaCl2，至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過(guò)量的Na2CO3和NaOH，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的S，其原因是。[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=5.1×10-9][答案]BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量C時(shí)，BaSO4(s)會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO3(s)，這時(shí)溶液中就出現(xiàn)了S[解析]:濾液中仍含有一定量的S，說(shuō)明存在溶解平衡，過(guò)量的BaCl2除去S，過(guò)量的Na2CO3和NaOH除去Ca2+、Mg2+、過(guò)量的Ba2+，也會(huì)將部分BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3:BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)(根據(jù)題中信息BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大)，所以濾液中就有S。1.沉淀溶解平衡的影響因素(1)內(nèi)因:難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。絕對(duì)不溶的物質(zhì)是不存在的;同樣是微溶物質(zhì)，溶解度差別也很大。(2)外因①濃度:加水稀釋，平衡向溶解方向移動(dòng)。②溫度:升溫，多數(shù)平衡向溶解方向移動(dòng)，少數(shù)如Ca(OH)2的溶解平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)。③同離子效應(yīng):向沉淀溶解平衡體系中加入相同的離子，使平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)。2.Ksp的定義及應(yīng)用(1)難溶電解質(zhì)溶度積常數(shù)通式:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)(2)Ksp只與溫度有關(guān)，與離子濃度沒(méi)有關(guān)系。(3)在難溶電解質(zhì)AmBn的溶液中，如任意狀態(tài)時(shí)離子濃度冪的乘積[cm(An+)·cn(Bm-)](簡(jiǎn)稱離子積)用Qc表示，Qc和Ksp間的關(guān)系有以下三種可能:(1)Qc=Ksp，沉淀與溶解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，該溶液是飽和溶液。(2)Qc<Ksp，不飽和溶液，無(wú)沉淀析出或原有沉淀溶解，直至Qc=Ksp。(3)Qc>Ksp，溶液處于過(guò)飽和狀態(tài)，平衡向析出沉淀的方向移動(dòng)，直至Qc=Ksp。沉淀溶解平衡的應(yīng)用【基礎(chǔ)梳理】1.沉淀的生成如要除去CuCl2溶液中的FeCl3，可向溶液中加入。2.沉淀的溶解如要使Mg(OH)2沉淀溶解，可加入。3.沉淀的轉(zhuǎn)化如向盛有10滴0.1mol·L-1AgNO3溶液的試管中滴加過(guò)量0.1mol·L-1NaCl溶液，有色的沉淀生成;向其中滴加過(guò)量0.1mol·L-1KI溶液，沉淀轉(zhuǎn)化為色的;再向其中滴加過(guò)量0.1mol·L-1Na2S溶液，沉淀又轉(zhuǎn)化為色的。微課1沉淀轉(zhuǎn)化(1)由難溶的沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀是比較容易實(shí)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)化。如在PbI2懸濁液中，加入AgNO3溶液后，PbI2(s)+2Ag+(aq)2AgI(s)+Pb2+(aq)，K轉(zhuǎn)===1，所以只要較低物質(zhì)的量濃度的Ag+即可消耗I-，從而使PbI2不斷溶解，最終完全轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀AgI。(2)由難溶的沉淀轉(zhuǎn)化為更易溶的沉淀是比較難以實(shí)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)化，前提是“兩種沉淀的溶解度相差不是很大”。如雖然Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)，但兩者差異不大，BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)，K轉(zhuǎn)===<1，只要加入足量的飽和Na2CO3溶液，BaSO4就可能轉(zhuǎn)化為BaCO3，而B(niǎo)aCO3是可用酸溶解的。向BaSO4沉淀中加入飽和碳酸鈉溶液，充分?jǐn)嚢?，棄去上層清液，如此處理多次，可使BaSO4全部轉(zhuǎn)化為BaCO3，發(fā)生的反應(yīng)可表示為BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)。現(xiàn)有0.20molBaSO4，加入1.0L2.0mol·L-1飽和Na2CO3溶液處理，假設(shè)起始的c(S)≈0，平衡時(shí)，K=4.0×10-2，求達(dá)到平衡時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO4的物質(zhì)的量。(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)[答案]7.7×10-2mol[解析]:設(shè)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO4的物質(zhì)的量為xmol，則平衡時(shí)c(S)為xmol·L-1BaSO4+CBaCO3+S起始濃度/mol·L-1: 2.0 0轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1: x x平衡濃度/mol·L-1: 2.0-x xK===4.0×10-2x=7.7×10-2(或0.077)(1)某同學(xué)用沉淀法測(cè)定含有較高濃度CO2的空氣中CO2的含量，經(jīng)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)如下表。溶解度(S)/g溶度積(Ksp)Ca(OH)2Ba(OH)2CaCO3BaCO30.163.892.9×10-92.6×10-9(說(shuō)明:Ksp越小，表示該物質(zhì)在水溶液中越易沉淀)吸收CO2最合適的試劑是[填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”]溶液，實(shí)驗(yàn)時(shí)除需要測(cè)定工業(yè)廢氣的體積(折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)外，還需要測(cè)定(2)將等體積CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol·L-1，則生成沉淀所需該CaCl2溶液的最小濃度為。[答案](1)Ba(OH)2BaCO3的質(zhì)量(2)5.8×10-5mol·L-1[解析]:(1)Ba(OH)2的溶解度大，且BaCO3溶度積相對(duì)小。實(shí)驗(yàn)時(shí)除需要測(cè)定工業(yè)廢氣的體積(折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)外，還需要測(cè)定BaCO3的質(zhì)量才可計(jì)算。(2)因?yàn)榈润w積混合，所以溶液中c(C)=1×10-4mol·L-1，c(CaCl2)=c(Ca2+)>2×=2×=5.8×10-5mol·L-1廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室利用廢舊電池的銅帽(Cu、Zn總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO的部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:(1)①銅帽溶解時(shí)加入H2O2的目的是(用化學(xué)方程式表示)。②銅帽溶解完全后，需將溶液中過(guò)量的H2O2除去。除去H2O2的簡(jiǎn)便方法是。(2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO，雜質(zhì)為鐵及其氧化物)的量，實(shí)驗(yàn)中需測(cè)定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。實(shí)驗(yàn)操作為:準(zhǔn)確量取一定體積的含有Cu2+的溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，調(diào)節(jié)溶液pH=3~4，加入過(guò)量的KI，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。上述過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式如下:2Cu2++4I-2CuI(白色)↓+I22S2+I22I-+S4①滴定選用的指示劑為，滴定終點(diǎn)觀察到的現(xiàn)象為。②若滴定前溶液中的H2O2沒(méi)有除盡，所測(cè)定的Cu2+含量將會(huì)(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。(3)已知pH>11時(shí)Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計(jì)算)。開(kāi)始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Fe2+5.88.8Zn2+5.98.9實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑:30%H2O2、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1NaOH。由除去銅的濾液制備ZnO的實(shí)驗(yàn)步驟依次為①;②;③過(guò)濾;④;⑤過(guò)濾、洗滌、干燥;⑥900℃[答案](1)①Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O②加熱(至沸)(2)①淀粉溶液藍(lán)色褪去②偏高(3)①向?yàn)V液中加入適量30%H2O2，使其充分反應(yīng)②滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH約為5(或3.2≤pH<5.9)，使Fe3+沉淀完全④向?yàn)V液中滴加1.0mol·L-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2+沉淀完全[解析]:(1)①Cu與稀硫酸不發(fā)生反應(yīng)，加入H2O2的目的是溶解銅，化學(xué)方程式為Cu+H2SO4+H2O2CuSO4+2H2O。②H2O2具有不穩(wěn)定性，受熱易分解生成H2O和O2，可通過(guò)加熱的方法除去溶液中過(guò)量的H2O2。(2)①淀粉溶液遇I2顯藍(lán)色，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I2，可用淀粉溶液作滴定中的指示劑，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，溶液由藍(lán)色變成無(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來(lái)顏色。②若滴定前H2O2未除盡，則可將I-氧化生成I2，滴定中消耗Na2S2O3溶液的體積增大，導(dǎo)致測(cè)定的Cu2+含量偏高。(3)除去銅的濾液中含有Fe3+、Fe2+、Zn2+等，若制備ZnO應(yīng)除去Fe3+和Fe2+。由表中信息可知，F(xiàn)e2+和Zn2+開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH均相差較小，但Fe3+與Zn2+開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH均相差較大，故可加入30%H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，再滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(3.2≤pH<5.9)，使Fe3+沉淀完全，此時(shí)Zn2+不產(chǎn)生沉淀，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(8.9≤pH<11)，使Zn2+產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀，并對(duì)Zn(OH)2沉淀進(jìn)行洗滌、干燥、煅燒，即可得到ZnO?！咀兪?】下圖表示的是25℃時(shí)，難溶氫氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L-1，假定該濃度為飽和溶液中陽(yáng)離子的濃度)請(qǐng)完成下列問(wèn)題:(1)pH=3時(shí)溶液中銅元素的主要存在形式是。(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，應(yīng)該控制溶液的pH(填字母)。A.<1B.4左右C.>6(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+雜質(zhì)，(填“能”或“不能”)通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH的方法來(lái)除去，理由是。(4)25℃下Ksp[Cu(OH)2]=(5)要使Cu(OH)2沉淀溶解，除了加酸之外，還可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2+，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式:。(6)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表。物質(zhì)FeSMnSCuSPbSHgSZnSKsp6.3×10-182.5×10-131.3×10-353.4×10-286.4×10-331.6×10-24為除去工業(yè)廢水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+雜質(zhì)，最適宜向此工業(yè)廢水中加入過(guò)量的(填字母)。A.NaOHB.FeSC.Na2S[答案](1)Cu2+(2)B(3)不能Co2+和Ni2+沉淀的pH范圍相差太小(4)1.0×10-20(5)Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O(6)B[解析]:(1)由圖可知，在pH=3時(shí)溶液中不會(huì)出現(xiàn)Cu(OH)2沉淀。(2)要除去Fe3+的同時(shí)必須保證Cu2+不能沉淀，因此pH應(yīng)保持在4左右。(3)從圖示關(guān)系可看出，Co2+和Ni2+沉淀的pH范圍相差太小，不能通過(guò)調(diào)節(jié)pH而達(dá)到分離的目的。(4)由圖可知，當(dāng)溶液pH=5時(shí)，溶液中c(Cu2+)=0.01mol·L-1，c(OH-)=1.0×10-9mol·L-1，故Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=1.0×10-20。(5)Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，加入氨水生成難電離的[Cu(NH3)4]2+，促進(jìn)Cu(OH)2的溶解。(6)要使三種離子生成沉淀，最好選擇難溶于水的FeS，使三種雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為更難溶解的金屬硫化物沉淀，同時(shí)又不會(huì)引入其他離子。1.沉淀生成的方法在涉及無(wú)機(jī)制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領(lǐng)域中，常利用生成沉淀來(lái)達(dá)到分離或除去某些離子的目的。(1)調(diào)節(jié)pH:如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7~8，可使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去。(2)加沉淀劑法:如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子如Cu2+、Hg2+等生成極難溶的硫化物CuS、HgS，是分離