《2018-2019版高中化學(xué) 專題3 溶液中的離子反應(yīng) 第四單元 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡 第1課時學(xué)案 蘇教版選修4.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019版高中化學(xué) 專題3 溶液中的離子反應(yīng) 第四單元 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡 第1課時學(xué)案 蘇教版選修4.doc(15頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
第1課時 沉淀溶解平衡與溶度積
[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影響因素。2.明確溶度積和離子積的關(guān)系,并由此學(xué)會判斷反應(yīng)進行的方向。
一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡
1.實驗探究
(1)在裝有少量難溶的AgCl白色固體的試管中,加入約5 mL蒸餾水,充分振蕩后靜置。
①取約2 mL上層清液加入另一試管中,滴加濃鹽酸,觀察到的現(xiàn)象是有白色沉淀生成。
②由上述實驗得出的結(jié)論是原上層清液中含有Ag+。
(2)分析AgCl的溶解過程:AgCl在溶液中存在下述兩個過程:一方面,在水分子作用下,少量Ag+和Cl-脫離AgCl的表面溶于水中,即存在溶解過程;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面陰、陽離子的吸引,回到AgCl的表面析出,即存在沉淀過程。在一定溫度下,當(dāng)AgCl溶解和生成的速率相等時,達到溶解平衡狀態(tài),得到AgCl的飽和溶液。
(3)AgCl溶于水的平衡方程式是AgCl(s)Cl-(aq)+Ag+(aq),由于沉淀、溶解之間的這種動態(tài)平衡的存在,決定了Ag+和Cl-的反應(yīng)不能進行到底。
(4)反應(yīng)完全的標(biāo)志
對于常量的化學(xué)反應(yīng)來說,化學(xué)上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.010-5 molL-1時,沉淀就達完全。
2.溶解平衡的概念與特征
(1)概念
在一定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時,即建立了動態(tài)平衡,叫做沉淀溶解平衡。
(2)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和AgCl===Ag++Cl-表示的意義不同:前者表示AgCl的溶解平衡,后者表示AgCl在水中完全電離(是指溶解的那一部分)。
(3)特征
①動態(tài)平衡v溶解=v沉淀≠0。
②達到平衡時,溶液中離子的濃度保持不變。
③當(dāng)改變外界條件時,溶解平衡將發(fā)生移動,達到新的平衡。
3.溶解平衡的影響因素
已知溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),請分析當(dāng)改變下列條件時對該溶解平衡的影響,填寫下表:
條件改變
移動方向
c(Mg2+)
c(OH-)
加水
正向移動
不變
不變
升溫
正向移動
增大
增大
加MgCl2(s)
逆向移動
增大
減小
通HCl
正向移動
增大
減小
加NaOH(s)
逆向移動
減小
增大
(以上濃度變化均指平衡后和原平衡比較)
外界條件對溶解平衡的影響
(1)溫度升高,多數(shù)溶解平衡向溶解的方向移動。
(2)加水稀釋,濃度減小,溶解平衡向溶解方向移動,但平衡后因仍存在溶解平衡,故離子濃度保持不變。
(3)加入與難溶電解質(zhì)構(gòu)成微粒相同的物質(zhì),溶解平衡向生成沉淀的方向移動。
(4)加入與難溶電解質(zhì)溶解所得的離子反應(yīng)的物質(zhì),溶解平衡向溶解的方向移動。
例1 判斷正誤(對的打“√”,錯的打“”)
(1)難溶電解質(zhì)的溶解度為0( )
(2)等物質(zhì)的量的AgNO3和NaCl混合后,溶液中不存在Ag+和Cl-( )
(3)對于“AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)”, 說明溶解的AgCl部分電離,是弱電解質(zhì)( )
(4)當(dāng)改變外界條件時,沉淀溶解平衡會發(fā)生移動,直至達到新的平衡( )
(5)沉淀溶解達到平衡時,溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等,且保持不變( )
(6)溶液中的離子濃度小于110-5 molL-1時,可視為沉淀完全( )
答案 (1) (2) (3) (4)√ (5) (6)√
考點 沉淀溶解平衡
題點 沉淀溶解平衡與飽和溶液的特征
例2 Mg(OH)2固體在水中存在下列溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),欲減少Mg(OH)2固體的量,可以加入少量的( )
A.NaOH固體 B.NaCl固體
C.NaHSO4固體 D.MgSO4固體
答案 C
解析 欲使Mg(OH)2減少,應(yīng)使平衡右移,NaHSO4電離產(chǎn)生的H+會使平衡體系中c(OH-)減小,而使沉淀溶解平衡右移,Mg(OH)2固體的量減小。
考點 沉淀溶解平衡
題點 改變離子濃度引起的沉淀溶解平衡的移動
相關(guān)鏈接
1.不同的固體物質(zhì)在水中的溶解度不同,有的很大,有的很小,但無論大小,都有一定的溶解度。在20 ℃時,物質(zhì)的溶解度與溶解性的關(guān)系如下:
下列物質(zhì),屬于易溶物質(zhì)的是①②③,屬于微溶物質(zhì)的是④⑤⑥,屬于難溶物質(zhì)的是⑦⑧⑨。
①NaCl、②NaOH、③H2SO4、④MgCO3、⑤CaSO4、 ⑥Ca(OH)2、⑦CaCO3、⑧BaSO4、⑨Mg(OH)2
2.固體物質(zhì)的溶解是可逆過程
固體溶質(zhì) 溶液中的溶質(zhì)
(1)v溶解>v沉淀 固體溶解
(2)v溶解=v沉淀 溶解平衡
(3)v溶解
Ksp,溶液過飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達到新的平衡。
(2)Qc=Ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。
(3)Qcc(Cl-)=c(I-)
B.25 ℃時,Cu(OH)2在水中的溶解度大于在Cu(NO3)2溶液中的溶解度
C.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固體,c(Ba2+)增大
D.25 ℃時,AgCl在同濃度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
答案 B
解析 A項,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以含AgCl和AgI固體的懸濁液中c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-);B項,Cu(NO3)2溶液中含有Cu2+,使Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)逆向移動,溶解度比在水中的??;C項,在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固體,c(SO)增大,沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移動,c(Ba2+)減??;D項,溶液中c(Cl-)越大,AgCl的溶解度越小。
考點 沉淀溶解平衡
題點 改變離子濃度引起的沉淀溶解平衡的移動
6.把足量熟石灰放入蒸餾水中,一段時間后達到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列敘述正確的是( )
A.給溶液加熱,溶液的pH升高
B.恒溫下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固體增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固體,Ca(OH)2固體增多
答案 D
解析 A項,加熱時Ca(OH)2溶解度減小,平衡逆向移動,c(OH-)減小,pH減??;B項,CaO+H2O===Ca(OH)2,由于保持恒溫,Ca(OH)2溶解度不變,c(OH-)不變,因此pH不變;C項,CO+Ca2+===CaCO3↓,使平衡正向移動,Ca(OH)2固體減少;D項,加入NaOH固體時,c(OH-)增大,平衡逆向移動,因此Ca(OH)2固體增多。
考點 沉淀溶解平衡
題點 沉淀溶解平衡的綜合
題組三 溶度積及應(yīng)用
7.一定溫度下,將足量的AgCl分別放入下列物質(zhì)中,AgCl的溶解度由大到小的排列順序是( )
①20 mL 0.01 molL-1 KCl溶液?、?0 mL 0.02 molL-1 CaCl2溶液?、?0 mL 0.03 molL-1 HCl溶液 ④10 mL 蒸餾水?、?0 mL 0.05 molL-1 AgNO3溶液
A.①>②>③>④>⑤ B.④>①>③>②>⑤
C.⑤>④>②>①>③ D.④>③>⑤>②>①
答案 B
解析 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),c(Cl-)或c(Ag+)越大,對AgCl的溶解抑制作用越大,AgCl的溶解度就越小。注意AgCl的溶解度大小只與溶液中Ag+或Cl-的濃度有關(guān),而與溶液體積無關(guān)。①c(Cl-)=0.01 molL-1;②c(Cl-)=0.04 molL-1;③c(Cl-)=0.03 molL-1;④蒸餾水中無Cl-或Ag+;⑤c(Ag+)=0.05 molL-1。Ag+或Cl-濃度由小到大的順序為④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解度由大到小的排列順序為④>①>③>②>⑤。
考點 沉淀溶解平衡
題點 難溶物在同離子溶液中的溶解
8.某溫度時,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是( )
A.加入Na2SO4可以使溶液由a點變到b點
B.通過蒸發(fā)可以使溶液由d點變到c點
C.d點無BaSO4沉淀生成
D.a(chǎn)點對應(yīng)的Ksp大于c點對應(yīng)的Ksp
答案 C
解析 Ksp在溫度一定的條件下是一定值,與Ba2+和SO的濃度大小有一定關(guān)系,但兩者濃度的乘積是一定值。b點本身已過飽和,d點沒有達到沉淀溶解平衡,故無BaSO4沉淀生成。
考點 溶度積常數(shù)
題點 溶度積常數(shù)(Ksp)的綜合考查
9.室溫時,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a,c(M2+)=b molL-1時,溶液的pH等于( )
A.lg() B.lg()
C.14+lg() D.14+lg()
答案 C
解析 由Ksp=c(M2+)c2(OH-)得
c(OH-)=,
Kw=c(H+)c(OH-)得c(H+)= molL-1
pH=-lg=14+lg()。
考點 溶度積常數(shù)
題點 溶度積的表達和簡單計算
10.已知CaCO3的Ksp=2.810-9,現(xiàn)將濃度為210-4 molL-1的Na2CO3溶液與CaCl2溶液等體積混合,若要產(chǎn)生沉淀,則所用CaCl2溶液的濃度至少應(yīng)為( )
A.2.810-2 molL-1
B.1.410-5 molL-1
C.2.810-5 molL-1
D.5.610-5 molL-1
答案 D
解析 由沉淀形成的條件知,要產(chǎn)生沉淀必須滿足:c(Ca2+)c(CO)>2.810-9,因等體積混合,混合溶液中,c(CO)=110-4 molL-1,c(Ca2+)應(yīng)大于2.810-5 molL-1,則混合前c(CaCl2)至少應(yīng)為5.610-5 molL-1。
考點 溶度積常數(shù)
題點 飽和溶液中溶度積常數(shù)、離子濃度、pH、溶解度等換算
11.在BaSO4飽和溶液中加入少量的BaCl2溶液產(chǎn)生BaSO4沉淀,若以Ksp表示BaSO4的溶度積常數(shù),則平衡后溶液中( )
A.c(Ba2+)=c(SO)=(Ksp)
B.c(Ba2+)c(SO)>Ksp,c(Ba2+)=c(SO)
C.c(Ba2+)c(SO)=Ksp,c(Ba2+)>c(SO)
D.c(Ba2+)c(SO)≠Ksp,c(Ba2+)c(SO);由于溫度未發(fā)生改變,所以溶液中Ksp=c(Ba2+)c(SO)。
考點 溶度積常數(shù)
題點 飽和溶液中溶度積常數(shù)、離子濃度、pH、溶解度等換算
12.(2017湖南岳陽一中高二月考)不同溫度(T1和T2)時,硫酸鋇在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示,已知硫酸鋇在水中溶解時吸收熱量。下列說法正確的是( )
A.T1>T2
B.加入BaCl2固體,可使溶液由a點變 到c點
C.c點時,在T1、T2兩個溫度下均有固體析出
D.a(chǎn)點和b點的Ksp相等
答案 D
解析 因為硫酸鋇在水中溶解時吸收熱量,則溫度升高硫酸鋇的Ksp增大,T2時硫酸鋇的Ksp大于T1時硫酸鋇的Ksp,故T2>T1,A錯誤;硫酸鋇溶液中存在著沉淀溶解平衡,a點在平衡曲線上,加入BaCl2,c(Ba2+)增大,平衡左移,c(SO)應(yīng)降低,所以不能使溶液由a點變到c點,B錯誤;在T1時c點溶液的Qc>Ksp,有沉淀析出,在T2時c點溶液的Qc<Ksp,沒有沉淀析出,C錯誤;Ksp是一常數(shù),溫度不變,Ksp不變,在曲線上的任意一點Ksp都相等,D正確。
考點 溶度積常數(shù)
題點 溶度積常數(shù)(Ksp)的綜合考查
[綜合強化]
13.室溫下用廢電池的鋅皮制備ZnSO47H2O的過程中,需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)開_______,加堿調(diào)節(jié)至pH為________時,鐵離子剛好沉淀完全(離子濃度小于110-5 molL-1時,即可認為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為________時,鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1 molL-1)。若上述過程不加H2O2的后果是________________________________________________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp的近似值
10-17
10-17
10-39
答案 Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+不能分離
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
解析 鐵溶于稀硫酸生成Fe2+,F(xiàn)e2+被雙氧水氧化為Fe3+。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)=10-39,鐵剛好完全沉淀時,c(OH-)= molL-1≈4.6410-12 molL-1,則c(H+)== molL-1≈2.1610-3 molL-1,pH≈2.7;Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)c2(OH-)=10-17,鋅開始沉淀時,c(OH-)= molL-1=10-8 molL-1,則c(H+)== molL-1=10-6 molL-1,pH=6;Zn(OH)2和 Fe(OH)2的Ksp相近,若不加雙氧水,沉淀Zn2+的同時Fe2+也會沉淀,從而使Zn2+和Fe2+不能分離。
考點 溶度積常數(shù)
題點 溶度積的表達和簡單計算
14.(1)已知25 ℃時,Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgI)=8.510-17。請回答下列問題:
①25 ℃時,若向50 mL 0.018 molL-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 molL-1的鹽酸,混合后溶液中的c(Ag+)為________ molL-1,pH為________。
②25 ℃時,取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,當(dāng)AgCl和AgI同時沉淀時,溶液中為________。
(2)已知:25 ℃時Ksp(Ag2CrO4)=9.010-12,Ksp(AgCl)=1.810-10,則Ag2CrO4的溶解度______(填“大于”“小于”或“等于”)AgCl的溶解度。
(3)25 ℃時,Mg(OH)2飽和溶液________(填“能”或“不能”)使石蕊溶液變藍色。(已知Ksp[Mg(OH)2]=4.010-12,lg 5=0.7)。
答案 (1)①1.810-7 2?、?.710-7 (2)大于 (3)能
解析 (1)①反應(yīng)后剩余的c(Cl-)==0.001 molL-1,c(Ag+)= molL-1=1.810-7 molL-1 。反應(yīng)后溶液中的c(H+)==0.010 molL-1,pH=2。②==≈4.710-7。
(2)25 ℃時,Ag2CrO4和AgCl飽和溶液的物質(zhì)的量濃度分別為x、y
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO(aq)
x 2x x
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
y y y
4x3=9.010-12,y2=1.810-10
x= molL-1=10-4 molL-1
y=10-5 molL-1
所以x>y,Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。
(3)設(shè)Mg(OH)2飽和溶液的物質(zhì)的量濃度為x,則4x3=4.010-12,x=1.010-4 molL-1,c(OH-)=2.010-4 molL-1,c(H+)= molL-1=510-11 molL-1,pH=- lg(510-11)=11-lg 5=10.3。
所以能使石蕊溶液變藍色。
考點 溶度積常數(shù)
題點 飽和溶液中溶度積常數(shù)、離子濃度、pH、溶解度等換算
15.在Cl-和CrO濃度都是0.100 molL-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略體積改變)時,AgCl和Ag2CrO4哪一種先沉淀?當(dāng)Ag2CrO4開始沉淀時,溶液中Cl-濃度是多少?
已知:Ksp(AgCl)=1.810-10
Ksp(Ag2CrO4)=9.010-12。
答案 AgCl開始沉淀所需c(Ag+)== molL-1=1.810-9 molL-1,
Ag2CrO4開始沉淀所需
c(Ag+)= = molL-1≈9.510-6 molL-1,
因此,AgCl先沉淀。
當(dāng)Ag2CrO4開始沉淀時:c(Ag+)=9.510-6 molL-1
此時,c(Cl-)== molL-1
≈1.8910-5 molL-1。
考點 溶度積常數(shù)
題點 溶度積的表達和簡單計算
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