2020届高考化学一轮复习难溶电解质的溶解平衡学案

2020届高考化学一轮复习难溶电解质的溶解平衡学案

第26讲　难溶电解质的溶解平衡 考纲要求 名师点拨 ‎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。‎ 近几年来，高考对本节内容的考查一直较“热”，主要考点有三个：一是考查溶解平衡的建立和平衡的移动；二是结合图象，考查溶度积的应用及其影响因素；三是沉淀反应在生产、科研、环保中的应用。‎ 复习时对于难溶电解质的溶解平衡主要应依据高考题型进行分类演练。如难溶电解质的相关图象，要借助Ksp理解曲线及曲线上点的含义：曲线上的点代表饱和溶液；曲线上部的点代表过饱和溶液；有沉淀析出；曲线下部的点代表不饱和溶液，加固体溶质会溶解。还要学会利用图象所提供的信息进行溶度积常数的有关计算。Ksp与离子浓度的关系及其对应计算已成为高考的新热点，估计会结合图象来考查学生的读题能力。另外将盐类水解与弱电解质的电离、沉淀溶解平衡等知识融合在一起的综合题也一直是命题的热点。‎ 考点一　沉淀溶解平衡及应用 ‎1．固体溶质的溶解性 在‎20 ℃‎时，固体物质的溶解度与溶解性存在的关系如下：‎ ‎2．沉淀溶解平衡 ‎(1)定义。‎ 沉淀溶解平衡状态是指在一定温度下，当难溶强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。这种平衡称为沉淀溶解平衡。‎ 例如，在一定温度下，当AgCl溶于水形成__饱和__溶液时，AgCl溶于水形成Ag＋和Cl－的速率__等于__溶液中的Ag＋和Cl－结合生成AgCl的速率的状态，属于沉淀溶解平衡状态。‎ ‎(2)沉淀溶解平衡的建立。‎ 固体溶质溶液中的溶质 ‎①v(溶解)__>__v(沉淀)，固体__溶解__‎ ‎②v(溶解)__＝__v(沉淀)，溶解__平衡__‎ ‎③v(溶解)__<__v(沉淀)，__析出__晶体 ‎(3)沉淀溶解平衡的特征 ‎(4)影响沉淀溶解平衡的因素 ‎①内因 难溶电解质本身的性质是决定因素。‎ 以AgCl为例：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。‎ 外界条件 移动方向 平衡后c(Ag＋)‎ 平衡后c(Cl－)‎ Ksp 升高温度 ‎__正向__‎ ‎__增大__‎ ‎__增大__‎ ‎__增大__‎ 加入少量的AgNO3‎ ‎__逆向__‎ ‎__增大__‎ ‎__减小__‎ ‎__不变__‎ 加入H2S ‎__正向__‎ ‎__减小__‎ ‎__增大__‎ ‎__不变__‎ 通入HCl ‎__逆向__‎ ‎__减小__‎ ‎__增大__‎ ‎__不变__‎ ‎3．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　CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O　Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3H＋ 　。‎ ‎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 当沉淀溶解平衡的离子发生反应造成浓度降低，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，结果就是沉淀溶解了。‎ ‎①酸溶解法。‎ 如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑ 　。‎ Cu(OH)2溶于稀硫酸，离子方程式为　Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O 　。‎ ‎②盐溶液溶解法。‎ 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规律：一般说来，溶解度小的沉淀容易转化成__溶解度更小__的沉淀。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。‎ ‎③应用 a．锅炉除垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为　CuSO4＋CO===CaCO3↓＋SO 　。‎ b．矿物转化：CuSO4溶液遇PbS转化为 CuS，离子方程式为　Cu2＋＋PbS===CuS↓＋Pb2＋ 　。‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)沉淀达到溶解平衡状态，溶液中各离子浓度一定相等(　×　)‎ ‎(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)可用BaCO3代替BaSO4用作钡餐(　×　)‎ ‎(5)常温下，向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体，会有BaCO3生成(　√　)‎ ‎(6)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K(AgX)＝c(Ag＋)·c(X－)，故K(AgI)S(PbS)>S(CuS)‎ D．若溶液中c(Cu2＋)＝1×10－10 mol·L－1，则S2－已完全转化成CuS ‎[解析]　根据Ksp(CuS)＝6.0×10－36，Ksp(ZnS)＝3.0×10－25，知Ksp(CuS)Ksp(PbS)，在白色硫化锌浊液中滴加硝酸铅溶液，可以生成黑色沉淀(PbS)，故B项错误；根据Ksp(CuS)＝6.0×10－36，Ksp(ZnS)＝3.0×10－25，Ksp(PbS)＝9.0×10－29，可知在水中的溶解度：S(ZnS)>S(PbS)>S(CuS)，故C项正确；根据Ksp(CuS)＝6.0×10－36，若溶液中c(Cu2＋)＝1×10－10 mol·L－1，则c(S2－)＝＝6.0×10－26 mol·L－1<1×10－5 mol·L－1，所以S2－已完全转化成CuS，故D项正确。‎ 萃取精华：‎ 沉淀生成的两大应用 ‎(1)分离离子：同一类型的难溶电解质，如AgCl、AgBr、AgI，溶度积小的物质先析出，溶度积大的物质后析出。‎ ‎(2)控制溶液的pH来分离物质，如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质调节溶液的pH，将Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去。‎ 考点二　溶度积常数及其应用 ‎1．溶度积和离子积的关系 以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例 溶度积 离子积 定义 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__溶解平衡__状态 ‎③QcKsp(AgI)(　√　)‎ ‎2．问题思考：‎ ‎(1)难溶电解质的Ksp数值越小，表明在水中的溶解能力就越弱，这种说法对吗？‎ 提示：不对。当难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp越小，则难溶电解质在水中的溶解能力就越弱；如果组成中阴、阳离子个数比不同，Ksp不能用于直接判断溶解能力的强弱。‎ ‎(2)某温度下AgCl的Ksp＝1.80×10－10，将0.002 mol·L－1的NaCl和0.002 mol·L－1的AgNO3溶液等体积混合，是否有AgCl沉淀生成？写出推断过程。‎ 提示：Qc＝c(Cl－)·c(Ag＋)＝0.001×0.001＝1.0×10－6>Ksp，因此有沉淀生成。‎ ‎1．(2019·赣州模拟)下列有关叙述中，正确的是(　B　)‎ A．在一定温度下的BaSO4水溶液中，Ba2＋和SO浓度的乘积是一个常数 B．向含有BaSO4固体的溶液中加入适量的水使沉淀溶解又达到平衡时，BaSO4的溶度积不变，其溶解度也不变 C．只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程 D．向饱和的BaSO4水溶液中加入硫酸，BaSO4的Ksp变大 ‎[解析]　一定温度下，只有在BaSO4的饱和溶液中，Ba2＋和SO浓度的乘积才是一个常数，A错误；溶度积和溶解度是温度的函数，向BaSO4固体中加入水，可使沉淀溶解平衡发生移动，但溶度积和溶解度均不变，B正确；无论难溶电解质还是易溶电解质，都存在沉淀溶解平衡状态，如在NaCl的过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态，C错误；向BaSO4溶液中加入H2SO4溶液，只会使溶解平衡发生移动，但不会影响BaSO4的Ksp，D错误。‎ 萃取精华：‎ 深刻理解Ksp ‎(1)对于溶解平衡：AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)，对于相同类型的物质，Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小，也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。‎ ‎(2)与化学平衡常数一样，Ksp与温度有关。不过温度改变不大时，Ksp变化也不大，常温下的计算可不考虑温度的影响。‎ ‎2．(2019·淄博模拟)如图是碳酸钙(CaCO3)在‎25 ℃‎和‎100 ℃‎两种情况下，‎ 在水中的沉淀溶解平衡曲线。下列有关说法正确的是(　C　)‎ 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．‎25 ℃‎时，CaCO3的Ksp＝2.8×10－9‎ D．温度不变，蒸发水分，可使溶液由a点变到c点 ‎[探微题眼]　(1)由‎25 ℃‎和‎100 ℃‎两种情况下的沉淀溶解平衡曲线可知，温度越高Ksp越大，故该溶解平衡吸热。‎ ‎(2)Ksp只与温度有关，a、d点温度不确定。‎ ‎(3)温度不变，挥发水分，c(Ca2＋)和c(CO)都增大 ‎[解析]　由图象可知，‎100 ℃‎时碳酸钙的溶度积大于‎25 ℃‎时的溶度积，故其溶解过程吸热，即ΔH>0，A项错误；Ksp仅与温度有关，但a、b、d点温度不一定相等，故Ksp不一定相等，B项错误；‎25 ℃‎时Ksp＝c(Ca2＋)·c(CO)＝2.0×10－5×1.4×10－4＝2.8×10－9，C项正确；蒸发水分，c(Ca2＋)、c(CO)均增大，而a点到c点，c(Ca2＋)不变，D项错误。‎ 萃取精华：‎ ‎1．沉淀溶解平衡图象题的解题思路 ‎(1)沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液，曲线上方的任一点均表示过饱和溶液，此时有沉淀析出，曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。‎ ‎(2)从图象中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。‎ ‎(3)比较溶液的Qc与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。‎ ‎(4)涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。‎ ‎2．模型认知——沉淀溶解平衡图象分析 ‎3．(2019·安徽合肥检测)已知t ℃时，AgCl的Ksp＝2×10－10，Ag2CrO4(橙红色固体)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，下列说法正确的是(　D　)‎ A．t ℃时，AgCl在水中的溶解度比在稀盐酸中小 B．t ℃时，AgCl的溶解度大于Ag2CrO4‎ C．在饱和Ag2CrO4溶液中加入少量K2CrO4，可使溶液由Y点移至X点 D．向同浓度NaCl和K2CrO4混合液中，滴加0.1 mol·L－1AgNO3溶液，先生成白色沉淀 ‎[解析]　AgCl在水溶液中存在溶解平衡，氯离于浓度越大，AgCl的溶解度越小，则AgCl在水中的溶解度较大，A错误；已知t ℃时AgCl的Ksp＝2×10－10，由图象可知Ag2CrO4的Ksp＝(10－3)2×10－6＝10－12，则溶解的AgCl的物质的量浓度＝mol·L－1＝mol·L－1＝1.41×10－5mol·L－1，而溶解的Ag2CrO4的物质的量浓度＝mol·L－1＝×10－4 mol·L－1，所以在t ℃时，AgCl的溶解度小于Ag2CrO4，B错误；在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液，点仍在曲线上，所以在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点，C错误；依据溶度积常数计算Ksp(Ag2CrO4)＝1×10－12；Ksp(AgCl)＝2.0×10－10，以0.1 mol·L－1AgNO3溶液滴定同浓度的KCl和K2CrO4的混合溶液，设二者浓度均为0.1 mol·L－1，则生成Ag2CrO4沉淀时c(Ag＋)＝ mol·L－1；生成AgCl沉淀时c(Ag＋)＝ mol·L－1＝2×10－9 mol·L－1，所以先析出氯化银沉淀，D正确。‎ 萃取精华：‎ 沉淀溶解平衡图象题的解题模板 沉淀溶解平衡图象题与化学平衡图象题一样，都是利用化学平衡移动原理解答问题。但沉淀溶解平衡图象题更难且易错，常见的思维途径如下：‎ 第1步：观察纵、横坐标表示何种变量。‎ 第2步：找到坐标的关键点、线段的变化及含义。‎ 第3步：利用Ksp进行相应换算、推断，根据沉淀溶解平衡原理分析曲线(平衡线)变化。‎ ‎4．(2019·河北衡水模拟)已知：‎25 ℃‎时Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10。该温度下，CaSO4悬浊液中，c(Ca2＋)与c(SO)的关系如图所示，下列叙述正确的是(　D　)‎ A．向a点的溶液中加入等物质的量固体Na2SO4或Ca(NO3)2，析出的沉淀量不同 B．a、b、c、d四点对应的体系中，d点体系最稳定 C．升高温度后，溶液可能会由a点转化为b点 D．反应Ba2＋(aq)＋CaSO4(s)BaSO4(s)＋Ca2＋(aq)的平衡常数K＝9×104‎ ‎[解析]　向a点的溶液中加入等物质的量固体Na2SO4或Ca(NO3)2，抑制固体溶解的作用相同，则析出的沉淀量相同，A错误；曲线上的点为平衡点，c为不饱和溶液，d为过饱和溶液，则d点体系最不稳定，B错误；a点转化为b点，c(Ca2＋)减小、c(SO)增大，而升高温度，c(Ca2＋)与c(SO)浓度均增大，则升高温度不能使溶液由a点转化为b点，C错误；反应Ba2＋(aq)＋CaSO4(s)BaSO4(s)＋Ca2＋(aq)的平衡常数K＝＝＝＝9×104，D正确。‎ ‎5．(2019·山东潍坊高三检测)下表是四种银盐的溶度积常数Ksp(‎25 ℃‎)。下列说法正确的是(　C　)‎ 化学式 AgCl Ag2S AgBr AgI 颜色 白 黑 浅黄 黄 Ksp(‎25 ℃‎)‎ ‎1.8×10－10‎ ‎6.3×10－50‎ ‎5.4×10－13‎ ‎8.51×10－17‎ A．‎25 ℃‎时，四种银盐的饱和溶液中，c(Ag＋)最大的是AgI溶液 B．在氯化银悬浊液中加入足量0.1 mol·L－1的Na2S溶液，再加入0.1 mol·L－1的KI溶液，则有黄色沉淀产生 C．‎25 ℃‎时，AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同 D．‎25 ℃‎时，四种银盐中Ag2S的溶解度最大 ‎[解析]　AgCl、AgBr、AgI中AgCl溶度积最大，AgCl饱和溶液中c(Ag＋)最大，c(Ag＋)＝×10－5 mol·L－1，Ag2S饱和溶液中c2(Ag＋)·c(S2－)＝6.3×10－50，即c2(Ag＋)×＝6.3×10－50，故c(Ag＋)＝×10－17mol·L－1，因此AgCl饱和溶液中c(Ag＋)最大，A项错误；分析题表中数据知，有Ag2S沉淀产生，无AgI沉淀产生，B项错误；溶度积只与温度有关，C项正确；‎25 ℃‎时，四种银盐中AgCl的溶解度最大，D项错误。‎ ‎6．(2018·课标Ⅲ，12)‎ 用0.100 mol·L－1 AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L－1 Cl－溶液的滴定曲线如图所示。‎ 下列有关描述错误的是(　C　)‎ A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10－10‎ B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)‎ C．相同实验条件下，若改为0.040 0 mol·L－1 Cl－，反应终点c移到a D．相同实验条件下，若改为0.050 0 mol·L－1 Br－，反应终点c向b方向移动 ‎[解析]　C错：根据Ag＋＋Cl－===AgCl↓可知，达到滴定终点时，消耗AgNO3溶液的体积为 ＝20.0 mL。A对：由题图可知，当AgNO3溶液的体积为50.0 mL时，溶液中的c(Cl－)略小于10－8 mol·L－1，此时混合溶液中c(Ag＋)＝‎ ＝2.5×10－2 mol·L－1，故Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)≈2.5×10－2×10－8＝2.5×10－10。B对：因反应过程中有沉淀生成，溶液中必然存在平衡AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq), 故曲线上的各点均满足c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)。D对：相同实验条件下，沉淀相同量的Cl－和Br－消耗的AgNO3的量相同，由于Ksp(AgBr)＜Ksp(AgCl)，当滴加相等量的Ag＋时，溶液中c(Br－)＜c(Cl－)，故反应终点c向b方向移动。‎ ‎7．(2019·新题选萃)(1)已知‎25 ℃‎时，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。向0.01 mol·L－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中，逐滴加入浓NaOH溶液，Cu2＋完全沉淀时(Cu2＋的浓度近似为2.2×10－6 mol·L－1)，溶液的pH为__7__；此时__否__(填“是”或“否”)有Mg(OH)2沉淀生成。‎ ‎(2)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下：‎ 已知：‎ Ca2＋‎ Mg2＋‎ Fe3＋‎ 开始沉淀时的pH ‎11.9‎ ‎9.1‎ ‎1.9‎ 完全沉淀时的pH ‎13.9‎ ‎11.1‎ ‎3.2‎ 加入NH3·H2O调节pH＝8可除去__Fe3＋__(填离子符号)，滤渣Ⅱ中含__Mg(OH)2、Ca(OH)2__(填化学式)。加入H‎2C2O4时应避免过量，原因是__H‎2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少__。已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9。‎ ‎[解析]　(1)Cu2＋完全沉淀时，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2.2×10－5·c2(OH－)，则c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1，c(H＋)＝kW/c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1，则pH＝7；此时c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.01×(1.0×10－7)2＝1.0×10－16Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出。‎ ‎5．沉淀反应的三个应用：‎ ‎(1)沉淀的生成。‎ ‎(2)沉淀的溶解。‎ ‎(3)沉淀的转化。‎ ‎6．熟练有关Ksp的计算。‎