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難溶電解質的溶解平衡 【高考預測】 1. (★★★)正確理解和掌握溶度積KSP的概念,會運用溶度積進行有關計算。 2. (★★)了解沉淀溶解平衡的應用。 鎖定高考 1．（2014課標Ⅰ）溴酸銀(AgBrO3)溶解度隨溫度變化曲線如圖所示，下列說法錯誤的是( ) A．溴酸銀的溶解時放熱過程 B．溫度升高時溴酸銀溶解速度加快 C．60 ℃時溴酸銀的Ksp約等于610－4 D．若硝酸鉀中含有少量溴酸銀，可用重結晶方法提純 【答案】A 【解析】解決本題，首先要認識坐標系，弄清在坐標系中橫坐標、縱坐標的含義。然后分析物質的性質變化規(guī)律，再對各個選項中的知識進行逐一剖析。A、由溶解度隨溫度的變化曲線關系可知：溫度升高，該物質的溶解度增大。說明升高溫度促進物質的溶解，根據平衡移動原理：升高溫度，OH向吸熱方向移動。因此溴酸銀(AgBrO3)溶解是吸熱過程 ，錯誤；B、溫度升高，溴酸銀溶解在水中的微粒運動速度加快，擴散的更快，因此升高溫度使其溶解速度加快，正確；C、有圖像可以看出：在60℃時溴酸銀的溶解度大約是0.6g.即在100g約0.1L,則在該飽和溶液中溶質是濃度為：c(AgBrO3)= (0.6g236g/mol) 0.1L =0.025mol/L，故Ksp=c(Ag+)c(BrO3-)=0.0250.025約等于610-4 ，正確；D、由于硝酸鉀的溶解度比較大，而且溶解度隨溫度的升高而增大。而溴酸銀的溶解度較小，所以若硝酸鉀中含有少量溴酸銀，可用重結晶方法提純。正確。 2．（2015重慶）下列敘述正確的是（ ） A．稀醋酸中加入少量醋酸鈉能增大醋酸的電離程度 B．25℃時，等體積等濃度的硝酸與氨水混合后，溶液pH=7 C．25℃時，0.1molL－1的硫化氫溶液比等濃度的硫化鈉溶液的導電能力弱 D．0.1 mol AgCl和0.1molAgI混合后加入1L水中，所得溶液中c(Cl－)=c(I－) 【答案】C 夯實基礎 一. 難溶電解質的溶解平衡 1．溶解度和溶解性：難溶電解質和易溶電解質之間并無嚴格的界限，溶解度小于0.01g的稱為難溶電解質，離子相互反應生成難溶電解質，可以認為是完全反應。 在20℃時電解質的溶解性與溶解度的關系如下： 溶解性 易溶 可溶 微溶 難溶 溶解度 >10g 1-10g 1-0.1g <0.01g 2．根據對溶解度及反應限度、化學平衡原理的認識，說明生成沉淀的離子反應是否真正能進行到底？ AgCl在溶液中存在兩個過程，一方面，在水分子作用下，少量Cl-、Ag＋脫離AgCl表面溶入水中；另一方面，溶液中的Cl-、Ag＋受AgCl表面陰、陽離子的靜電作用，回到AgCl的表面析出晶體。一定溫度下，AgCl飽和溶液建立下列動態(tài)平衡的反應式：AgCl（s）Cl-（aq）＋Ag＋（aq），沉淀、溶解之間由于動態(tài)平衡的存住，決定了沉淀反應不能完全進行到底。 典例1下列有關AgCl沉淀的溶解平衡說法正確的是(　) A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解達平衡后不再進行 B．AgCl難溶于水，溶液中沒有Ag＋和Cl－ C．升高溫度，AgCl沉淀的溶解度增大 D．向AgCl沉淀中加入NaCl固體，AgCl沉淀的溶解度不變 【答案】C 3．溶解平衡的特征： 逆：溶解平衡是 一個 可逆過程。 等：溶解速率和沉淀速率相等。 動：溶解速率和沉淀速率相等，但不為0。 定：平衡狀態(tài)時，溶液中各種離子的濃度保持一定。 變：當外界條件改變，溶解平衡發(fā)生移動。 【名師點撥】難溶強電解質的電離方程式用“=”，如：AgCl 溶解平衡：AgCl（s） Cl-（aq）＋Ag＋（aq）；電離平衡：AgCl＝Cl- ＋Ag＋ 4. 影響平衡的因素： 影 響 因 素 沉淀溶解平衡 電 離 平 衡 內 因 電 解 質 本 身 的 性 質 外 因 溫 度 溫度升高，多數(shù)溶解平衡向溶解的方向移動 溫度升高正向移動 稀 釋 向溶解的方向移動 正向移動 同離子效應 加入相同離子，向生成沉淀的方向移動 逆向移動 典例2 下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是(　　) A．反應開始時，溶液中各離子的濃度相等 B．沉淀溶解達到平衡時，沉淀的速率和溶解的速率相等 C．沉淀溶解達到平衡時，溶液中溶質的離子濃度相等且保持不變 D．沉淀溶解達到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，將促進溶解 【答案】B 【解析】沉淀達到溶解平衡，溶質離子濃度保持一定，但不一定相等，沉淀的速率和溶解的速率相等，再加入難溶性的該沉淀物，不會溶解。 二. 溶度積（Ksp） 1. 概念：一定溫度下，難溶電解質在飽和溶液中各離子濃度冪的乘積是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為該難溶電解質的溶度積，用符號Ksp表示。 2. 表達式：對于沉淀溶解平衡：MmAn（s）mMn+(aq)+nAm-(aq)， 溶度積常數(shù)：Ksp = c（Mn+）mc（Am-）n 3. 溶度積規(guī)則：比較Ksp與溶液中有關離子濃度冪的乘積（離子積Qc）判斷難溶電解質在給定條件下沉淀能否生成或溶解。 Qc＞Ksp時，生成沉淀； Qc＝Ksp時，達到溶解平衡； Qc＜Ksp時，沉淀溶解。 4. 影響溶度積的因素： Ksp 只與難溶電解質的性質和溫度有關，而與沉淀的量無關，并且溶液中的離子濃度的變化能使平衡移動，并不改變Ksp 。 5. 溶度積的物理意義： Ksp反映了難溶電解質在水中的溶解能力。當化學式所表示的組成中陰、陽離子個數(shù)比相同時，Ksp數(shù)值越大則難溶電解質在水中的溶解能力越強。但對化學式所表示的組成中陰、陽離子個數(shù)比不相同的電解質，則不能直接由它們的溶度積來比較溶解能力的大小，必須通過具體計算確定。 6. 難溶電解質的溶度積以及溶解能力的比較 沉淀溶解平衡 Ksp（18～25℃） 溶解能力比較 AgCl（s）Cl-（aq）＋Ag＋（aq） 1.810-10mol2. L-2 AgCl> AgBr > AgI AgBr（s）Br-（aq）＋Ag＋（aq） 5.010-13mol2.L-2 AgI（s）I-（aq）＋Ag＋（aq） 8.310-17mol2.L-2 Mg(OH)2（s）Mg 2+（aq）＋2OH-（aq） 1.810-11mol3.L-3 Mg(OH)2 > Cu(OH)2 Cu(OH)2（s） Cu 2+（aq）＋2OH-（aq） 2.210-20mol3.L-3 典例3 在一定溫度下，一定量的水中，石灰乳懸濁液存在下列溶解平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，當向此懸濁液中加入少量生石灰時，若溫度不變，下列說法正確的是(　　)　 A．溶液中Ca2＋數(shù)目減少 B．c(Ca2＋)增大 C．溶液中c(OH－)減小 D．c(OH－)增大 【答案】A 【解析】石灰乳懸濁液中加入少量生石灰時，若溫度不變，生石灰和水反應，飽和溶液中的水少了，溶質析出，溶液中Ca2＋數(shù)目減少，c(Ca2＋)、c(OH－)不變。 典例4 下列說法正確的是(　　) A．在一定溫度下的AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－濃度的乘積是一個常數(shù) B．AgCl的Ksp＝1.810－10 mol2L－2，在任何含AgCl固體的溶液中，c(Ag＋)＝c(Cl－)且Ag＋與Cl－濃度的乘積等于1.810－10 mol2L－2 C．溫度一定時，當溶液中Ag＋和Cl－濃度的乘積等于Ksp值時，此溶液為AgCl的飽和溶液 D．向飽和AgCl水溶液中加入鹽酸，Ksp值變大 【答案】B 典例5 對于難溶鹽MX，其飽和溶液中M＋和X－的物質的量濃度之間的關系類似于c(H＋)c(OH－)＝KW，存在等式c(M＋)c(X－)＝Ksp。一定溫度下，將足量的AgCl分別加入下列物質中，AgCl的溶解度由大到小的排列順序是(　　) ① 20 mL 0.01 molL－1 KCl； ② 30 mL 0.02 molL－1 CaCl2溶液； ③ 40 mL 0.03 molL－1 HCl溶液； ④ 10 mL蒸餾水； ⑤ 50 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加入水中，存在關系：c(Ag＋)c(Cl－)＝Ksp，c(Cl－)越大，AgCl溶解度越小。 重難突破 一. 沉淀的生成 1．沉淀生成的應用 在涉及無機制備、提純工藝的生產、科研、廢水處理等領域中，常利用沉淀溶解來達到分離或除去某些離子的目的。 2．沉淀的方法 (1) 調節(jié)pH法：如工業(yè)原料氯化銨中含雜質氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調節(jié)pH至7～8，可使Fe3＋轉變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。反應如下：Fe3＋＋3NH3H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。 (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等沉淀，也是分離、除去雜質常用的方法。反應如下： Cu2＋＋S2－===CuS↓ Cu2＋＋H2S===CuS↓ + 2H+ Hg2＋＋S2－===HgS↓ Hg2＋＋H2S===HgS↓+ 2H+ 二. 沉淀的轉化 1．實驗探究 (1) Ag＋的沉淀物的轉化 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 有白色沉淀生成 白色沉淀變?yōu)辄S色 黃色沉淀變?yōu)楹谏? 化學方程式 AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋ NaNO3 AgCl＋KI===AgI＋KCl 2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI 實驗結論 溶解度小的沉淀可以轉化成溶解度更小的沉淀 (2) Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉化 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 產生白色沉淀 產生紅褐色沉淀 化學方程式 MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl 3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2 實驗結論 Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解度小 2. 沉淀轉化的方法 對于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可以先將其轉化為另一種用酸或其他方法能溶解沉淀。 3．沉淀轉化的實質 沉淀轉化的實質就是沉淀溶解平衡的移動。一般說來，溶解度大的沉淀轉化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。 兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉化越容易。 4．沉淀轉化的應用 沉淀的轉化在科研和生產中具有重要的應用價值。 (1) 鍋爐除水垢 水垢CaSO4(s)CaCO3Ca2＋(aq)] 其反應方程式是CaSO4＋Na2CO3 CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。 (2) 對一些自然現(xiàn)象的解釋 在自然界也發(fā)生著溶解度小的礦物轉化為溶解度更小的礦物的現(xiàn)象。例如，各種原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)時，便慢慢地使之轉變?yōu)殂~藍(CuS)。其反應如下：CuSO4＋ZnS===CuS↓ + ZnSO4 、CuSO4＋PbS===CuS↓ + PbSO4。 典例1下列有關沉淀溶解平衡的說法中，正確的是（　?。? A.在AgCl的沉淀溶解平衡體系中，加入蒸餾水，Ksp（AgCl）增大 B．在CaCO3的沉淀溶解平衡體系中，加入稀鹽酸，平衡不移動 C．可直接根據Ksp的數(shù)值大小比較難溶物在水中的溶解度大小 D．25℃時，KSP（AgCl）＞KSP（AgI），向AgCl的懸濁液中加入KI固體，有黃色沉淀生成 【答案】D 典例2 常溫下Ca（OH）2的溶解度為0.148g，其溶于水達飽和時存在如下關系： Ca（OH）2（s）?Ca（OH）2（aq），Ca（OH）2（aq）═Ca2++2OH-，若飽和石灰水的密度為1g/cm3則常溫下Ca（OH）2的Ksp約為（　　） A．510-3 B．810-4 C．3.210-5 D．1.610-7 【答案】C 【解析】本題考察了溶度積的計算．解題關鍵是計算氫氧化鈣的物質的量濃度。先計算氫氧化鈣的物質的量濃度，再計算鈣離子、氫氧根離子濃度，代入溶度積常數(shù)表達式計算即可．0.148g氫氧化鈣的物質的量為：0.148g74g/mol=0.002mol，100g溶劑溶解0.148g氫氧化鈣，則100.148g溶液的體積為：100.148g/1000g/L=0.1L，氫氧化鈣的物質的量濃度為：0.002mol/0.1L=0.02mol/L，c（Ca2+）=0.02mol/L，c（OH-）=0.04mol/L，Ksp=c（Ca2+）?c（OH-）2=0.020.042=3.210-5。 典例3 硫化汞（HgS）難溶于水，在自然界中呈紅褐色，常用于油畫顏料、印泥等．某溫度時，HgS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．向硫化汞的濁液中加入硫化鈉溶液，硫化汞的Ksp減小 B．圖中a點對應的是飽和溶液 C．向c點的溶液中加入0.1 mol?L-1Hg（NO3）2，則c（S2-）減小 D．升高溫度可以實現(xiàn)c點到b點的轉化 【答案】C 跟蹤訓練 1. 把氫氧化鈣放入蒸餾水中，一定時間后達到如下平衡：Ca（OH）2（固） Ca2++2OH-．加入以下溶液，可使Ca（OH）2減少的是（　?。? A．Na2S溶液 B．AlCl3溶液 C．NaOH溶液 D．CaCl2溶液 2. 某溶液中同時存在Mg2+、Fe2+、Mn2+和Al3+四種金屬離子（濃度均為0.1mol/L）．現(xiàn)用堿調節(jié)溶液pH，根據表可知，下列說法錯誤的是（　?。? A．Al3+最先轉化為Al（OH）3沉淀 B．加堿過程中，F(xiàn)e2+、Mn2+幾乎同時轉化為沉淀 C．要使Mg2+轉化為沉淀，溶液pH應大于9 D．pH=14時，四種金屬離子全部以沉淀形式存在 3. 在t℃時，Ag2CrO4(橘紅色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。又知AgCl的Ksp＝1.8 10－10。下列說法不正確的是 A．t℃時，Ag2CrO4的Ksp為110－8 B．飽和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y點變?yōu)閄點 C．t℃時，Y點和Z點時Ag2CrO4的Ksp相等 D．t℃時，將0.01 molL－1AgNO3溶液滴入20 mL 0.01 molL－1KCl和0.01 molL－1K2CrO4的混合溶液中，Cl－先沉淀 4. 某溫度時，AgCl在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，又知：Ksp(AgCl)＝1.810－10，Ksp(Ag2S)＝6.310－50。下列說法正確的是(　　) A．加入NaCl可以使溶液由a點變到b點 B．b點和d點均無AgCl沉淀生成 C．a點對應的Ksp大于c點對應的Ksp D．向0.1mol/L 的硝酸銀溶液中滴加0.1mol/L 的NaCl溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加0.1mol/L 的Na2S溶液，白色沉淀轉化為黑色沉淀。其沉淀轉化的反應方程式為：2AgCl(s)＋S2－(aq)===Ag2S(s)＋2Cl－(aq) 5. 已知常溫下Ksp(AgCl)＝1.810－10mol2/L2；Ksp(AgI)＝1.010－16mol2/L2。下列說法中正確的是 A．在相同溫度下AgCl的溶解度小于AgI的溶解度 B．AgCl和AgI都不溶于水，因此AgCl和AgI不能相互轉化 C．常溫下，AgCl若要在NaI溶液中開始轉化為AgI，則NaI的濃度必須不低于10－11molL－1 D．將足量的AgCl分別放入下列物質中：①20 mL 0.01 molL－1KCl溶液，②10 mL 0.02 mol L－1CaCl2溶液，③30 mL 0.05 molL－1AgNO3溶液，AgCl的溶解度由大到小的順序為③>②>① 6. 已知：I2 +2S2O32-=S4O62-+2I-．相關物質的溶度積常數(shù)見下表： 物 質 Cu（OH）2 Fe（OH）3 CuCl CuI Ksp 2.210-20 2.610-39 1.710-7 1.310-12來源 （1）某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，為得到純凈的CuCl2?2H2O晶體，加入 。，調至pH=4，使溶液中的Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀，此時溶液中的c（Fe3+）= ．過濾后，將所得濾液低溫蒸發(fā)、濃縮結晶，可得到CuCl2?2H2O晶體． （2）在空氣中直接加熱CuCl2?2H2O晶體得不到純的無水CuCl2，原因是 。 （用化學方程式表示）．由CuCl2?2H2O晶體得到純的無水CuCl2的合理方法是 。 （3）某學習小組用“間接碘量法”測定含有CuCl2?2H2O晶體的試樣（不含能與I-發(fā)生反應的氧化性質雜 質）的純度，過程如下：取0.36g試樣溶于水，加入過量KI固體，充分反應，生成白色沉淀．用0.1000mol/L Na2S2O3標準溶液滴定，到達滴定終點時，消耗 Na2S2O3標準溶液20.00mL。 ① 可選用 作滴定指示劑，滴定終點的現(xiàn)象是 。 ② CuCl2溶液與KI反應的離子方程式為 。 ③ 該試樣中CuCl2?2H2O的質量百分數(shù)為 。 1.【答案】B 2. 【答案】D 【解析】要充分利用溶度積常數(shù)來判斷和計算．本題易忽視氫氧化鋁的兩性，導致認為D也是正確的．A．根據溶度積的大小判斷；B．根據溶度積的大小判斷；C．根據溶度積先計算氫氧根濃度，再根據水的離子積常數(shù)計算氫離子濃度，再求PH；D．考慮氫氧化鋁為兩性氫氧化物。 3. 【答案】A 【解析】由圖中數(shù)據可計算Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)c(CrO)＝1.010－13，可知A項錯誤；在Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4，c(CrO)增大，則c(Ag＋)降低，而X點與Y點的c(Ag＋)相同，所以B項正確；Y點、Z點溶液的溫度相同，則Ksp相同，C項正確；由AgCl的Ksp計算此條件下AgCl沉淀時的c(Ag＋)＝1.310－5molL－1，由Ag2CrO4的Ksp計算c(Ag＋)＝1.210－4molL－1，可知Cl－優(yōu)先沉淀，D項正確。 4. 【答案】D 【解析】a、c兩點表示處于溶解平衡狀態(tài)，b點表示過飽和狀態(tài)，應有沉淀析出，d點表示未達到飽和狀態(tài)，不會有沉淀析出，B錯誤；加入NaCl，Cl－的濃度增大，而a點變到b點，Cl－的濃度不變，A錯誤；Ksp只與溫度有關，a、c兩點的Ksp相等，C錯誤；Ag2S比AgCl更難溶于水，故AgCl可轉化為Ag2S，D正確。 5. 【答案】C 6. 【答案】Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3 ； 2.610-9mol/L； 2CuCl2?2H2O= Cu2（OH）2?CuCl2+2HCl+2H2O； 在干燥的HCl氣流中加熱脫水；淀粉溶液；藍色褪去，放置一定時間后不恢復原色；2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 ；95%。 【解析】（1）加入的物質用于調節(jié)pH以除去雜質，主要將鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，且不能引入新雜質，先根據溶液的pH計算氫離子濃度，再結合水的離子積常數(shù)計算氫氧根離子濃度，最后根據c（Fe3+）=Ksp(Fe(OH)3)/c3(OH?)計算鐵離子濃度； （2）加熱時促進氯化銅的水解且生成的氯化氫易揮發(fā)造成水解完全，要想得到較純的無水氯化銅應在氯化氫氣流中抑制其水解； （3）依據碘化鉀和氯化銅發(fā)生氧化還原反應，生成碘化亞銅沉淀，和碘單質，碘單質遇淀粉變藍，依據碘單質被 Na2S2O3標準溶液滴定到終點，發(fā)生反應離子方程式計算分析。