第七單元第4講難溶電解質(zhì)的溶解平衡
解讀與闡釋
考綱要求權(quán)威解讀
1.了解難溶電解質(zhì)的溶解平衡。
2．了解難溶電解質(zhì)的沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)�！ ”静糠质切抡n標(biāo)新增內(nèi)容，是高考的重點(diǎn)，常見的考查形式：①結(jié)合圖像考查溶解平衡的建立、溶度積常數(shù)在生產(chǎn)、科研、環(huán)保中的應(yīng)用；②根據(jù)物質(zhì)的溶度積常數(shù)判斷沉淀的溶解及轉(zhuǎn)化；③溶解平衡的影響因素。
梳理與整合
一、沉淀溶解平衡的建立
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)0.1 mol?L－1的鹽酸與0.1 mol?L－1的AgNO3溶液等體積混合完全反應(yīng)后溶液中含有的微粒有：__________________。
(2)下列方程式①AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)、②AgCl===Ag＋＋Cl－、③CH3COOH CH3COO－＋H＋各表示什么意義？
答：________________________________________________________________________。
教材回歸
1．AgCl溶解平衡的建立
在AgCl的溶液中存在下述兩個(gè)過程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脫離AgCl的表面而溶于水中；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面正、負(fù)離子的吸引，回到AgCl的表面而析出沉淀。在一定溫度下當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時(shí)，得到AgCl的飽和溶液。
2．溶解平衡
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____v沉淀，析出固體。
二、溶度積
導(dǎo)學(xué)誘思
AgCl的Ksp＝1.80×10－10，將0.002 mol?L－1的NaCl和0.002 mol?L－1的AgNO3溶液等體積混合，是否有AgCl沉淀生成？答：____________________________________________。
教材回歸
1．表達(dá)式
化學(xué)平衡均有平衡常數(shù)，所以沉淀溶解平衡也有平衡常數(shù)??溶度積，符號為______。對于沉淀溶解平衡MmAn(s) mMn＋(aq)＋nAm－(aq)，Ksp＝______。Ksp只受______影響。
2．Ksp的意義
反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。
(1)用溶度積直接比較時(shí)，物質(zhì)的類型(如AB型、A2B型、AB2型等)必須相同。
(2)對于同類型物質(zhì)Ksp數(shù)值越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。如由Ksp數(shù)值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI。
3．Ksp的應(yīng)用
某難溶電解質(zhì)的溶液中任一情況下有關(guān)離子濃度冪的乘積??離子積Qc與Ksp的關(guān)系：
Qc____Ksp，溶液過飽和，____沉淀析出，直至溶液達(dá)到新的平衡；
Qc＝______，溶液飽和，沉淀與溶解處于______狀態(tài)；
Qc____Ksp，溶液____飽和，____沉淀析出，若加入過量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)溶解直到溶液______。
三、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)在實(shí)驗(yàn)室中怎樣除去NaCl溶液中的BaCl2?
答：________________________________________________________________________。
(2)怎樣除去AgI中的AgCl?
答：________________________________________________________________________。
教材回歸
1．沉淀的生成
(1)調(diào)節(jié)pH法：如除去NH4Cl溶液中的FeCl3雜質(zhì)，可首先加入氨水調(diào)節(jié)pH至7～8，離子方程式為：__________________________。
(2)加沉淀劑法：如用CO2－3沉淀Ca2＋，離子方程式為______________________。
2．沉淀的溶解
(1)酸溶解法：如CaCO3溶于鹽酸，離子方程式為____________________________。
如Cu(OH)2溶于稀硫酸，離子方程式為________________________________。
(2)鹽溶液溶解法：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液。
3．沉淀的轉(zhuǎn)化
(1)實(shí)質(zhì)：______________的移動(dòng)。
(2)特征
①一般說來，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度______的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。
②沉淀的溶解度差別______，越容易轉(zhuǎn)化。
例如：AgNO3??→NaCl______(白色沉淀)??→NaBr________(淡黃色沉淀)??→NaI______(黃色沉淀)??→Na2SAg2S(黑色沉淀)。
(3)應(yīng)用
①鍋爐除垢
將CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，離子方程式為________________________________________。
②礦物轉(zhuǎn)化
CuSO4溶液遇ZnS(閃鋅礦)轉(zhuǎn)化為CuS(銅藍(lán))的離子方程式為__________________________。
理解與深化
一、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)，這是決定因素。
2．外因
以AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH>0為例
外界條件移動(dòng)方向平衡后
c(Ag＋)平衡后
c(Cl－)Ksp
升高溫度正向增大增大增大
加水稀釋正向不變不變不變
加入少量AgNO3逆向增大減小不變
通入HCl逆向減小增大不變
通入H2S正向減小增大不變
【例1】 (2011?天津一中月考)已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH＜0，下列有關(guān)該平衡體系的說法正確的是( )。
A．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)
B．溶液中c(Ca2＋)?c2(OH－)恒為定值
C．向溶液中加入少量碳酸鈉粉末能增大鈣離子濃度
D．除去氯化鈉溶液中混有的少量鈣離子，可以向溶液中加入適量的氫氧化鈉溶液
二、溶度積有關(guān)計(jì)算及應(yīng)用
1．判斷沉淀的生成、溶解及轉(zhuǎn)化
通過比較溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積??離子積Qc與Ksp的相對大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成、溶解或轉(zhuǎn)化。
兩溶液混合是否會(huì)產(chǎn)生沉淀或同一溶液中可能會(huì)產(chǎn)生多種沉淀時(shí)，判斷產(chǎn)生沉淀先后順序問題，均可利用溶度積的計(jì)算公式或離子積與溶度積的關(guān)系加以判斷。
2．溶度積的計(jì)算
(1)已知溶度積求溶液中的某種離子的濃度，如Ksp＝a的飽和AgCl溶液中c(Ag＋)＝a。
(2)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，如某溫度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol?L－1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體，達(dá)到平衡后c(Ag＋)＝10a mol?L－1。
【例2】 在25 ℃時(shí)，F(xiàn)eS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。下列有關(guān)說法中正確的是( )。
A．25 ℃時(shí)，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度
B．25 ℃時(shí)，飽和CuS溶液中Cu2＋的濃度為1.3×10－36 mol?L－1
C．向物質(zhì)的量濃度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀生成
D．除去某溶液中的Cu2＋，可以選用FeS作沉淀劑
實(shí)驗(yàn)與探究
溶度積在實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)中的應(yīng)用
難溶電解質(zhì)的溶解平衡是新課標(biāo)的新增內(nèi)容，由于在生產(chǎn)、生活、科研等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，所以近幾年高考中頻繁出現(xiàn)，常結(jié)合物質(zhì)的分離提純等實(shí)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行考查。做題時(shí)，我們要牢牢抓住溶度積常數(shù)的意義，理清沉淀的生成、溶解、轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)典例
金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用這一性質(zhì)，控制溶液的pH，達(dá)到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度[S/(mol?L－1)]見下頁圖。
(1)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，應(yīng)該控制溶液的pH為______(填序號)。
①pH＜1�、趐H＝4左右�、踦H＞6
難溶金屬氫氧化物的SpH圖
(2)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋雜質(zhì)，__________(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去。
(3)下表是一些難溶物的溶度積常數(shù)：
難(微)溶物溶度積常數(shù)(Ksp)
BaSO41×10－10
BaCO32.6×10－9
CaSO47×10－5
CaCO35×10－9
工業(yè)中常將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3后，再將其制成各種可溶性的鋇鹽(如：BaCl2)。具體做法是用飽和的純堿溶液浸泡BaSO4粉末，并不斷補(bǔ)充純堿，最后BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3。現(xiàn)有足量的BaSO4懸濁液，在該懸濁液中加純堿粉末并不斷攪拌，為使SO2－4物質(zhì)的量濃度達(dá)到0.01 mol?L－1以上，則溶液中CO2－3物質(zhì)的量濃度應(yīng)≥______ mol?L－1。
答案與解析
梳理與整合
一、
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)H2O、H＋、OH－、Ag＋、Cl－、NO－3 (2)①AgCl的溶解平衡；②AgCl是強(qiáng)電解質(zhì)，溶于水的AgCl完全電離；③CH3COOH的電離平衡
教材回歸
2．(1)＞ (2)＝ (3)<
二、
導(dǎo)學(xué)誘思
c(Cl－)?c(Ag＋)＝0.001 mol?L－1×0.001 mol?L－1＝10－6mol2?L－2＞Ksp，有沉淀生成
教材回歸
1．Ksp cm(Mn＋)?cn(Am－) 溫度
3．＞ 有 Ksp 平衡 < 未 無 飽和
三、
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)向溶液中加入過量的Na2CO3充分反應(yīng)過濾，向?yàn)V液中加適量鹽酸
(2)把混合物與飽和KI溶液混合，振蕩靜置，溶度積大的AgCl就慢慢轉(zhuǎn)化為溶度積小的AgI
教材回歸
1．(1)Fe3＋＋3NH3?H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4
(2)CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓
2．(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
(2)Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
3．(1)沉淀溶解平衡
(2)更小 越大 AgCl AgBr AgI
(3)CaSO4(s)＋CO2－3(aq)===CaCO3(s)＋SO2－4(aq)
Cu2＋(aq)＋ZnS(s)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)
理解與深化
【例1】A 解析：Ksp＝c(Ca2＋)?c2(OH－)是溶度積常數(shù)的表達(dá)式，溶度積常數(shù)隨溫度變化而變化，B錯(cuò)誤；C會(huì)生成CaCO3，使Ca2＋濃度減小，錯(cuò)誤；加入氫氧化鈉溶液會(huì)使平衡左移，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度積較大，要除去Ca2＋，應(yīng)把Ca2＋轉(zhuǎn)化為更難溶的CaCO3，D錯(cuò)誤。
【例2】D 解析：1 L水中溶解的CuS的質(zhì)量為1.3×10－18×96 g，同理1 L水中溶解的ZnS的質(zhì)量為1.3×10－12×97 g，所以CuS的溶解度小于ZnS的溶解度，A、B錯(cuò)誤；FeS的Ksp大于ZnS，所以C選項(xiàng)應(yīng)只有ZnS生成；D選項(xiàng)依據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化，溶度積大的FeS可以轉(zhuǎn)化為溶度積小的CuS。
實(shí)驗(yàn)與探究
答案：(1)② (2)不能 (3)0.26
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