高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí)必修第七單元的講義
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)。 本部分是新課標(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 molL－1的鹽酸與0.1 molL－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 molL－1的NaCl和0.002 molL－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(hào)為______。對(duì)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(duì)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
�、僖话阏f來，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度______的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。
�、诔恋淼娜芙舛炔顒e______，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________________________________________。
�、诘V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(duì)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 molL－1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體，達(dá)到平衡后c(Ag＋)＝10a molL－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 molL－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/(molL－1)]見下頁(yè)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(hào))。
①pH＜1 ②pH＝4左右 ③pH＞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)
BaSO4 1×10－10
BaCO3 2.6×10－9
CaSO4 7×10－5
CaCO3 5×10－9
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�，F(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 molL－1以上，則溶液中CO2－3物質(zhì)的量濃度應(yīng)≥______ molL－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 molL－1×0.001 molL－1＝10－6mol2L－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?kù)o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＋＋3NH3H2O===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
解析：(1)由圖像可知Fe3＋在pH約為2.5時(shí)，沉淀完全，而Cu2＋在pH約為5時(shí)，開始生成沉淀，所以控制溶液的pH為2.5～5時(shí)，F(xiàn)e3＋沉淀完全，Cu2＋不生成沉淀；(2)因?yàn)镹i(OH)2、Co(OH)2的曲線很近，所以不能用調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除雜。
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