高考化学大一轮专题复习 第三单元 化学基本理论 第20讲 难溶电解质的溶解平衡课件.ppt

第20讲难溶电解质的溶解平衡 考纲导视 基础反馈 判断正误 正确的画 错误的画 1 ksp ab2 小于ksp cd 则ab2的溶解度小于cd的溶解 度 2 不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去 一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1 0 10 5mol l 1时 沉淀已经完 全 3 在一定条件下 溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀 4 常温下 向baco3饱和溶液中加入na2co3固体 baco3的ksp减小 5 溶度积常数ksp只受温度影响 温度升高ksp增大 6 常温下 向mg oh 2饱和溶液中加入naoh固体 mg oh 2的ksp不变 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化 所以zns沉淀中滴加cuso4溶液可以得到cus沉淀 8 验证fe oh 3的溶解度小于mg oh 2 可将fecl3溶液加入mg oh 2悬浊液中 振荡 可观察到沉淀由白色变为红褐色 9 25 时cu oh 2在水中的溶解度大于其在cu no3 2溶液中的溶解度 10 caco3难溶于稀硫酸 也难溶于醋酸 考点一 沉淀溶解平衡及溶度积常数 知识梳理 一 溶解平衡的概念与特点 1 溶解平衡的定义 沉淀溶解 沉淀生成 在一定温度下 某难溶电解质溶液中 当 的速率等于 的速率时 建立了一个固体与溶液中离子之间的动态平衡 叫做沉淀溶解平衡 2 溶解平衡的建立 固体溶质 溶液中的溶质 固体溶解 溶解平衡 析出晶体 v 溶解 v 结晶 过程v 溶解 v 结晶 v 溶解 v 结晶 3 溶解平衡的特点 等 动 定 变 1 逆 固体溶解和沉淀过程是可逆的 2 v 溶解 v 沉淀 3 动态平衡 溶解的速率和沉淀的速率相等且不为0 4 达到平衡时 溶液中离子浓度保持不变 5 当改变外界条件时 溶解平衡将发生移动 达到新的平衡 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 这是决定因素 2 外因 溶解的方向 吸热 溶解的方向 不变 生成沉淀的方向 溶解的方向 以agcl s ag aq cl aq h 0为例 正向 增大 增大 增大 正向 减小 减小 不变 逆向 增大 减小 不变 逆向 减小 增大 不变 正向 减小 增大 不变 5 电解质在水中的溶解度 20 时 电解质在水中的溶解度 s 与溶解性存在如下关 系 0 01 1 1 10 10 0 01 二 用溶度积概念理解溶解平衡 1 溶度积常数 cm an cn bm 1 表达式 对于溶解平衡 ambn s aq ksp man aq nbm 2 意义 反映了物质在水中的 能力 温度 3 影响因素 溶度积常数只与难溶电解质的性质和 有关 而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关 溶解 2 溶度积规则 难溶电解质溶液中有关离子浓度幂的乘积称为离子积 符 号为qc qc ksp qc ksp qc ksp 1 溶液过饱和 有沉淀析出 2 溶液饱和 处于溶解平衡状态 3 溶液未饱和 沉淀溶解 考点集训 例1 2017届四川宜宾一中训练 已知 25 时 ksp mg oh 2 5 61 10 12 ksp mgf2 7 42 10 11 下列说法正确的是 a 25 时 饱和mg oh 2溶液与饱和mgf2溶液相比 前者的c mg2 大b 25 时 在mg oh 2的悬浊液中加入少量的nh4cl固体 c mg2 增大c 25 时 mg oh 2在20ml0 01mol l 1氨水中的ksp比在20ml0 01mol l 1nh4cl溶液中的ksp小d 25 时 在mg oh 2悬浊液中加入naf溶液后 mg oh 2不可能转化为mgf2 答案 b 例2 一定温度下 难溶电解质的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡 已知 c 向混合溶液中逐滴加入0 1mol l 1naoh溶液 最先看 到红褐色沉淀 d 向混合溶液中加入适量氯水 并调节ph到3 4过滤 可获较纯净的cuso4溶液 思路指导 用ksp判断产生沉淀的先后顺序 ksp越小 沉 淀越易析出 答案 d 归纳总结 思路指导 从文字中提取数据信息 将有关离子浓度代入 ksp表达式进行计算 3 298k时 ksp ce oh 4 1 10 29 ce oh 4的溶度积表达式为ksp 为了使溶液中ce4 沉淀完全 即残留在溶液中的c ce4 小于1 10 5mol l 1 需调节ph为 以上 4 常温下fe oh 3的ksp 1 10 39 若要将溶液中的fe3 转化为fe oh 3沉淀 使溶液中c fe3 降低至1 10 3mol l 1 必须将溶液调节至ph 4 ksp c fe3 c3 oh 1 10 3mol l 1 c3 oh 1 10 39 则c oh 1 10 12mol l 1 c h 1 10 2mol l 1 ph 2 答案 1 2 4 10 4 2 5 61 10 2mol l 1 3 c ce4 c4 oh 8 4 2 易错警示 计算氢氧化物沉淀的ksp需要用到的是c oh 而ph换算出来的是c h 切记要通过kw换算成c oh 例4 2016 2017学年河南洛阳期中 某温度时 baso4在 水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 下列说法正确的是 a 加入na2so4可以使溶液由a点变到b点b 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点c d点无baso4沉淀生成d a点对应的ksp大于c点对应的ksp 答案 c 考点二 沉淀溶解平衡的应用 知识梳理 1 调节ph法 如除去nh4cl溶液中的fecl3杂质 可加入氨水调节ph至7 8 离子方程式为 2 沉淀剂法 如用h2s沉淀cu2 离子方程式为 fe3 3nh3 h2o h2s cu2 cus 2h 1 沉淀的生成 2 沉淀的溶解 1 酸溶解法 如caco3溶于盐酸 离子方程式为 2 盐溶液溶解法 如mg oh 2溶于nh4cl溶液 离子方程式为 3 氧化还原溶解法 如不溶于盐酸的硫化物ag2s溶于稀 hno3 4 配位溶解法 如agcl溶于氨水 离子方程式为 agcl 2nh3 h2o ag nh3 2 cl 2h2o caco3 2h ca2 h2o co2 mg oh 2 2nh4 mg2 2nh3 h2o 3 沉淀的转化 1 实质 沉淀溶解平衡的移动 沉淀的溶解度差别越大 越 容易转化 2 应用 如锅炉除垢 将caso4转化为caco3 离子方程式为 矿物转化 用饱和na2co3处理重晶石 baso4 制备可溶性钡盐 离子方程式为 baco3 2h ba2 h2o co2 考点集训 例5 化工生产中常用mns作沉淀剂除去工业废水中的cu2 cu2 aq mns s cus s mn2 aq 下列有关叙述中正确的是 mns的ksp大于cus的ksp 达到平衡时c mn2 c cu2 溶液中加入少量na2s固体后 溶液中c cu2 c mn2 保持 不变 该反应平衡常数 a b c d 解析 化学式相似的物质 溶度积大的物质容易转化为溶度积小的物质 所以mns的ksp比cus的ksp大 故 正确 该反应达到平衡时各离子的浓度保持不变 但不相等 故 错误 溶液中加入少量na2s固体后 溶液中c s2 增大 由于温度不变 溶度积不变 故c cu2 c mn2 均减小 故 错误 正确 答案 a 例6 2015年湖北荆州模拟 下述实验设计能够达到目的的 是 答案 a 解析 agcl转化为agi 说明ksp前者大于后者 a项正确 cu粉也能溶于稀硝酸 b项错误 若溶液中已存在fe3 则后加kscn溶液变红无法证明是存在的fe2 被氧化为fe3 c项错误 证明h2co3酸性比h2sio3强 应在溶液中进行 na2co3和sio2在高温下熔融反应是利用物质的稳定性 d项错误 规律总结 沉淀转化的实质就是溶解平衡向生成溶解度更小 ksp更小 的沉淀方向移动 两种沉淀的溶解度 ksp 差别越大 沉淀转化越容易 例如 例7 2017届湖北孝感高级中学调研 还原沉淀法是处理含 已知转化过程中反 a 溶液颜色保持不变 说明上述可逆反应达到平衡状态b 若用绿矾 feso4 7h2o m 278 作还原剂 处理1l废水 至少需要458 7gc 常温下转换反应的平衡常数k 1 1014 则转化后所得溶液的ph 5d 常温下ksp cr oh 3 1 10 32 要使处理后废水中c cr3 降至1 10 5mol l 1 应调溶液的ph 5 答案 c 实验探究 利用溶解平衡制备 分离物质 近年高考中常在非选择题部分考查沉淀溶解平衡知识 利用溶解平衡制备 分离物质 这里主要讲述两种类型问题 1 利用元素在不同ph范围内的不同存在形式进行分离 提纯 制备物质 这种类型的考题主要是利用两性氢氧化物在不同ph范围内存在形式的不同 进行分离 提纯和制备 2 利用难溶物的溶解性相对难易进行分离 这种类型的考题主要是利用ksp的相对大小 判断难溶物的溶解性的相对难易 控制ph实现逐步分离或者相互转化 如fe oh 3完全沉淀时溶液的ph为3 2 而cu oh 2完全沉淀时溶液的ph为6 7 那么fe oh 3比cu oh 2更难溶 调节ph在5左右可使fe oh 3完全沉淀 而cu oh 2不沉淀 达到分离除杂等目的 典例 氧化铁是一种重要的无机材料 化学性质稳定 催化活性高 具有良好的耐光性 耐热性和对紫外线的屏蔽性 从某种工业酸性废液 主要含na fe2 fe3 mg2 al3 已知 常温下ksp mg oh 2 1 2 10 11 ksp fe oh 2 2 2 10 16 ksp fe oh 3 3 5 10 38 ksp al oh 3 1 0 10 33 1 写出在该酸性废液中通入空气时发生反应的离子方程式 指出使用空气的优点是 2 已知fe3 aq 3oh aq fe oh 3 s h q1kj mol 1 1 中每生成1mol含铁微粒时 放热q2 请你计算1molfe2 全部转化为fe oh 3 s 的热效应 h 3 常温下 根据已知条件计算在ph 5的溶液中 理论上下列微粒在该溶液中可存在的最大浓度c fe3 4 有人用氨水调节溶液ph 在ph 5时将fe oh 3沉淀出来 此时可能混有的杂质是 填化学式 下同 用 试剂可将其除去 解析 1 酸性废液中通入空气时 fe2 被空气中的氧气所氧化 离子方程式为4fe2 o2 4h 4fe3 2h2o 该方法的优点是耗费少且无污染 2 根据盖斯定律 1molfe2 全部转化为fe oh 3 s 的热效应 h q2 q1 kj mol 1 3 溶液ph 5 则c oh 10 9mol l 1 根据ksp fe oh 3 3 5 10 38可计算出c fe3 为3 5 10 11mol l 1 4 根据ksp al oh 3 1 0 10 33 可计算出溶液ph 5时 c al3 1 0 10 6mol l 1 al3 也完全沉淀 故可能混有的杂质是al oh 3 al oh 3溶于强碱 而fe oh 3不溶 故可用naoh溶液除去 答案 1 4fe2 o2 4h 4fe3 2h2o耗费少且无污染 2 q2 q1 kj mol 1 3 3 5 10 11mol l 1 4 al oh 3naoh 应用 2015年江苏卷 软锰矿 主要成分mno2 杂质金属元素fe al mg等 的水悬浊液与烟气中so2反应可制备mnso4 h2o 反应的化学方程式为mno2 so2 mnso4 1 质量为17 40g纯净mno2最多能氧化 l 标准状况 so2 2 已知 ksp al oh 3 1 10 33 ksp fe oh 3 3 10 39 ph 7 1时mn oh 2开始沉淀 室温下 除去mnso4溶液中的fe3 al3 使其浓度均小于1 10 6mol l 1 需调节溶液ph范围为 3 下图可以看出 从mnso4和mgso4混合溶液中结晶mnso4 h2o晶体 需控制的结晶温度范围为 4 准确称取0 1710gmnso4 h2o样品置于锥形瓶