2024届新高考化学热点冲刺复习：沉淀溶解平衡

2024届新高考化学热点冲刺复习沉淀溶解平衡

沉淀溶解和沉淀生成>=<3.特点4.影响因素(1)内因难溶电解质

是决定因素。

=≠不变本身的性质(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

(3)方法: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4左右,反应的离子方程式为

。

②沉淀法:如用H2S沉淀Cu2+,反应的离子方程式为

。

Cu2++H2S=CuS↓+2H+[微点拨2]若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀时,则可控制条件,使这些离子先后分别沉淀。①对同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀的效果越好。如在Cl-、Br-、I-的混合溶液中,由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大,逐滴加入Ag+可按I-、Br-、Cl-的顺序先后沉淀,即Ksp最小的首先沉淀出来。②对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要利用Ksp计算溶液中离子的浓度,根据离子浓度的大小判断沉淀的先后顺序,如AgCl和Ag2CrO4的分步沉淀,可通过控制Ag+的浓度来完成。方法实例原理(离子方程式)酸溶解CaCO3可溶于盐酸

盐溶解Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液

配位溶解AgCl溶于氨水

氧化还原溶解不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸

2.沉淀的溶解当沉淀溶解平衡体系中的离子发生反应时,其浓度会降低,沉淀溶解平衡就会向溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。CaCO3+2H+

=Ca2++CO2↑+H2O

AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O

[微点拨3]用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部生成沉淀除去,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,已经沉淀完全。3.沉淀的转化(1)实质:沉淀溶解平衡的移动。(2)举例:MgCl2溶液

Mg(OH)2Fe(OH)3,则Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]。(3)规律:一般说来,

的沉淀转化成

的沉淀容易实现。

溶解度小溶解度更小

(4)应用①锅炉除水垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为

。

②矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为

。

ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)(2)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀H2SO4代替H2O洗涤BaSO4沉淀(

)

×

√

(4)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动(

)(3)因溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化,故向ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀(

)√×[解析]Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),因溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化,故向ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀,正确。[解析]升高温度时Ca(OH)2的溶解度减小,沉淀溶解平衡不一定正向移动,错误。(6)向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色沉淀:2AgCl+S2-

=Ag2S+2Cl-(

)(5)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动(

)×√[解析]难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡不移动,错误。[解析]向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,AgCl溶解产生的Ag+与S2-生成更难溶的电解质,白色沉淀变成黑色沉淀,离子方程式为2AgCl+S2-

=Ag2S+2Cl-,正确。1.

25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)⇌Pb2+(aq)+2I-(aq),加入少量KI固体,下列说法正确的是(

)A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大

B.沉淀溶解平衡向左移动C.溶度积常数Ksp增大

D.PbI2的溶解度增大题组一沉淀溶解平衡及其影响因素B[解析]加入KI固体,c(I-)增大,沉淀溶解平衡逆移,c(Pb2+)减小,PbI2的溶解度减小,故A错误、B正确、D错误;溶度积常数Ksp只与温度有关,故C错误。

D

题组二沉淀溶解平衡的应用1.可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9;Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列推断正确的是(

)A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)B.抢救钡离子中毒患者时,若没有硫酸钠,可以用碳酸钠溶液代替C.若误饮c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒D.可以用0.36mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃D

D

溶度积离子积概念

的平衡常数

溶液中有关离子

的乘积

符号KspQ表达式

Ksp(AmBn)=

,表达式中的浓度都是平衡浓度

Q(AmBn)=

,表达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①Q

Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出

②Q

Ksp:溶液饱和,处于平衡状态

③Q

Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出

1.溶度积和离子积以AmBn(s)⇌mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:沉淀溶解浓度幂cm(An+)·cn(Bm-)cm(An+)·cn(Bm-)>=<2.

Ksp的影响因素(1)内因:难溶物质

,这是主要决定因素。

(2)外因①浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp

。

②温度:绝大多数难溶盐的溶解是

过程,升高温度,平衡向

方向移动,Ksp

。

③其他:温度不变时,向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时,平衡向

方向移动,但Ksp不变。

本身的性质不变吸热溶解增大溶解[微点拨]①沉淀溶解平衡一般是吸热的,升高温度,平衡右移,Ksp增大,但Ca(OH)2却相反。②并非Ksp越小,其物质的溶解度就越小。对于阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,它们的溶解度可以直接用Ksp的大小来比较,Ksp越小,其物质的溶解度就越小;而对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质,它们的溶解度就不能直接用Ksp的大小来比较。[解析]向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液可以生成更难溶的Fe(OH)3,会看到白色沉淀转化为红褐色沉淀,化学方程式为3Mg(OH)2+2FeCl3

=2Fe(OH)3+3MgCl2,正确。1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀:3Mg(OH)2+2FeCl3

=2Fe(OH)3+3MgCl2(

)√(3)向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,则Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)(

)

√×[解析]Cl-和I-的浓度未知,若c(Cl-)=c(I-),则可以得出该结论,错误。(5)向2支盛有2mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液,一支试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象,说明Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)(

)[解析]因为悬浊液中有Na2S,滴加CuSO4溶液,一定会产生黑色沉淀,无法说明黑色沉淀是CuSO4与ZnS反应生成的,不能判断出二者Ksp的大小,错误。(4)向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液,生成黑色沉淀,Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)(

)×√[解析]向相同浓度、相同体积的银氨溶液中分别加入2滴相同浓度的NaCl溶液和NaI溶液,一支试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象,说明AgI更难溶,正确。(7)将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液中至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液,现象是先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀,所以Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小(

)

√√[解析]将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液中至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液,产生浅蓝色沉淀,则Cu(OH)2由Mg(OH)2转化而来,即Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小,正确。2.

硫化汞(HgS)是一种难溶于水的红色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(已知:T1<T2),下列说法错误的是(

)A.图中a点对应的是T2温度下HgS的不饱和溶液B.图中p、q点对应的Ksp的关系为Ksp(p)<Ksp(q)C.向m点对应的溶液中加入少量Hg(NO3)2固体,HgS的Ksp减小D.升高温度,可实现由p点向q点的移动C[解析]T2温度下,a点对应的溶液中Q<Ksp,则a点对应的是T2温度下HgS的不饱和溶液,故A正确;由题图可知,p点对应溶液中c(S2-)、c(Hg2+)均分别小于q点对应溶液中c(S2-)、c(Hg2+),则Ksp(p)<Ksp(q),故B正确;温度不变,溶度积不变,向m点对应的溶液中加入少量Hg(NO3)2固体,HgS的Ksp不变,故C错误;由T1<T2,Ksp(p)<Ksp(q)可知,升高温度,溶度积增大,c(S2-)、c(Hg2+)均增大,可实现由p点向q点的移动,D正确。1.

常温下,难溶物Y2X与ZX在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,若定义其坐标图示:p(A)=-lgc(A),Mn+表示Y+或Z2+。下列说法错误的是(

)A.M表示Y2X的溶解平衡曲线B.常温下,Y2X的分散系在c点时为悬浊液C.向b点溶液中加入Na2X饱和溶液,析出ZX固体D.ZX(s)+2Y+(aq)⇌Y2X(s)+Z2+(aq)的平衡常数K=1014题组一溶度积常数的计算及应用B[解析]由Ksp(Y2X)=c2(Y+)·c(X2-),可得p(X2-)=-2p(Y+)-lgKsp(Y2X),由Ksp(ZX)=c(Z2+)·c(X2-),可得p(X2-)=-p(Z2+)-lgKsp(ZX),横坐标表示阳离子浓度的负对数,纵坐标表示阴离子浓度的负对数,根据两物质的阴阳离子个数比推知,M表示Y2X的溶解平衡曲线,N表示ZX的溶解平衡曲线,A正确;c点在M斜线上方,在金属阳离子浓度不变时,纵坐标越大,表示相应的阴离子浓度越小,因此c点Q=c2(Y+)·c(X2-)<Ksp(Y2X),因此c点形成的是Y2X的不饱和溶液,B错误;

2.完成下列各题:(1)常温下,某CuSO4溶液中c(Cu2+)=0.02mol·L-1,Cu(OH)2的Ksp=2×10-20,若要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH大于

。

5(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。常温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液的pH范围为

。

5.0<pH<7.1(3)稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下:已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8;Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。离子Mg2+Fe3+Al3+RE3+开始沉淀时的pH8.81.53.66.2~7.4沉淀完全时的pH—3.24.7—

①“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是

。

[解析]由分析可知,“氧化调pH”的目的是除去铁、铝等元素的离子,需要将Fe2+氧化为Fe3+,以便后续除杂,所以化合价有变化的金属离子是Fe2+。Fe2+②“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至

的范围内,该过程中Al3+发生反应的离子方程式为

。

[解析]由表中数据可知,Al3+沉淀完全的pH为4.7,而RE3+开始沉淀的pH为6.2~7.4,所以为保证Fe3+、Al3+沉淀完全,且RE3+不沉淀,要用NaOH溶液调pH至4.7≤pH<6.2的范围内,该过程中Al3+发生反应的离子方程式为Al3++3OH-

=Al(OH)3↓。4.7≤pH<6.2离子Mg2+Fe3+Al3+RE3+开始沉淀时的pH8.81.53.66.2~7.4沉淀完全时的pH—3.24.7—Al3++3OH-

=Al(OH)3↓③“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为2.7g·L-1。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于

mol·L-1(保留两位有效数字)。

4.0×10-4[归纳总结]溶度积常数的考查角度及思路分析考查角度思路分析判断沉淀的生成或沉淀是否完全

①根据离子浓度数据求得Q,若Q>Ksp,则有沉淀生成

②利用Ksp的数值计算某一离子浓度,若该离子浓度小于10-5mol·L-1,则该离子沉淀完全常温下,计算氢氧化物沉淀开始和沉淀完全时的pH

①根据氢氧化物的Ksp以及开始沉淀时金属阳离子的初始浓度,计算溶液中c(OH-),再求得溶液的pH

②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10-5mol·L-1,根据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH-),进而求得pH考查角度思路分析计算沉淀转化反应的平衡常数,