高考化学一轮复习 课时32 难溶电解质的溶解平衡考点过关-人教版高三化学试题

课时32难溶电解质的溶解平衡夯实基础考点过关沉淀溶解平衡【基础梳理】1.沉淀溶解平衡的概念在一定条件下，当难溶电解质在水中形成溶液时，沉淀的速率与速率相等时，达到平衡状态，叫做沉淀溶解平衡。(1)v(沉淀溶解)v(沉淀生成)，沉淀溶解。(2)v(沉淀溶解)v(沉淀生成)，生成沉淀。(3)v(沉淀溶解)v(沉淀生成)，沉淀达到溶解平衡。2.溶度积常数(1)定义:在一定条件下，难溶电解质的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡，其即为溶度积常数或溶度积，符号为。(2)表达式:对于沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)，则有Ksp=。(3)影响因素:同一难溶电解质的Ksp仅仅是的函数，不变，Ksp不变。3.最典型计算已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度;其他计算类型有:判断沉淀顺序、计算溶液pH、浓度商Q与Ksp大小比较。【典型例题】硫酸的作用之一常用于控制溶液的pH。若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L-1，则室温下应控制溶液pH。(已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26)[答案]小于1[解析]:c2(OH-)=c(OH-)=1.0×10-13mol·L-1c(H+)=1.0×10-1mol·L-1则室温下应控制溶液pH<1。(2013·福建理综)用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、S等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的BaCl2，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的S，其原因是。[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=5.1×10-9][答案]BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量C时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)，这时溶液中就出现了S[解析]:滤液中仍含有一定量的S，说明存在溶解平衡，过量的BaCl2除去S，过量的Na2CO3和NaOH除去Ca2+、Mg2+、过量的Ba2+，也会将部分BaSO4转化为BaCO3:BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)(根据题中信息BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大)，所以滤液中就有S。1.沉淀溶解平衡的影响因素(1)内因:难溶电解质本身的性质。绝对不溶的物质是不存在的;同样是微溶物质，溶解度差别也很大。(2)外因①浓度:加水稀释，平衡向溶解方向移动。②温度:升温，多数平衡向溶解方向移动，少数如Ca(OH)2的溶解平衡向生成沉淀的方向移动。③同离子效应:向沉淀溶解平衡体系中加入相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动。2.Ksp的定义及应用(1)难溶电解质溶度积常数通式:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)(2)Ksp只与温度有关，与离子浓度没有关系。(3)在难溶电解质AmBn的溶液中，如任意状态时离子浓度幂的乘积[cm(An+)·cn(Bm-)](简称离子积)用Qc表示，Qc和Ksp间的关系有以下三种可能:(1)Qc=Ksp，沉淀与溶解达到动态平衡，该溶液是饱和溶液。(2)Qc<Ksp，不饱和溶液，无沉淀析出或原有沉淀溶解，直至Qc=Ksp。(3)Qc>Ksp，溶液处于过饱和状态，平衡向析出沉淀的方向移动，直至Qc=Ksp。沉淀溶解平衡的应用【基础梳理】1.沉淀的生成如要除去CuCl2溶液中的FeCl3，可向溶液中加入。2.沉淀的溶解如要使Mg(OH)2沉淀溶解，可加入。3.沉淀的转化如向盛有10滴0.1mol·L-1AgNO3溶液的试管中滴加过量0.1mol·L-1NaCl溶液，有色的沉淀生成;向其中滴加过量0.1mol·L-1KI溶液，沉淀转化为色的;再向其中滴加过量0.1mol·L-1Na2S溶液，沉淀又转化为色的。微课1沉淀转化(1)由难溶的沉淀转化为更难溶的沉淀是比较容易实现的一种转化。如在PbI2悬浊液中，加入AgNO3溶液后，PbI2(s)+2Ag+(aq)2AgI(s)+Pb2+(aq)，K转===1，所以只要较低物质的量浓度的Ag+即可消耗I-，从而使PbI2不断溶解，最终完全转化为更难溶的沉淀AgI。(2)由难溶的沉淀转化为更易溶的沉淀是比较难以实现的一种转化，前提是“两种沉淀的溶解度相差不是很大”。如虽然Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)，但两者差异不大，BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)，K转===<1，只要加入足量的饱和Na2CO3溶液，BaSO4就可能转化为BaCO3，而BaCO3是可用酸溶解的。向BaSO4沉淀中加入饱和碳酸钠溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO4全部转化为BaCO3，发生的反应可表示为BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)。现有0.20molBaSO4，加入1.0L2.0mol·L-1饱和Na2CO3溶液处理，假设起始的c(S)≈0，平衡时，K=4.0×10-2，求达到平衡时发生转化的BaSO4的物质的量。(写出计算过程，计算结果保留两位有效数字)[答案]7.7×10-2mol[解析]:设发生转化的BaSO4的物质的量为xmol，则平衡时c(S)为xmol·L-1BaSO4+CBaCO3+S起始浓度/mol·L-1: 2.0 0转化浓度/mol·L-1: x x平衡浓度/mol·L-1: 2.0-x xK===4.0×10-2x=7.7×10-2(或0.077)(1)某同学用沉淀法测定含有较高浓度CO2的空气中CO2的含量，经查得一些物质在20℃的数据如下表。溶解度(S)/g溶度积(Ksp)Ca(OH)2Ba(OH)2CaCO3BaCO30.163.892.9×10-92.6×10-9(说明:Ksp越小，表示该物质在水溶液中越易沉淀)吸收CO2最合适的试剂是[填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”]溶液，实验时除需要测定工业废气的体积(折算成标准状况)外，还需要测定(2)将等体积CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol·L-1，则生成沉淀所需该CaCl2溶液的最小浓度为。[答案](1)Ba(OH)2BaCO3的质量(2)5.8×10-5mol·L-1[解析]:(1)Ba(OH)2的溶解度大，且BaCO3溶度积相对小。实验时除需要测定工业废气的体积(折算成标准状况)外，还需要测定BaCO3的质量才可计算。(2)因为等体积混合，所以溶液中c(C)=1×10-4mol·L-1，c(CaCl2)=c(Ca2+)>2×=2×=5.8×10-5mol·L-1废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下:(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是(用化学方程式表示)。②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是。(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3~4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中发生反应的离子方程式如下:2Cu2++4I-2CuI(白色)↓+I22S2+I22I-+S4①滴定选用的指示剂为，滴定终点观察到的现象为。②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2+含量将会(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Fe2+5.88.8Zn2+5.98.9实验中可选用的试剂:30%H2O2、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为①;②;③过滤;④;⑤过滤、洗涤、干燥;⑥900℃[答案](1)①Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O②加热(至沸)(2)①淀粉溶液蓝色褪去②偏高(3)①向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应②滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9)，使Fe3+沉淀完全④向滤液中滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2+沉淀完全[解析]:(1)①Cu与稀硫酸不发生反应，加入H2O2的目的是溶解铜，化学方程式为Cu+H2SO4+H2O2CuSO4+2H2O。②H2O2具有不稳定性，受热易分解生成H2O和O2，可通过加热的方法除去溶液中过量的H2O2。(2)①淀粉溶液遇I2显蓝色，用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，可用淀粉溶液作滴定中的指示剂，达到终点时，溶液由蓝色变成无色，且半分钟内不恢复原来颜色。②若滴定前H2O2未除尽，则可将I-氧化生成I2，滴定中消耗Na2S2O3溶液的体积增大，导致测定的Cu2+含量偏高。(3)除去铜的滤液中含有Fe3+、Fe2+、Zn2+等，若制备ZnO应除去Fe3+和Fe2+。由表中信息可知，Fe2+和Zn2+开始沉淀和沉淀完全的pH均相差较小，但Fe3+与Zn2+开始沉淀和沉淀完全的pH均相差较大，故可加入30%H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，再滴加NaOH溶液，调节溶液的pH(3.2≤pH<5.9)，使Fe3+沉淀完全，此时Zn2+不产生沉淀，充分反应后过滤，向滤液中滴加NaOH溶液，调节溶液的pH(8.9≤pH<11)，使Zn2+产生Zn(OH)2沉淀，并对Zn(OH)2沉淀进行洗涤、干燥、煅烧，即可得到ZnO。【变式3】下图表示的是25℃时，难溶氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L-1，假定该浓度为饱和溶液中阳离子的浓度)请完成下列问题:(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是。(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该控制溶液的pH(填字母)。A.<1B.4左右C.>6(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质，(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是。(4)25℃下Ksp[Cu(OH)2]=(5)要使Cu(OH)2沉淀溶解，除了加酸之外，还可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2+，写出反应的离子方程式:。(6)已知一些难溶物的溶度积常数如下表。物质FeSMnSCuSPbSHgSZnSKsp6.3×10-182.5×10-131.3×10-353.4×10-286.4×10-331.6×10-24为除去工业废水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的(填字母)。A.NaOHB.FeSC.Na2S[答案](1)Cu2+(2)B(3)不能Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小(4)1.0×10-20(5)Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O(6)B[解析]:(1)由图可知，在pH=3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀。(2)要除去Fe3+的同时必须保证Cu2+不能沉淀，因此pH应保持在4左右。(3)从图示关系可看出，Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小，不能通过调节pH而达到分离的目的。(4)由图可知，当溶液pH=5时，溶液中c(Cu2+)=0.01mol·L-1，c(OH-)=1.0×10-9mol·L-1，故Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=1.0×10-20。(5)Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，加入氨水生成难电离的[Cu(NH3)4]2+，促进Cu(OH)2的溶解。(6)要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不会引入其他离子。1.沉淀生成的方法在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。(1)调节pH:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶于水，再加入氨水调节pH至7~8，可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)加沉淀剂法:如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS，是分离