化学选修考点过关（中）：考点 难溶电解质的溶解平衡及应用

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精水溶液中的离子平衡主要包括弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶电解质的溶解平衡三大平衡，难溶电解质的沉淀溶解平衡既是化学平衡理论的拓展和应用，更是深入理解电解质溶液中沉淀的生成、转化和溶解的重要理论基础。有关难溶电解质的沉淀溶解平衡的试题主要是考查溶度积以及沉淀的生成、溶解和转化等知识，考查内容不仅新颖而且抽象，不仅需定性理解还要定量分析.沉淀溶解平衡类似于化学反应平衡，溶度积常数与化学反应平衡常数的实质相同,只是研究对象不同，只要能明晰沉淀溶解平衡的考查实质,熟练掌握沉淀溶解平衡的特点和溶度积规则,在考试中就可以举一反三、触类旁通。在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，溶解速率和生成沉淀的速率相等的状态称为沉淀溶解平衡.难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡都属于化学平衡，符合勒夏特列原理，外界条件改变时，平衡将会发生移动。难溶电解质的溶解平衡也是动态平衡，可以利用其逆反应使溶液中的离子转化为沉淀,化学上通常认为溶液中的剩余离子浓度小于1×10－5mol·L－1时就沉淀完全.不同物质在水中的溶解度不同，有的很大，有的很小，但无论大小，都有一定的溶解度。在20℃时，物质的溶解度与溶解性的关系如下：从物质类别方面看，难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质（如BaSO4是强电解质，而Al（OH)3是弱电解质)，而难电离物质只能是弱电解质;从变化的过程来看，溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态，而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化从而达到平衡状态。难溶物质溶解程度的大小，主要取决于物质本身的性质。但改变外界条件(如浓度、温度等），沉淀溶解平衡会发生移动。温度升高,多数溶解平衡向溶解的方向移动;加水稀释，浓度减小，溶解平衡向溶解方向移动，但平衡后因仍存在溶解平衡，故离子浓度保持不变；加入与难溶电解质构成微粒相同的物质,溶解平衡向生成沉淀的方向移动；加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解的方向移动。【例题1】下列叙述中不正确的是（)A。CaCO3能够溶解在CO2的水溶液中B.Mg(OH）2可溶于盐酸C.AgCl难溶于水D。向MgSO4溶液中滴加Ba(OH)2只得到一种沉淀Mg2++SO42-+Ba2++2OH-Mg(OH）2↓+BaSO4↓，得到两种沉淀，错误。【答案】在一定温度下，沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液，其离子浓度不再发生变化，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫做溶度积常数(简称溶度积)，用Ksp表示。对于沉淀平衡:MmAn(s）mMn+（aq)+nAm-(aq）,其溶度积Ksp=cm(Mn+）·cn(Am—)，溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关,与浓度无关.Ksp大小反映难溶电解质的溶解能力，Ksp越小,说明难溶物越难溶解。溶度积与溶解度均可表示物质的溶解性，相同类型的电解质,溶度积越小，其溶解度越小;不同类型的电解质，溶度积小的电解质的溶解度不一定比溶度积大的溶解度小。改变溶解平衡可以改变溶解度,但溶度积不一定改变，因为溶解平衡受多种因素的影响,而溶度积只受温度的影响.根据溶度积能计算出饱和溶液中离子浓度，由溶液体积可计算出溶解的溶质的物质的量,Ksp与S换算时，S的单位必须用物质的量浓度(mol·L－1或mol·dm－3)。通过比较溶度积Ksp与溶液中有关离子的离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下能否生成沉淀或溶解.如AgCl溶液的Qc＝c（Ag＋)·c(Cl－)，该计算式中的离子浓度不一定是平衡浓度,而Ksp计算式中的离子浓度一定是平衡浓度。若Qc>Ksp，则溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和,达到新的平衡；若Qc＝Ksp,则溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；若Qc〈Ksp，则溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。【例题2】已知Ksp(AgCl）＝1。56×10－10，Ksp（AgBr)＝7.7×10－13，Ksp（Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrOeq\o\al(2－,4），浓度均为0.010mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0。010mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为（）A.Cl－、Br－、CrOeq\o\al（2－，4）B.CrOeq\o\al（2－,4）、Br－、Cl－C.Br－、Cl－、CrOeq\o\al(2－，4）D.Br－、CrOeq\o\al(2－，4）、Cl－【解析】要产生AgCl沉淀，c（Ag＋）＞eq\f（1.56×10－10,0。010)mol·L－1＝1。56×10－8mol·L－1;要产生AgBr沉淀，c(Ag＋）＞eq\f(7。7×10－13,0.010)mol·L－1＝7.7×10－11mol·L－1;要产生Ag2CrO4,需c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al（2－,4)）＞Ksp（Ag2CrO4）＝9。0×10－12，即c(Ag＋）＞eq\r（\f(9.0×10－12，0.010)）mol·L－1＝3。0×10－5mol·L－1；显然产生沉淀的先后顺序为Br－、Cl－、CrOeq\o\al(2－,4).【答案】C根据溶度积规则，使沉淀溶解的必要条件是Qc〈Ksp,因此创造条件使溶液中有关离子的浓度降低，就能达到此目的。降低溶液中离子的浓度可以通过以下两种途径：使相关离子生成弱电解质：如要使ZnS溶解，可以加盐酸，H＋和ZnS中溶解生成的S2－相结合形成弱电解质HS－和H2S，于是ZnS溶解。只要盐酸的量能满足需要，ZnS就能不断溶解；使相关离子被氧化:如CuS在盐酸中不能溶解，但在HNO3中可以溶解。原因是S2－被氧化，使得CuS（s）Cu2＋(aq)＋S2－(aq)平衡右移，CuS溶解.反应的离子方程式为3CuS＋2NOeq\o\al(－,3）＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋3S↓＋4H2O。若一种沉淀剂可使溶液中多种离子沉淀时，则可以控制条件，使这些离子先后分别沉淀，这种现象称为分步沉淀.同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀越完全，如AgCl、AgBr、AgI；不同类型的沉淀，其沉淀的先后顺序要通过计算才能确定，如AgCl和Ag2CrO4.由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，若难溶电解质类型相同，则Ksp较大的沉淀易于转化为Ksp较小的沉淀。但要注意的是通过改变外界条件，利用勒夏特列原理也可以使溶解度小的沉淀转化成溶解度大的沉淀。易溶物向难溶物转化:如向BaCO3沉淀中加入Na2CrO4溶液，将会发现白色的BaCO3沉淀逐渐转化成黄色的BaCrO4沉淀；难溶物向易溶物转化：如BaSO4沉淀转化为BaCO3沉淀的反应为BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－，3）BaCO3（s）＋SOeq\o\al（2－,4），K＝eq\f(cSO\o\al（2－,4)，cCO\o\al(2－，3）)＝eq\f（KspBaSO4，KspBaCO3）＝eq\f（1.07×10－10，2。58×10－9)≈eq\f（1，24),虽然平衡常数小，转化不彻底，但只要c（COeq\o\al（2－,3)）比c（SOeq\o\al(2－,4)）大24倍以上，经多次转化，即能将BaSO4转化为BaCO3。【例题3】痛风是以关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病,关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠（NaUr)晶体,有关平衡如下；①HUr（尿酸,aq)Ur－(尿酸根，aq）＋H＋（aq)（37℃时，Ka＝4.0×10－6）②NaUr(s)Ur－（aq）＋Na＋(aq)（1)37℃时，1.0L水中最多可溶解8。0×10－3mol尿酸钠，此温度下尿酸钠的Ksp为.（2)关节炎发作多在脚趾和手指的关节处,这说明温度降低时，尿酸钠的Ksp（填“增大"、“减小”或“不变"），生成尿酸钠晶体的反应是（填“放热”或“吸热”)反应。（3）37℃时，某尿酸结石病人尿液中尿酸分子和尿酸根离子的总浓度为2。0×10－3mol·L－1，其中尿酸分子的浓度为5.0×10－4mol·L－1，该病人尿液的c（H＋)为，pH7(填“〉”、“＝"或“〈”）。【答案】（1)6。4×10－5（2）减小放热（3)1.33×10－6mol·L－1〈难溶电解质溶解平衡中的图像分析:难溶电解质溶解平衡是一种动态平衡，随着外界条件的改变,平衡也会发生移动，当用电解质离子浓度等物理量作纵横坐标时，可以画出沉淀溶解平衡的曲线。在分析这类图像问题时要做到五看：一看纵横坐标，一般纵横坐标代表的是溶液中离子的浓度或其对数;二看曲线,坐标系中的曲线往往代表该温度下沉淀与溶解达到平衡的曲线；三看点，曲线上的点代表的溶液为该温度下的饱和溶液,曲线下面的点代表该温度下的不饱和溶液，曲线上面的点代表该温度下的过饱和溶液；四看变化，外界条件的改变会导致溶解平衡的移动，改变的外界条件是温度或电解质的离子浓度；电解质离子的浓度增大是蒸发溶剂造成的或是加入其他电解质造成的；五看温度，只要温度不变,电解质的溶度积常数Ksp不变.【例题4】某温度时,AgCl（s)Ag+（aq)+Cl-(aq）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AgNO3可以使溶液由c点变到d点B.加入固体NaCl，则AgCl的溶解度减小，Ksp也减小C.d点有AgCl沉淀生成D。c点对应的Ksp小于d点对应的Ksp【考点练习】1.下列说法中正确的是（)A.钡中毒患者可尽快使用苏打溶液洗胃，随即导泻使Ba2+转化为BaCO3而排出B。工业上可以用NaHS、（NH4）2S等可溶性硫化物作沉淀剂除去废水中的Hg2+C.水中的Mg(HCO3)2、Ca（HCO3)2受热易分解生成难溶性的MgCO3、CaCO3，故水垢的主要成分是MgCO3、CaCO3D。珊瑚虫从周围海水中获取Ca2+和HCO3-，经反应形成石灰石（CaCO6。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Ksp3.已知CaCO3的Ksp＝2。8×10－9,现将浓度为2×10－4mol·L－1的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少应为(）A.2.8×10－2mol·L－1B.1.4×10－5mol·L－1C.2.8×10－5mol·L－1D.5。6×10－5mol·L－14．已知如下物质的溶度积常数：FeS：Ksp＝6.3×10－18;CuS：Ksp＝6。3×10－36。下列说法正确的是（)A．同温度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度B．同温度下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，Ksp(FeS)变小C．向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,最先出现的沉淀是FeSD．除去工业废水中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂5.已知Ksp[Cu（OH)2］=2.2×10—20,Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Cu2+和Fe3+完全生成氢氧化物沉淀时的pH分别为6。7和3.2。现在向pH=0、浓度均为0.04mol·L-1的Cu2+、Fe3+溶液中加入某一固体,以中和H+调节pH(设溶液体积不变）,该过程中Cu2+、Fe3+的浓度与pH关系正确的是（)6．已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡：MmAn(s）mMn＋(aq)＋nAm－(aq)Ksp＝［c（Mn＋)］m·[c（Am－）]n，称为溶度积。某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，查得如下资料：（25℃）难溶电解质CaCO3CaSO4MgCO3Mg(OH）2Ksp2.8×10－99.1×10－66.8×10－61.8×10－12实验步骤如下：①往100mL0。1mol·L－1的CaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。②向上述悬浊液中加入固体Na2CO33g，搅拌，静置,沉淀后弃去上层清液.③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液。④_____________.(1）由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越______（填“大”或“小”).（2)写出第②步发生反应的化学方程式：______________________________________.（3）设计第③步的目的是___________________________________________________.（4）请补充第④步操作及发生的现象：______________________________________。7.已知常温下各物质的溶度积或电离平衡常数如下：Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp（FeS)＝6.5×10－18，H2S：Ka1＝1.2×10－7,Ka2＝7×10－15。一般来说，如果一个反应的平衡常数大于105，通常认为反应进行得较完全；如果一个反应的平衡常数小于10－5，则认为该反应很难进行。请回答：(1)向浓度均为0.1mol·L－1的FeSO4和CuSO4的混合溶液中加Na2S溶液，请写出首先出现沉淀的离子方程式。当加入Na2S溶液至出现两种沉淀，则溶液中c(Fe2＋）∶c(Cu2＋)＝。(2)通过计算说明反应CuS（s)＋2H＋=Cu2＋＋H2S进行的程度。(3)常温下，NaHS溶液呈碱性，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是。若向此溶液中加入CuSO4溶液，恰好完全反应，所得溶液的pH(填“>”、“〈"或“＝”)7。用离子方程式表示其原因。8.(1)已知25℃时,Ksp(AgCl）＝1.8×10－10，Ksp（AgI）＝8。5×10－17。请回答下列问题：①25℃时，若向50mL0.018mol·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1的盐酸,混合后溶液中的c(Ag＋)为mol·L－1，pH为。②25℃时,取一定量含有I－、Cl－的溶液，向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl和AgI同时沉淀时，溶液中eq\f(cI－，cCl－）为。（2)已知：2CrOeq\o\al（2－，4）＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7）＋H2O,25℃时，Ksp（Ag2CrO4）＝9.0×10－12，Ksp（Ag2Cr2O7)＝2.0×10－7,向Na2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液,最终只生成一种砖红色沉淀，该沉淀的化学式是。（3)已知：25℃时Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12，Ksp（AgCl)＝1。8×10－10，说明Ag2CrO4的溶解度（填“大于"、“小于”或“等于”)AgCl的。(4）25℃时,Mg(OH)2饱和溶液（填“能”或“不能”）使石蕊溶液变蓝色.（已知Ksp［Mg（OH）2］＝4。0×10－12,lg5＝0.7)。参考答案1.【解析】A项，不能用苏打洗胃，胃酸为HCl，酸性较强,BaCO3仍能反应而溶解，应用Na2SO4；B项，所用可溶性硫化物会引来杂质,用FeS最好；C项,水垢的主要成分为CaCO3、Mg（OH)2。【答案】D2.【解析】Ksp在温度一定的条件下是一定值，与Ba2＋和SOeq\o\al（2－,4）的浓度大小有一定关系，但两者浓度的乘积是一定值.b点本身已过饱和，d点没有达到沉淀溶解平衡故无BaSO4沉淀生成.【答案】C3.【解析】由沉淀形成的条件知，要产生沉淀必须满足：c（Ca2＋）·c（COeq\o\al(2－,3)）〉2.8×10－9,因等体积混合,c(COeq\o\al(2－，3）)＝1×10－4mol·L－1，故混合溶液中c(Ca2＋)应大于2。8×10－5mol·L－1，则混合前c(CaCl2）至少应为5.6×10－5mol·L－1。【答案】D5.【解析】由Ksp［Cu（OH)2］=2.2×10—20、Ksp［Fe（OH）3］=4。0×10—38,0.04mol·L—1的Cu2+、Fe3+溶液，Cu2+开始沉淀时c（OH—）=Kspc(Cu2+)=7。4×10-10mol·L—1,溶液pH约为4.8，Fe3+开始沉淀时,c（OH-)=3Kspc6。【解析】由Ksp表达式不难看出其与溶解度的关系,在硫酸钙的悬浊液中存在着：CaSO4(aq)=SOeq\o\al（2－，4)（aq）＋Ca2＋（aq)，而加入Na2CO3后，溶液中COeq\o\al（2－，3）浓度较大，而CaCO3的Ksp较小，故COeq\o\al（2－，3）与Ca2＋结合生成沉淀,即COeq\o\al(2－，3)＋Ca2＋=CaCO3↓.既然是探究性实验,必须验证所推测结果的正确性,故设计了③④步操作，即验证所得固体是否为碳酸钙.【答案】（1）大（2)Na2CO3＋CaSO4=Na2SO4＋CaCO3↓（3）洗去沉淀中附着的SOeq\o\al(2－，4)（4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解并放出无色无味气体7.【解析】(1）由于c(Cu2＋)和c（Fe2＋）浓度相同且Ksp（FeS）〉Ksp（CuS）。当加入Na2S溶液时先生成CuS沉淀，当同时产生CuS和FeS沉淀时，CuS和FeS均达到溶解平衡。所以eq\f(cFe2＋,cCu2＋）＝eq\f（KspFeS,KspCuS）＝eq\f（6。5×10－18，1。3×10－36)＝5.0×1018。(2)K＝eq\f（cCu2＋·cH2S，c2H＋)＝eq\f（cCu2＋·cH2S·cS2－,cS2－·c2H＋）＝Ksp（CuS）×eq\f(cH2S·cHS－，cS2－·c2H＋·cHS－)＝eq\f(KspCuS,Ka1·Ka2）＝eq\f（1。3×10－36,1.2×10－7×7×10－15)≈1.55×10－15<10－5,故反应很难进行.(3）HS－水解能力大于电离能力，溶液中c（Na＋）〉c（HS－）>c(OH－)〉c（S2－)>c(H＋）。CuSO4溶液与NaHS溶液发生反应离子方程式为Cu2＋＋HS－=CuS↓＋H＋,故溶液pH<7。【答案】(1)Cu2＋＋S2－=