第四节-难溶电解质的沉淀溶解平衡(考点考法剖析)(原卷版)

第四节难溶电解质的沉淀溶解平衡【必备知识要求】1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积(Ksp)的含义,能进行相关的计算。3.了解溶度积(Ksp)的应用。【关键能力及高考要求】关键能力要求：理解辨析能力、分析推理能力、探究创新能力、化学计算能力。高考要求：本节内容是高考考查的重点与热点，沉淀溶解平衡主要考查有三个能力：一是溶解平衡的移动及平衡的建立，化学平衡的原理在沉淀溶解平衡中的应用能力。二是观察能力，观察溶度积的相关图象，从图象中获取信息，解决溶度积的应用及影响因素实际问题。三是沉淀反应在生产、科研、环保中的应用能力及相关计算能力。难溶电解质的溶解平衡在近几年来一直是考查的重点，主要是选择题和与元素化合物、工艺流程、实验等相关知识点组成综合性比较强的题目。【学科核心素养解析】1.变化观念与平衡思想:认识难溶电解质的溶解平衡有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡，并运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际问题(利用沉淀生成处理污水等)。2.科学探究与创新意识:能发现和提出有关难溶电解质的溶解平衡的判断问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行沉淀转化等的实验探究。3.证据推理与模型认知:知道可以通过分析、推理等方法认识难溶电解质的溶解平衡的本质特征、建立模型。能运用模型解释难溶电解质的溶解平衡的移动，揭示现象的本质和规律。必备知识点1沉淀溶解平衡及其影响因素1．电解质在水中的溶解度20℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：2．沉淀溶解平衡(1)概念在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。(2)溶解平衡的建立固体溶质eq\o(,\s\up7(溶解),\s\do5(沉淀))溶液中的溶质eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(V溶解＞V沉淀，固体溶解,V溶解＝V沉淀，溶解平衡,V溶解＜V沉淀，析出晶体))(3)沉淀溶解平衡的特征3．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①浓度：加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动；②温度：绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向沉淀溶解的方向移动；③同离子效应：向平衡体系中加入难溶电解质溶解产生的离子，平衡向生成沉淀的方向移动；④其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动。②实例以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)ΔH＞0为例外界因素移动方向平衡后c(Ag＋)平衡后c(Cl－)升高温度eq\a\vs4\al(正)向增大增大加入少量AgNO3eq\a\vs4\al(逆)向增大减小通入HCleq\a\vs4\al(逆)向减小增大通入H2Seq\a\vs4\al(正)向减小增大4．沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成当溶液中离子积(Qc)大于溶度积(Ksp)时有沉淀生成。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，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②沉淀剂法：如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋。(2)沉淀的溶解当溶液中离子积(Qc)小于溶度积(Ksp)时，沉淀溶解。①酸溶解：用离子方程式表示CaCO3溶于盐酸：CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。②盐溶解：用离子方程式表示Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液：Mg(OH)2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Mg2＋＋2NH3·H2O。③配位溶解：用离子方程式表示AgCl溶于氨水：AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。④氧化还原溶解：如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。(3)沉淀的转化在难溶电解质的饱和溶液中，溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀。①实质：沉淀溶解平衡的移动。②实例：AgNO3溶液eq\o(→,\s\up7(NaCl))AgCleq\o(→,\s\up7(NaBr))AgBr，则Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)。③应用：a．锅炉除垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为CaSO4＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3＋SOeq\o\al(2－,4)。b．矿物转化：CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS，离子方程式为ZnS＋Cu2＋=CuS＋Zn2＋。【知识理解提点】1.沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程，属于物理变化，但遵循勒夏特列原理。2.沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。3.用沉淀法除杂不可能将杂质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1×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全。4.对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶物，不能直接根据Ksp的大小来确定其溶解能力的大小，需通过计算转化为溶解度。【惑点辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。1.沉淀达到溶解平衡时,溶液中溶质离子浓度一定相等,且保持不变。()2.升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。()3.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。()4.室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。()5.向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液,则SO42-沉淀完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl-6.根据AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),CH3COOHCH3COO-+H+,可以判断AgCl、CH3COOH均为弱电解质。()7.为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。()【夯基例析·跟踪演练】【基础例析】沉淀溶解平衡的特点及其影响因素例1.（2022·河北石家庄二中模拟）下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中正确的是()A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率相等B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度减小D．在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体，AgCl沉淀溶解的量不变【跟踪演练】已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)ΔH<0，下列有关该平衡体系的说法正确的是()①升高温度，平衡逆向移动②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高⑤给溶液加热，溶液的pH升高⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变A．①⑥ B．①⑥⑦C．②③④⑥ D．①②⑥⑦【基础例析】沉淀溶解平衡的应用例2.（2022·吉林延边二中模拟）往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去，下列叙述中正确的是 ()A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均会增大B．CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp(CaCO3)＞Ksp(CaSO4)C．CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶，是因为硫酸酸性强于盐酸D．沉淀转化的离子方程式为COeq\o\al(2－,3)(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)【跟踪演练】2.下列化学原理的应用，可以用沉淀溶解平衡原理来解释的是()①热纯碱溶液洗涤油污的能力比冷纯碱溶液强②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒③石灰岩(喀斯特地貌)溶洞的形成④BaCO3不能作“钡餐”，而BaSO4可以⑤泡沫灭火器灭火原理A．②③④ B．①②③C．③④⑤ D．①②③④⑤【基础例析】溶度积常数的概念及影响因素例3.下列说法中，正确的是()A．难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解即停止B．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C．Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关D．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同【跟踪演练】3.(2022·河南三门峡市高三一模)实验：①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；②向滤液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是()A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．滤液b中不含有Ag＋C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgID．实验可以证明AgI比AgCl更难溶必备知识点2溶度积常数及其应用1．溶度积和离子积以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：溶度积离子积概念沉淀溶解的平衡常数溶液中难溶电解质电离的有关离子浓度幂的乘积符号KspQc表达式Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，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①Qc＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态③Qc＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出2.Ksp的影响因素(1)内因：难溶物质本身的性质，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不变。②温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大。③其他：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，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。【知识理解提点】(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀的量无关。(2)溶液中离子浓度的变化只能使溶解平衡移动，并不能改变溶度积。(3)沉淀的生成和溶解相互转化的条件是离子浓度的大小，改变反应所需的离子浓度，可使反应向着所需的方向转化。(4)Ksp小的难溶电解质也能向Ksp大的难溶电解质转化，需看溶液中生成沉淀的离子浓度的大小。【惑点辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。1.Ksp越大,物质的溶解度越大。()2.Ksp既与难溶电解质的性质和温度有关,也与沉淀的量和溶液中离子浓度有关。()3.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高,Ksp增大。()4.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度。()5.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变。()6.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,已经完全沉淀。()7.已知常温下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,将0.002mol·L-1的AgNO3溶液与0.002mol·L-1的KCl溶液等体积混合,不会产生AgCl沉淀。()【夯基例析·跟踪演练】【基础例析】沉淀溶解平衡曲线的理解与应用例4．（2022·黑龙江高三）FeAsO4在不同温度下的沉淀溶解平衡曲线如图所示(T2>T1)。下列说法不正确的是A．温度为T2时，Ksp(FeAsO4)=10-2aB．c(FeAsO4)：Z>W=XC．FeAsO4的溶解过程吸收能量D．将Z溶液升温一定可以得到Y溶液【跟踪演练】4.(2022·湖北黄冈中学高三测试)在t℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知t℃时AgCl的Ksp＝4×10－10mol2·L－2，下列说法不正确的是()A．在t℃时，AgBr的Ksp为4.9×10－13mol2·L－2B．在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液由c点变到b点C．图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液D．在t℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K≈816必备知识点3溶度积常数的计算与应用1．Ksp的计算(1)已知溶度积求溶解度以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)为例，已知Ksp，则饱和溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝eq\r(Ksp)，结合溶液体积即可求出溶解的AgCl的质量，利用公式eq\f(S,100g)＝eq\f(m质,m剂)可求出溶解度。(2)已知溶解度求溶度积已知溶解度S(因为溶液中溶解的电解质很少，所以溶液的密度可视为1g·cm－3)，100g水(即0.1L溶液)中溶解的电解质的质量m为已知，则1L溶液中所含离子的物质的量(离子的物质的量浓度)便可求出，利用公式即可求出Ksp。已知Ksp和阴（阳）离子浓度，计算阳（阴）离子的浓度已知Ksp和阳离子浓度，计算溶液的PH值已知溶液的浓度和体积、Ksp，计算加入沉淀剂的量2．Ksp的应用(1)根据Ksp可判断难溶电解质的溶解能力大小、进行饱和溶液中各种离子浓度的计算、溶解度大小的计算。Ksp越大，电解质的溶解度越大；Ksp越小，电解质的溶解度越小。(2)根据Ksp可判断难溶电解质之间的转化。(3)根据Ksp并结合溶解平衡等知识可解释沉淀溶解、转化的原因。【知识理解提点】1.AgCl=Ag＋＋Cl－表示的是AgCl的电离方程式，而AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)表示的是AgCl的沉淀溶解平衡表达式。2.难溶电解质不一定是弱电解质，如BaSO4、AgCl等都是强电解质。3.AgCl的澄清饱和溶液，加水稀释沉淀溶解平衡正移，但离子浓度减小，而AgCl悬浊液，加水稀释，平衡正移，但c(Ag＋)和c(Cl－)不变。【惑点辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。1.BaCO3不溶于水,故可用作钡餐。()2.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。()3.在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小。()4.FeS可使Hg2+转化为HgS而除去,是因为HgS的溶解度比FeS的溶解度更小。()5.向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色沉淀,离子方程式为2AgCl+S2-Ag2S+2Cl-。()6.向浓度均为0.1mol·L-1的NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)。()7.分别用等体积的蒸馏水和0.01mol·L-1的盐酸洗涤AgCl沉淀,用水洗涤造成的AgCl的损失量大于用稀盐酸洗涤的损失量。()【夯基例析·跟踪演练】【基础例析】溶度积常数的相关计算及应用例5.(2022·蚌埠二中月考)已知lg2＝0.3010，Ksp[Mn(OH)2]＝2.0×10－13。实验室制氯气的废液中含c(Mn2＋)＝0.1mol·L－1，向该溶液中滴加稀氢氧化钠溶液至Mn2＋完全沉淀的最小pH等于()A．8.15 B．9.3C．10.15 D．11.6【跟踪演练】5．(2022·太原模拟）在25℃时，FeS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。下列有关说法中正确的是()A．25℃时，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度B．25℃时，饱和CuS溶液中Cu2＋的浓度为1.3×10－36mol·L－1C．向物质的量浓度相同的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＋，可以选用FeS作沉淀剂6．已知：25℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20；当溶液中各离子浓度幂的乘积大于溶度积时，产生沉淀，反之沉淀溶解。(1)25℃时，某CuSO4溶液中c(Cu2＋)＝0.02mol·L－1，若要生成Cu(OH)2沉淀，应调节溶液的pH，使之大于_________________________________________________________。(2)25℃时，要使0.2mol·L－1CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全(使Cu2＋浓度降低至原来的千分之一)，则应向溶液中加入NaOH溶液，使溶液的pH＝________。【高考应用】高频考点1沉淀溶解平衡曲线的理解与应用“三步”突破溶解平衡图像(1)第一步：明确图像中纵、横坐标的含义纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。或离子浓度的对数。(2)第二步：理解图像中线上点、线外点的含义①以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外的点。②曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc>Ksp。③曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc<Ksp。(3)第三步：抓住Ksp的特点，结合选项分析判断①溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：a．原溶液不饱和时，离子浓度要增大都增大；b．原溶液饱和时，离子浓度都不变。②溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。【高考实例】例．（2021·全国高考甲卷试题）已知相同温度下，。某温度下，饱和溶液中、、与的关系如图所示。下列说法正确的是A．曲线①代表的沉淀溶解曲线B．该温度下的值为C．加适量固体可使溶液由a点变到b点D．时两溶液中【考点演练】1.（2019·全国高考试题）绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是A．图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的物质的量浓度B．图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)C．向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动D．温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动2．（2019·海南高考试题）一定温度下，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(Aq)体系中，c(Ag+)和c(Cl-)的关系如图所示。下列说法正确的是()A．a、b、c三点对应的Ksp相等B．AgCl在c点的溶解度比b点的大C．AgCl溶于水形成的饱