2022版高考化学一轮复习-专题8-溶液中的离子反应-第4单元-难溶电解质的沉淀溶解平衡学案.doc

2022版高考化学一轮复习 专题8 溶液中的离子反应 第4单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡学案2022版高考化学一轮复习 专题8 溶液中的离子反应 第4单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡学案年级：姓名：- 19 -第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡课标解读1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及应用。2.理解溶度积(Ksp)的含义，能进行相关的计算。3.会分析沉淀溶解图像。沉淀溶解平衡及应用知识梳理1沉淀溶解平衡(1)含义：在一定温度下的水溶液中，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了沉淀溶解平衡。(2)沉淀溶解平衡的建立及特征(3)沉淀溶解平衡的影响因素(4)电解质在水中的溶解性20 时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：深思考AgCl(s)溶于水达到平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)请填表：外界条件移动方向c(Ag)加AgCl固体_加入Na2S_通入HCl_加少量水AgCl(s)存在_答案不移动不变右移减小左移减小右移不变2沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成调节pH法如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至78，离子方程式为Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。沉淀剂法如用H2S沉淀Cu2，离子方程式为Cu2H2S=CuS2H。(2)沉淀的溶解酸溶解法如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO32H=Ca2CO2H2O。盐溶液溶解法如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)22NH=Mg22NH3H2O。(3)沉淀的转化实质：沉淀溶解平衡的移动。规律：一般说来，溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。但溶解度小的沉淀在一定条件下也可以转化为溶解度大的沉淀。应用a锅炉除垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为CaSO4(s)CO(aq)=CaCO3(s)SO(aq)。b矿物转化：CuSO4溶液遇PbS转化为CuS，离子方程式为Cu2(aq)PbS(s)=CuS(s)Pb2(aq)。辨易错(1)Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液的原因是NH4Cl水解生成的H与Mg(OH)2反应。()(2)BaSO4(s)CO(aq)BaCO3(s)SO(aq)可说明BaCO3的溶解度比BaSO4的小。()(3)向20 mL 0.1 molL1的NaOH溶液中加10 mL 0.05 molL1 MgCl2溶液，充分反应后，再加入FeCl3溶液，可发现白色沉淀变为红褐色沉淀，说明Mg(OH)2可以转化为Fe(OH)3沉淀。()(4)向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，则SO沉淀完全，溶液中只含Ba2、Na和Cl，不含SO。()(5)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1105 molL1时，沉淀已经完全。()答案(1)(2)(3)(4)(5)知识应用1下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是 。热纯碱溶液去油污能力强误将钡盐BaCl2、Ba(NO3)2当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒溶洞、珊瑚的形成碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能泡沫灭火器灭火的原理答案2用有关离子方程式表示锅炉中水垢CaSO4的除去原理： 。答案CaSO4CO=CaCO3SO、CaCO32H=Ca2CO2H2O3某兴趣小组进行下列实验：将0.1 molL1 MgCl2溶液和0.5 molL1 NaOH溶液等体积混合得到浊液取少量中浊液，滴加0.1 molL1 FeCl3溶液，出现红褐色沉淀将中浊液过滤，取少量白色沉淀，滴加0.1 molL1FeCl3溶液，白色沉淀变为红褐色沉淀另取少量白色沉淀，滴加饱和NH4Cl溶液，沉淀溶解通过上述实验现象可判断 。a将中所得浊液过滤，所得滤液中含少量Mg2b中浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)c实验和均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶dNH4Cl溶液中的NH可能是中沉淀溶解的原因答案abd命题点沉淀溶解平衡及其应用1已知Ca(OH)2的饱和溶液中存在平衡Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)H0，下列有关该平衡体系的说法正确的是()升高温度，平衡逆向移动向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度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溶液恒温下，向溶液中加入CaO，溶液的pH升高给溶液加热，溶液的pH升高向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变A BC DA向溶液中加Na2CO3，CO与Ca2反应生成沉淀CaCO3，c(Ca2)减小，错；引入OH，错；恒温下，Ca(OH)2饱和溶液的浓度不变，pH不变，错；加热，平衡左移，c(OH)减小，pH减小，错；加NaOH，平衡左移，Ca(OH)2的质量增大，错。2工业上采用湿法炼锌过程中，以ZnSO4为主要成分的浸出液中，含有Fe3、Fe2、Cu2、Cl等杂质，这些杂质对锌的电解工序有妨碍，必须事先除去。现有下列试剂可供选择：酸性KMnO4溶液NaOH溶液ZnOH2O2溶液ZnFeAgNO3Ag2SO4下列说法不正确的是 ()A用酸性KMnO4溶液将Fe2氧化成Fe3，再转化为Fe(OH)3沉淀除去B用ZnO调节浸出液的酸碱性，可使某些离子形成氢氧化物沉淀C在实际生产过程中，加入Ag2SO4可除去Cl，是利用了沉淀转化的原理D也可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性A用酸性KMnO4氧化Fe2，会引入新杂质离子K、Mn2等，A错误。3资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为K2SO4MgSO42CaSO42H2O，已知它在水溶液中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O2K4SOMg22Ca22H2O。为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备K2SO4的工艺流程如图所示：(1)操作的名称是 。(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K的原因： 。(3)除杂环节中，为除去Ca2，可先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤液中滴加稀硫酸，调节溶液pH至 (填“酸性”“中性”或“碱性”)。(4)操作的步骤包括(填操作过程)： 、过滤、洗涤、干燥。解析(3)为除去Ca2，可先加入K2CO3溶液，生成碳酸钙沉淀，过滤后再向滤液中滴加稀硫酸，调节溶液pH至中性，除去过量的碳酸钾。(4)为从溶液中得到溶质，需依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。答案(1)过滤(2)Mg2与OH结合转化为Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2结合转化为CaSO4沉淀，平衡右移，促使杂卤石溶解(3)K2CO3中性(4)蒸发浓缩、冷却结晶4试用平衡移动原理解释下列事实：(1)BaCO3不溶于水，为什么不能作钡餐？ 。(2)CaCO3难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸中，原因是什么？ 。(3)分别用等体积的蒸馏水和0.01 molL1的盐酸洗涤AgCl沉淀，用水洗涤造成AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量，原因是什么？ 。答案(1)BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)，HCl=HCl，2HCO=H2OCO2，盐酸电离的H与BaCO3产生的CO结合生成CO2和H2O，破坏了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2)增大，引起人体中毒(2)CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq)，H2SO4=SO2H，Ca2SO=CaSO4，因为生成的CaSO4溶解度较小，会附着在CaCO3的表面，阻止平衡右移。而CH3COOHCH3COOH，Ca2与CH3COO不产生沉淀；当H与CO结合生成CO2和H2O时，CaCO3的溶解平衡右移(3)用水洗涤AgCl，AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)平衡右移，AgCl的质量减少，用盐酸洗涤AgCl，稀释的同时HCl电离产生的Cl会使平衡左移，AgCl减少的质量要小些利用溶解平衡解释问题的模板溶度积常数及其应用知识梳理1溶度积和离子积以AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)为例：溶度积离子积符号KspQc表达式Ksp(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的浓度都是平衡时浓度Qc(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的浓度是任意时刻的浓度应用判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解QcKsp：溶液过饱和，有沉淀析出QcKsp：溶液饱和，处于平衡状态QcKsp：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)外因浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。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。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。辨易错(1)Fe(OH)3的溶度积表达式为Kspc(Fe3)c(OH)。()(2)物质A的Ksp大于物质B的Ksp，故A的溶解度一定大于B的溶解度。()(3)常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，溶解平衡逆向移动，Mg(OH)2的Ksp变小。()(4)AgCl悬浊液中加入Na2CrO4溶液，可转化为Ag2CrO4，说明Ksp(AgCl)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)1.0105 molL1的溶液时，会引起钡离子中毒D可以用0.36 molL1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃D因胃酸可与CO反应生成水和二氧化碳，使CO浓度降低，从而使平衡BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)向溶解方向移动，使Ba2浓度增大，Ba2有毒，与Ksp大小无关，故A错误；BaCO3溶于胃酸，起不到解毒的作用，故B错误；c(Ba2)1.0105 molL1的溶液钡离子浓度很小，不会引起钡离子中毒，故C错误；用0.36 molL1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃，反应后c(Ba2) molL1，浓度很小，可起到解毒的作用，故D正确。3已知某温度下，Ksp(AgCl)1.561010，Ksp(AgBr)7.71013，Ksp(Ag2CrO4)9.01012。某溶液中含有Cl、Br和CrO，浓度均为0.010 molL1，向该溶液中逐滴加入0.010 molL1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 (填离子符号)。解析同组成类型的沉淀，Ksp越小，越先沉淀，故Br比Cl先沉淀。沉淀0.010 molL1的Cl需c(Ag)至少为 molL11.56108 molL1；而沉淀0.010 molL1 CrO需c(Ag) molL13.0105 molL1，故Cl比CrO先沉淀。答案Br、Cl、CrOKsp认识的三误区(1)误认为只要Ksp越大，其溶解度就会越大。Ksp还与难溶物化学式中的各离子配比有关，只有同类型的难溶物的Ksp大小才可用于比较其溶解度大小。(2)误认为Ksp小的不能转化为Ksp大的，只能实现Ksp大的向Ksp小的转化。实际上当两种难溶电解质的Ksp相差不是很大时，通过调节某种离子的浓度，可实现难溶电解质由Ksp小的向Ksp大的转化。(3)误认为Ksp越小越先沉淀。当组成类型不同的难溶物，不能只根据Ksp大小确定。命题点2Ksp的有关计算(1)涉及Ksp的计算类型Ksp的基本计算及沉淀是否生成判断。沉淀先后判断。沉淀转化反应平衡常数与Ksp定量关系。金属阳离子沉淀完全的pH及沉淀分离的相关计算。(2)常见定量关系多元难溶弱碱阳离子的水解常数Kh与弱碱的Ksp的关系，(以Fe3为例)Fe3(aq)3H2O(l)Fe(OH)3(s)3H(aq)Kh。M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系，M(OH)n(s)Mn(aq)nOH(aq)Kspc(Mn)cn(OH)cn(OH)n1。沉淀转化常数K与Ksp的关系，如3Mg(OH)2(s)2Fe3(aq)2Fe(OH)3(s)3Mg2(aq)的K。4(1)室温下，向2 molL1 CuSO4溶液中加入NaOH固体调节溶液的pH至多少时开始沉淀？(KspCu(OH)22.01020写出解题步骤)(2)取5 mL 0.002 molL1 BaCl2溶液与等体积的0.02 molL1 Na2SO4溶液混合，是否有沉淀产生？若有，计算Ba2是否沉淀完全。(该温度下BaSO4的Ksp1.11010，写出解题步骤)答案(1)KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)2c2(OH)2.01020，c(OH) molL11010 molL1，c(H) molL1104 molL1，pHlgc(H)lg1044。(2)Qcc(Ba2)c(SO)1105Ksp，故有沉淀生成。两种溶液混合之后，SO浓度变为9103 molL1，根据Kspc(Ba2)c(SO)，计算得c(Ba2)Ksp(AgCl)，则c点表示AgCl的过饱和溶液，A项错误；b点时对应的AgCl溶液中c(Ag)c(Cl)，加入AgNO3晶体后，c(Ag)c(Cl)，不能使b点移动到a点，B项错误；由图像可知，Ksp(AgCl)c(Ag)c(Cl)1010，Ksp(AgBr)c(Ag)c(Br)1014，反应AgCl(s)Br(aq)AgBr(s)Cl(aq)的平衡常数K104，C项错误；a点为AgCl的饱和溶液、b点为AgBr的饱和溶液，由于饱和AgCl溶液中的c(Ag)大于饱和AgBr溶液中的c(Ag)，二者等体积混合后，Qc(AgBr)Ksp(AgBr)，则会析出AgBr沉淀，D项正确。3某温度下，分别向10.00 mL 0.1 molL1的KCl和K2CrO4溶液中滴加0.1 molL1 AgNO3溶液，滴加过程中lg c(M)(M为Cl或CrO)与AgNO3溶液体积(V)的变化关系如图所示。下列说法不正确的是()A曲线L1表示lg c(Cl)与V(AgNO3)的变化关系BM点溶液中：c(NO)c(K)c(Ag)c(H)c(OH)C该温度下，Ksp(Ag2CrO4)4.01012D相同实验条件下，若改为0.05 molL1的KCl和K2CrO4溶液，则曲线L2中N点移到Q点D根据题意，K2CrO4溶液消耗的AgNO3溶液的体积多，L1表示lg c(Cl)与V(AgNO3)关系，L2表示lg c(CrO)与V(AgNO3)的关系。将0.1 molL1改为0.05 molL1，消耗的AgNO3溶液体积是原来的，但lg c(CrO)不变，D错误。真题验收1(2019全国卷)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在水中的溶解度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BA项，难溶物质的溶解度可以用物质的量浓度(摩尔浓度)表示，即图中a、b分别表示T1、T2温度下，1 L CdS饱和溶液里含a mol、b mol CdS，正确；B项，Ksp在一定温度下是一个常数，所以Ksp(m)Ksp(n)Ksp(p)Ksp(q)，错误；C项，向m点的溶液中加入Na2S固体，Ksp保持不变，S2浓度增大，则Cd2浓度减小，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动，正确；D项，温度降低时，溶解度减小，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动，正确。2(2017全国卷)在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是()AKsp(CuCl)的数量级为107B除Cl反应为CuCu22Cl=2CuClC加入Cu越多，Cu浓度越高，除Cl效果越好D2Cu=Cu2Cu平衡常数很大，反应趋于完全C由题图可知，当lg0时，lg约为7，即c(Cl)1 molL1，c(Cu)107molL1，则Ksp(CuCl)的数量级为107，A项正确；根据题目信息可知B项正确；Cu、Cu2是按一定物质的量之比反应的，并不是加入Cu越多，Cu浓度越高，除Cl效果越好，C项错误；由题图可知，交点处c(Cu)c(Cu2)106molL1，则2Cu=Cu2Cu的平衡常数K106，该平衡常数很大，因而反应趋于完全，D项正确。3(2020全国卷，T27(4)改编)已知溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：金属离子Ni2Al3Fe3Fe2开始沉淀时(c0.01 molL1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全时(c1.0105 molL1)的pH8.74.73.29.0利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp (列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2浓度为1.0 molL1，则“调pH”应控制的pH范围是 (“转化”后溶液中只有Ni2和Fe3，回收Ni2)。解析pH7.2，c(H)107.2 molL1，c(OH)(1014/107.2)molL1，Kspc(Ni2)c2(OH)0.01(107.214)2，或利用Ni2沉淀完全时计算得Ksp105(108.714)2。c(Ni2)1.0 molL1，若不生成Ni(OH)2，则c(OH) molL1，c(H)106.2 molL1，pH6.2，同时应调节pH3.2以除去Fe3，故pH应控制的范围是3.26.2。答案0.01(107.214)2或105(108.714)23.26.24(2017全国卷，节选)若“滤液”中c(Mg2)0.02 molL1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3)1.0105 molL1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ (列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.31022、1.01024。解析根据Ksp(FePO4)1.31022及Fe3恰好完全沉淀时溶液中c(Fe3)1.0105 molL1，可得c(PO) molL11.31017 molL1。c(Mg2) molL10.01 molL1，则c3(Mg2)c2(PO)0.013(1.31017)21.6910401.71040KspMg3(PO4)21.01024，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。答案Fe3恰好沉淀完全时，c(PO) molL11.31017 molL1，c3(Mg2)c2(PO)值为0.013(1.31017)21.71040KspMg3(PO4)2，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀新题预测1氢氧化钙是一种微溶于水的碱。如图是Ca(OH)2在温度分别为T1、T2时的两种沉淀溶解平衡曲线(浓度单位为molL1，与曲线对应的Ksp4106，1.6)。下列说法中正确的是()A温度：T1T2B在温度为T1时，P点分散系中分散质粒子直径1 nmCQ点的溶液中c(OH)约为0.012 5 molL1D加水稀释时溶液碱性减弱，Z点溶液可转化为Q点溶液CA项，T2时Ksp较大，Ca(OH)2溶解为放热，故T2Ksp，有沉淀生成，为浊液，分散质粒子直径100 nm，错误；C项，41064a4a2，解得2a0.012 5 molL1，正确；D项，加水稀释c(Ca2)、c(OH)均减小，错误。2某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：模拟海水中的离子浓度/(molL1)NaMg2Ca2ClHCO0.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某种离子的浓度小于1.0105 molL1，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。已知：Ksp(CaCO3)4.96109，Ksp(MgCO3)6.82106，KspCa(OH)24.68106，KspMg(OH)25.611012。下列说法中正确的是()A沉淀物X为CaCO3B滤液M中存在Mg2，不存在Ca2C滤液N中存在Mg2、Ca2D步骤中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物A加入NaOH溶液，HCO与OH反应生成CO，此时c(Ca2)c(CO)0.0110.0011.1105Ksp(CaCO3)，c(Mg2)c(CO)0.0500.0015105Ksp(MgCO3)，由于Ksp(CaCO3)Ksp(MgCO3)，因此先生成CaCO3沉淀，生成沉淀后溶液中c(CO)4.51071105，因此CO完全沉淀，则无MgCO3沉淀生成，A对；滤液M中c(Ca2)0.010 molL1，c(Mg2)0.050 molL1，B错；pH11时，c(OH)103 molL1，c(Ca2)c2(OH)1021061085.611012，Mg2沉淀，故滤液N中存在Ca2，不存在Mg2，C错；若改为加入4.2 g NaOH固体，则c(OH)0.105 molL1，则c(Mg2)c2(OH)0.050(0.105)25.51104KspMg(OH)2，c(Ca2) c2(OH)0.010(0.105)21.10104KspCa(OH)2，由于KspMg(OH)2KspCa(OH)2，则先生成Mg(OH)2沉淀，并且沉淀完全，生成沉淀后溶液中c(OH)(0.1050.052)molL10.005 molL1，此时c(Ca2)c2(OH)0.010(0.005)22.5107KspCa(OH)2，故无Ca(OH)2沉淀生成，D错。