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高考化学专题复习 专题八 水溶液中的离子平衡_第5讲 难溶电解质的溶解平衡学案
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这是一份高考化学专题复习 专题八 水溶液中的离子平衡_第5讲 难溶电解质的溶解平衡学案，文件包含第5讲难溶电解质的溶解平衡pptx、第5讲难溶电解质的溶解平衡docx等2份学案配套教学资源，其中学案共23页， 欢迎下载使用。
第5讲 难溶电解质的溶解平衡
一、沉淀溶解平衡及其应用
1.溶解度(1)定义:在一定温度下,某固体物质在100 g溶剂中形成 饱和溶液 时,溶解 的溶质质量为该物质在该温度下的溶解度,用S表示。(2)溶解度与溶解性的关系20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系。
(3)固体物质的溶解度的变化规律:绝大多数固体物质的溶解度随温度的 升高而 增大 ,如Na2SO4;少数固体物质的溶解度随温度的改变变化不大, 如NaCl;个别固体物质的溶解度随温度的升高而减小,如 Ca(OH)2 。
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 溶液中的溶质 (3)溶解平衡的特点(同其他化学平衡):逆、等、定、动、变。
3.影响沉淀溶解平衡的因素(1)主要因素:难溶电解质本身的性质。(2)外界因素a.浓度(Ksp不变)ⅰ.加水稀释,平衡向 溶解的方向 移动;ⅱ.向平衡体系中加入含有难溶物可电离出的离子的强电解质,平衡向 沉淀的 方向 移动;ⅲ.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 溶解的方向 移动。
b.沉淀剂法例如:用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为 H2S+Cu2+ CuS↓+2H+ 。(2)沉淀的溶解a.酸溶解法
例如:CaCO3溶于盐酸,离子方程式为 CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑ 。b.盐溶解法例如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为 Mg(OH)2+2N Mg2++2NH3·H2O 。
c.配位溶解法例如:AgCl溶于氨水,离子方程式为 AgCl+2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O 。(3)沉淀的转化a.实质: 沉淀溶解平衡 的移动(沉淀的溶解度差别越 大 ,越容易转
化)。例如:AgNO3溶液 AgCl(白色沉淀) AgBr(浅黄色沉淀) AgI(黄色沉淀) Ag2S(黑色沉淀)。
1.溶度积和离子积以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)为例。
二、溶度积常数及其应用
2.Ksp的影响因素Ksp只受 温度 影响,与其他外界条件无关。绝大多数难溶电解质的溶解是 吸热 过程,升高温度,平衡向 溶解 方向移动,Ksp 增大 。
3.使用Ksp的意义对于相同类型的物质,Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中 溶解能力 的 大小,也反映了该物质在溶液中形成沉淀的难易程度。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)沉淀达到溶解平衡状态,溶液中各离子浓度一定相等 ( )(2)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动 ( )(3)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度 ( )(4)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故Ksp(AgI)✕
✕
✕
√
√
(6)Ksp(AB2)✕
✕
√
✕
✕
2.对于AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0,改变外界条件,请将影响平衡的结果填入下表:
正向
增大
增大
增大
正向
不变
不变
不变
逆向
增大
减小
不变
逆向
减小
增大
不变
正向
减小
增大
不变
3.在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用 Ag+与Cr 生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为 2.0×10-5 mol·L-1,此时溶液中 c(Cr )等于 5.0×10-3 mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)
已知:常温下Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11,Ksp[Fe(OH)2]=2.2×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33。(1)写出在该酸性废液中通入空气时发生的反应的离子方程式: 4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O ,使用空气的优点是 耗费少且无污染 。(2)常温下,在pH=5的溶液中Fe3+存在的最大浓度为 3.5×10-11 mol·L-1 。(3)有人利用氨水调节溶液pH,在pH=5时将Fe(OH)3沉淀出来,此时可能混有的 杂质是 Al(OH)3 (填化学式,下同),用 NaOH溶液 可将其除去。
名师点拨常见离子沉淀先后顺序向溶液中加入沉淀剂,当有多种沉淀生成时,哪种沉淀的溶解度最小(当各种 沉淀的Ksp表达式相同时,Ksp越小,沉淀的溶解度越小),则最先生成该沉淀。如:(1)向含等浓度Cl-、Br-、I-的混合液中加入AgNO3溶液,最先生成的沉淀是AgI;(2)向含等浓度C 、OH-、S2-的混合液中加入CuSO4溶液,最先生成的沉淀是CuS;(3)含有Fe2+、Fe3+、Zn2+的溶液调节pH,最先生成的沉淀是Fe(OH)3;(4)向Mg(HCO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,生成的沉淀是Mg(OH)2。
题组训练题组一 沉淀溶解平衡及其影响因素
D
A
3.(2020安徽芜湖检测)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:①酸性KMnO4溶液,②NaOH溶液,③ZnO,④H2O2溶液,⑤Zn,⑥Fe,⑦AgNO3,⑧Ag2SO4。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.可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性
题组二 沉淀溶解平衡的应用
A
解析 用酸性KMnO4溶液氧化Fe2+时,会引入K+、Mn2+等新的杂质,这些离子 在后续反应中难以除去,影响生产,A错误。
4.已知:25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。(1)医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸 酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因 是(用溶解平衡原理解释) 对于平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+S (aq),H+不会 使Ba2+或S 的浓度减小,平衡不会向溶解的方向移动 。万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液给患者洗胃,如 果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为 2×10-10 mol·L-1。
(2)长期使用的锅炉需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率。水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后 用酸除去。①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为 CaSO4(s)+C (aq) CaCO3(s)+S (aq) 。②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理: CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3溶液后,C 与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,Ca2+浓度减小,使CaSO4的沉淀溶解 平衡向溶解方向移动 。
考点二 溶度积常数及其应用典例探究例 (2020河北衡水模拟)某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡FeR(s) Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.可以通过升温实现由a点到c点B.b点对应的Ksp等于a点对应的KspC.d点可能有沉淀生成D.该温度下,Ksp=4×10-18
B
解析 升高温度,Fe2+和R2-的浓度同时增大,A错误;曲线上的点,均为平衡点, 温度不变,Ksp不变,B正确;d点相对于平衡点a点,c(Fe2+)相同,c(R2-)小于a点,没有 沉淀生成,C错误;选a点或b点计算,Ksp(FeR)=2×10-18,D错误。
名师点拨有关沉淀溶解平衡图像题目的解题策略(1)曲线上的任意一点,都代表指定温度下的饱和溶液,由对应的离子浓度可 求Ksp。(2)根据纵坐标、横坐标表示的含义,判断曲线外的点的溶液处于过饱和状态 还是不饱和状态。(3)比较Qc与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。(4)涉及Qc的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此 计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
题组训练题组一 沉淀溶解平衡曲线的理解与应用
1.(2020河南洛阳模拟)已知:常温下,Ksp(BaCrO4)≈1.0×10-10。有关溶度积的曲 线如图所示。下列推断正确的是 ( )A.升温可使c点迁移到b点B.b点溶度积大于c点C.a=1.0×10-5D.蒸发d点溶液可迁移到b点
C
2.(2020广西桂林模拟)溶洞的形成与碳酸钙的溶解平衡有关。下图是碳酸钙 (CaCO3)在25 ℃和100 ℃两种情况下,在水中的沉淀溶解平衡曲线。下列有 关说法正确的是 ( )
C
下列有关说法不正确的是 ( )A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2.125×1021D.无法利用Ca(OH)2制备NaOH
题组二 与Ksp有关的计算
3.(2020陕西宝鸡模拟)常温下,有关物质的溶度积如表所示。
D
4.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C )=10-3 mol·L-1,则Ca2+是否沉淀完全? 是 (填“是”或“否”)。[已知c(Ca2+)≤10-5 mol·L-1时可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.96×10-9](2)已知:25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围 如下:
25 ℃时,在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液的颜色为 蓝色 。(3)向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,生 成沉淀。已知该温度下AgCl的Ksp=1.0×10-10,忽略溶液的体积变化,请计算:①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)= 1.0×10-7 mol·L-1 。②完全沉淀后,溶液中pH= 2 。③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1的盐酸,是否有白 色沉淀生成? 否 (填“是”或“否”)。
1.(2019课标Ⅱ,12,6分)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)B
解析 CdS在水中达到溶解平衡时Cd2+、S2-浓度相等,可求出一定温度下CdS 在水中的溶解度,A项正确;m、p、n为同一温度下的CdS的溶解平衡状态,三 点的Ksp相等,B项错误;向m点溶液中加入Na2S,S2-浓度增大,但Ksp不变,则溶液 组成由m沿T1时的平衡曲线向p方向移动,C项正确;温度降低,Ksp减小,q沿qp线 向p方向移动,D项正确。
2.(2018课标Ⅲ,12,6分)用0.100 mol·L-1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是 ( )
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)C.相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1Cl-,反应终点c移到aD.相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1Br-,反应终点c向b方向移动
C
解析 A项,根据滴定曲线知,当加入25 mL AgNO3溶液时达到反应终点,此时 c(Cl-)≈1×10-5mol·L-1,Ag+沉淀完全,则c(Ag+)=1×10-5mol·L-1,故Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),数量级为10-10,正确;B项,由溶度积常数的定义知,曲线上各点满足Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),正确;C项,相同条件下,若改为0.040 0 mol·L-1 Cl-,达到反应终点时c(Cl-)不变,消耗V(AgNO3)=20 mL,错误;D项,相同条件下,若改为0.050 0 mol·L-1 Br-,由于Ksp(AgBr)3.(2020课标Ⅰ,26节选)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的 化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程 可由黏土钒矿制备NH4VO3。 该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
回答下列问题:(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是 利用同 离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全 。
4.(2020山东,16节选)用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS 制备高纯MnCO3的工艺流程如下: 已知:MnO2是一种两性氧化物;25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题:(4)净化时需先加入的试剂X为 H2O2 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH, 则pH的理论最小值为 4.9 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5mol·L-1时,可认 为该离子沉淀完全)。
解析 (4)为除尽Fe2+,可加入H2O2将其氧化为Fe3+。由题表中相关物质的Ksp可 知,Fe3+完全沉淀需要的pH比Al3+完全沉淀所需pH小,溶液pH只需达到Al3+完 全沉淀所需pH即可;设Al3+恰好完全沉淀时溶液中OH-浓度为x mol·L-1,则1.0× 10-5×x3=1×10-32.3,x=10-9.1,pOH=9.1,pH=14-9.1=4.9。
第5讲 难溶电解质的溶解平衡
一、沉淀溶解平衡及其应用
1.溶解度(1)定义:在一定温度下,某固体物质在100 g溶剂中形成 饱和溶液 时,溶解 的溶质质量为该物质在该温度下的溶解度,用S表示。(2)溶解度与溶解性的关系20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系。
(3)固体物质的溶解度的变化规律:绝大多数固体物质的溶解度随温度的 升高而 增大 ,如Na2SO4;少数固体物质的溶解度随温度的改变变化不大, 如NaCl;个别固体物质的溶解度随温度的升高而减小,如 Ca(OH)2 。
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 溶液中的溶质 (3)溶解平衡的特点(同其他化学平衡):逆、等、定、动、变。
3.影响沉淀溶解平衡的因素(1)主要因素:难溶电解质本身的性质。(2)外界因素a.浓度(Ksp不变)ⅰ.加水稀释,平衡向 溶解的方向 移动;ⅱ.向平衡体系中加入含有难溶物可电离出的离子的强电解质,平衡向 沉淀的 方向 移动;ⅲ.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 溶解的方向 移动。
b.沉淀剂法例如:用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为 H2S+Cu2+ CuS↓+2H+ 。(2)沉淀的溶解a.酸溶解法
例如:CaCO3溶于盐酸,离子方程式为 CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑ 。b.盐溶解法例如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为 Mg(OH)2+2N Mg2++2NH3·H2O 。
c.配位溶解法例如:AgCl溶于氨水,离子方程式为 AgCl+2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O 。(3)沉淀的转化a.实质: 沉淀溶解平衡 的移动(沉淀的溶解度差别越 大 ,越容易转
化)。例如:AgNO3溶液 AgCl(白色沉淀) AgBr(浅黄色沉淀) AgI(黄色沉淀) Ag2S(黑色沉淀)。
1.溶度积和离子积以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)为例。
二、溶度积常数及其应用
2.Ksp的影响因素Ksp只受 温度 影响,与其他外界条件无关。绝大多数难溶电解质的溶解是 吸热 过程,升高温度,平衡向 溶解 方向移动,Ksp 增大 。
3.使用Ksp的意义对于相同类型的物质,Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中 溶解能力 的 大小,也反映了该物质在溶液中形成沉淀的难易程度。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)沉淀达到溶解平衡状态,溶液中各离子浓度一定相等 ( )(2)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动 ( )(3)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度 ( )(4)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故Ksp(AgI)
✕
✕
√
√
(6)Ksp(AB2)
✕
√
✕
✕
2.对于AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0,改变外界条件,请将影响平衡的结果填入下表:
正向
增大
增大
增大
正向
不变
不变
不变
逆向
增大
减小
不变
逆向
减小
增大
不变
正向
减小
增大
不变
3.在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用 Ag+与Cr 生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为 2.0×10-5 mol·L-1,此时溶液中 c(Cr )等于 5.0×10-3 mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)
已知:常温下Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11,Ksp[Fe(OH)2]=2.2×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33。(1)写出在该酸性废液中通入空气时发生的反应的离子方程式: 4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O ,使用空气的优点是 耗费少且无污染 。(2)常温下,在pH=5的溶液中Fe3+存在的最大浓度为 3.5×10-11 mol·L-1 。(3)有人利用氨水调节溶液pH,在pH=5时将Fe(OH)3沉淀出来,此时可能混有的 杂质是 Al(OH)3 (填化学式,下同),用 NaOH溶液 可将其除去。
名师点拨常见离子沉淀先后顺序向溶液中加入沉淀剂,当有多种沉淀生成时,哪种沉淀的溶解度最小(当各种 沉淀的Ksp表达式相同时,Ksp越小,沉淀的溶解度越小),则最先生成该沉淀。如:(1)向含等浓度Cl-、Br-、I-的混合液中加入AgNO3溶液,最先生成的沉淀是AgI;(2)向含等浓度C 、OH-、S2-的混合液中加入CuSO4溶液,最先生成的沉淀是CuS;(3)含有Fe2+、Fe3+、Zn2+的溶液调节pH,最先生成的沉淀是Fe(OH)3;(4)向Mg(HCO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,生成的沉淀是Mg(OH)2。
题组训练题组一 沉淀溶解平衡及其影响因素
D
A
3.(2020安徽芜湖检测)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:①酸性KMnO4溶液,②NaOH溶液,③ZnO,④H2O2溶液,⑤Zn,⑥Fe,⑦AgNO3,⑧Ag2SO4。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.可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性
题组二 沉淀溶解平衡的应用
A
解析 用酸性KMnO4溶液氧化Fe2+时,会引入K+、Mn2+等新的杂质,这些离子 在后续反应中难以除去,影响生产,A错误。
4.已知:25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。(1)医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸 酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因 是(用溶解平衡原理解释) 对于平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+S (aq),H+不会 使Ba2+或S 的浓度减小,平衡不会向溶解的方向移动 。万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液给患者洗胃,如 果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为 2×10-10 mol·L-1。
(2)长期使用的锅炉需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率。水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后 用酸除去。①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为 CaSO4(s)+C (aq) CaCO3(s)+S (aq) 。②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理: CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3溶液后,C 与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,Ca2+浓度减小,使CaSO4的沉淀溶解 平衡向溶解方向移动 。
考点二 溶度积常数及其应用典例探究例 (2020河北衡水模拟)某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡FeR(s) Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.可以通过升温实现由a点到c点B.b点对应的Ksp等于a点对应的KspC.d点可能有沉淀生成D.该温度下,Ksp=4×10-18
B
解析 升高温度,Fe2+和R2-的浓度同时增大,A错误;曲线上的点,均为平衡点, 温度不变,Ksp不变,B正确;d点相对于平衡点a点,c(Fe2+)相同,c(R2-)小于a点,没有 沉淀生成,C错误;选a点或b点计算,Ksp(FeR)=2×10-18,D错误。
名师点拨有关沉淀溶解平衡图像题目的解题策略(1)曲线上的任意一点,都代表指定温度下的饱和溶液,由对应的离子浓度可 求Ksp。(2)根据纵坐标、横坐标表示的含义,判断曲线外的点的溶液处于过饱和状态 还是不饱和状态。(3)比较Qc与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。(4)涉及Qc的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此 计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
题组训练题组一 沉淀溶解平衡曲线的理解与应用
1.(2020河南洛阳模拟)已知:常温下,Ksp(BaCrO4)≈1.0×10-10。有关溶度积的曲 线如图所示。下列推断正确的是 ( )A.升温可使c点迁移到b点B.b点溶度积大于c点C.a=1.0×10-5D.蒸发d点溶液可迁移到b点
C
2.(2020广西桂林模拟)溶洞的形成与碳酸钙的溶解平衡有关。下图是碳酸钙 (CaCO3)在25 ℃和100 ℃两种情况下,在水中的沉淀溶解平衡曲线。下列有 关说法正确的是 ( )
C
下列有关说法不正确的是 ( )A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2.125×1021D.无法利用Ca(OH)2制备NaOH
题组二 与Ksp有关的计算
3.(2020陕西宝鸡模拟)常温下,有关物质的溶度积如表所示。
D
4.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C )=10-3 mol·L-1,则Ca2+是否沉淀完全? 是 (填“是”或“否”)。[已知c(Ca2+)≤10-5 mol·L-1时可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.96×10-9](2)已知:25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围 如下:
25 ℃时,在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液的颜色为 蓝色 。(3)向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,生 成沉淀。已知该温度下AgCl的Ksp=1.0×10-10,忽略溶液的体积变化,请计算:①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)= 1.0×10-7 mol·L-1 。②完全沉淀后,溶液中pH= 2 。③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1的盐酸,是否有白 色沉淀生成? 否 (填“是”或“否”)。
1.(2019课标Ⅱ,12,6分)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)
解析 CdS在水中达到溶解平衡时Cd2+、S2-浓度相等,可求出一定温度下CdS 在水中的溶解度,A项正确;m、p、n为同一温度下的CdS的溶解平衡状态,三 点的Ksp相等,B项错误;向m点溶液中加入Na2S,S2-浓度增大,但Ksp不变,则溶液 组成由m沿T1时的平衡曲线向p方向移动,C项正确;温度降低,Ksp减小,q沿qp线 向p方向移动,D项正确。
2.(2018课标Ⅲ,12,6分)用0.100 mol·L-1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是 ( )
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)C.相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1Cl-,反应终点c移到aD.相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1Br-,反应终点c向b方向移动
C
解析 A项,根据滴定曲线知,当加入25 mL AgNO3溶液时达到反应终点,此时 c(Cl-)≈1×10-5mol·L-1,Ag+沉淀完全,则c(Ag+)=1×10-5mol·L-1,故Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),数量级为10-10,正确;B项,由溶度积常数的定义知,曲线上各点满足Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),正确;C项,相同条件下,若改为0.040 0 mol·L-1 Cl-,达到反应终点时c(Cl-)不变,消耗V(AgNO3)=20 mL,错误;D项,相同条件下,若改为0.050 0 mol·L-1 Br-,由于Ksp(AgBr)
回答下列问题:(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是 利用同 离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全 。
4.(2020山东,16节选)用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS 制备高纯MnCO3的工艺流程如下: 已知:MnO2是一种两性氧化物;25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题:(4)净化时需先加入的试剂X为 H2O2 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH, 则pH的理论最小值为 4.9 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5mol·L-1时,可认 为该离子沉淀完全)。
解析 (4)为除尽Fe2+,可加入H2O2将其氧化为Fe3+。由题表中相关物质的Ksp可 知,Fe3+完全沉淀需要的pH比Al3+完全沉淀所需pH小,溶液pH只需达到Al3+完 全沉淀所需pH即可;设Al3+恰好完全沉淀时溶液中OH-浓度为x mol·L-1,则1.0× 10-5×x3=1×10-32.3,x=10-9.1,pOH=9.1,pH=14-9.1=4.9。
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