人教版新高考化学一轮复习课件--沉淀溶解平衡

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1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化。2.了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用。3.能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。
1.本节的主要考查内容有:(1)溶解平衡的建立和平衡的移动;(2)结合图像,考查溶度积的应用及其影响因素;(3)沉淀反应在生产、科研、环保中的应用。题型以选择题、填空题为主,难度较大。2.沉淀溶解平衡在复习备考时,应多关注沉淀平衡常数的计算以及沉淀的转化,注意化学平衡的思想在沉淀溶解平衡中的应用等。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.溶解平衡状态(1)定义。沉淀溶解平衡状态是指在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,难溶电解质的溶解速率和沉淀速率相等的状态。例如,在一定温度下,当AgCl溶于水形成饱和溶液时,AgCl溶于水形成Ag+和Cl-的速率等于溶液中的Ag+与Cl-结合生成AgCl的速率的状态,属于溶解平衡状态。
(2)溶解平衡的建立。
①v(溶解) > v(沉淀),固体溶解;②v(溶解) = v(沉淀),溶解平衡;③v(溶解) < v(沉淀),析出晶体。(3)特点。
(4)沉淀溶解平衡的影响因素。
2.沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成。①调节pH法。如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为CuO+2H+══Cu2++H2O, Fe3++3H2O══Fe(OH)3↓+3H+。②沉淀剂法。如用Na2S沉淀Hg2+的离子方程式为Hg2++S2-══HgS↓。
(2)沉淀的溶解。①酸溶解法。如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+══Ca2++H2O+CO2↑。Cu(OH)2溶于稀硫酸,离子方程式为Cu(OH)2+2H+══Cu2++2H2O。②盐溶液溶解法。如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为
(3)沉淀的转化。①实质:沉淀溶解平衡的移动。②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。两者的溶解度差别越大,转化越容易。③应用。a.锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为
b.矿物转化:CuSO4溶液遇PbS转化为CuS,离子方程式为Cu2++PbS══CuS+Pb2+。
特别提醒(1)沉淀溶解平衡移动过程是难溶电解质溶解和沉淀的相互转化过程,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,再加入该难溶电解质对平衡无影响。(3)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部转化为沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 ml·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。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)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。(　　)(2)常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变。(　　)(3)25 ℃时,Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在Cu(NO3)2溶液中的溶解度。(　　)(4)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)和AgCl══Ag++Cl-表示的意义相同。(　　)
(5)将0.1 ml·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1 ml·L-1 CuSO4溶液,先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀,说明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小。(　　)(6)0.1 ml AgCl和0.1 ml AgI混合后加入1 L水中,所得溶液中c(Cl-)=c(I-)。(　　)(7)向AgCl的悬浊液中加入NaI溶液时,出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)(9)溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化,所以ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀。(　　)(10)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度,可以将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中,振荡,可观察到沉淀由白色变为红褐色。(　　)(11)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故Ksp(AgI)2.为研究沉淀的生成及转化,某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是(　　)。A.①浊液中存在平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq)B.②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-C.③中颜色变化说明有AgI生成D.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
2.Ksp的影响因素(1)内因:难溶物质本身的性质,这是决定因素。(2)外因。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。名师点拨(1)浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。(2)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。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)已知:Ksp(Ag2CrO4)2.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+)=0.02 ml·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0.2 ml·L-1 CuSO4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=　　　　。 
答案:(1)5　(2)6
整合建构1.沉淀生成的两大应用(1)分离离子:同一类型的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI,溶度积小的物质先析出,溶度积大的物质后析出。(2)控制溶液的pH来分离物质,如调节溶液的pH为3~4,可以除去CuSO4溶液中的铁离子。
2.沉淀溶解的四种常用方法(1)盐溶解法:加入盐溶液,与沉淀溶解平衡体系中某种离子反应生成弱电解质,从而减小离子浓度使沉淀溶解,如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液。(2)配位溶解法:加入适当的配合剂,与沉淀溶解平衡体系中的某种离子生成稳定的配合物,从而减小离子浓度使沉淀溶解,如AgCl溶于氨水。(3)氧化还原法:通过发生氧化还原反应使平衡体系中的离子浓度降低,从而使沉淀溶解,如Ag2S溶于硝酸。(4)沉淀转化溶解法:将难溶物转化为能用上述三种方法之一溶解的沉淀,然后再溶解。例如向BaSO4中加入饱和Na2CO3溶液使BaSO4转化为BaCO3,再将BaCO3溶于盐酸。
问题引领无论是沉淀溶解,还是沉淀转化,本质的原因是什么?点拨无论是沉淀溶解,还是沉淀转化,本质的原因从定性的角度来说,就是外界条件对沉淀溶解平衡的影响;从定量的角度来分析,就是Q和Ksp的相对大小问题。
训练突破1.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.②③④B.①②③C.③④⑤D.①②④⑤
解析:①碳酸钠是强碱弱酸盐,因为水解使其溶液呈碱性,加热促进水解,碱能促进油脂水解,所以热纯碱溶液洗涤油污的能力更强,应用了盐类水解原理,不符合题意;②钡离子有毒,所以可溶性的钡盐有毒,钡离子与硫酸根离子反应生成难溶于酸和水的硫酸钡,即易溶性的物质向难溶性的物质转化,所以可以用沉淀溶解平衡原理来解释;③石灰岩里难溶性的碳酸钙在水和二氧化碳的作用下转化为微溶性的碳酸氢钙,长时间反应,形成溶洞,可以用沉淀溶解平衡原理来解释;④碳酸钡能与盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水,硫酸钡与盐酸不反应,所以碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡可以,可以用沉淀溶解平衡原理来解释;⑤碳酸氢钠水解使其溶液呈碱性,硫酸铝水解使其溶液呈酸性,氢离子与氢氧根离子反应生成水,则碳酸氢钠和硫酸铝发生相互促进的水解反应,从而迅速产生二氧化碳,所以可以用盐类水解原理来解释泡沫灭火器灭火的原理,不符合题意。
(1)操作①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②的步骤包括(填操作过程):　　　　　　　　　　　　　、过滤、洗涤、干燥。 
答案:(1)过滤(2)Mg2+转化成Mg(OH)2沉淀, 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。
整合建构沉淀溶解平衡图像题的解题策略(1)沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。(2)从图像中找到数据,根据Ksp公式计算得出Ksp的值。(3)比较溶液的Q与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。(4)涉及Q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。
问题引领如何解读沉淀溶解平衡图像?点拨有关沉淀溶解平衡图像问题的思维模板。明确图像中纵、横坐标的含义→理解图像中线上的点、线外点的含义→抓住Ksp的特点,结合题目选项或问题分析判断一般来说,曲线上的点是该温度下达到沉淀溶解平衡的点,线上方或线下方的点的含义因纵、横坐标的含义以及参考线的不同而不同。对于纵、横坐标为离子浓度的图像,线上方的点为Q大于Ksp的点,线下方的点为Q小于Ksp的点;对于纵、横坐标为离子浓度负对数的图像,则正好相反。
【例题】 (2019全国Ⅱ)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)【核心素养考查点剖析】本题以“硫化镉(CdS)的沉淀溶解平衡图像”为情景命制,旨在考查考生利用沉淀溶解平衡知识,解决实际问题的能力,较好考查了考生的“变化观念与平衡思想”以及“宏观辨识与微观探析”等素养。
1.(2018全国Ⅲ)用0.100 ml·L-1 AgNO3溶液滴定50.0 mL 0.050 0 ml·L-1 Cl-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 ml·L-1 Cl-,反应终点C移到AD.相同实验条件下,若改为0.050 0 ml·L-1 Br-,反应终点C向B方向移动
解析:相同实验条件下,若改为0.040 0 ml·L-1 Cl-,恰好反应时,0.040 0 ml·L-1×50.0 mL=0.100 ml·L-1·V,V=20 mL,故反应终点横坐标应为20,C项错误;相同实验条件下,若改为0.050 0 ml·L-1 Br-,反应终点横坐标不变,由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),故反应终点纵坐标变大,故D项正确。
2.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(　　)。A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-══2CuClC.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好D.2Cu+══Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全
解析:A项,Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-),Ksp(CuCl)仅与温度有关,为方便计算,取横坐标为1时,即c(Cl-)=0.1 ml·L-1,对应的c(Cu+)约为10-6 ml·L-1,所以Ksp(CuCl)的数量级约为0.1×10-6=10-7,正确;B项,Cu2+与Cu发生反应生成Cu+,Cu+与Cl-结合生成CuCl沉淀,正确;C项,在反应Cu+Cu2++2Cl-══2CuCl中,因为Cu为固体,增加Cu的质量不能使反应速率和限度发生改变,错误;D项,在反应2Cu+══Cu2++Cu中,其平衡常数K= ,取题给图像中横坐标为1.5时对应的值,可得K值大于105,则该反应趋于完全,正确。
3.(2020广东茂名高三二模)某些难溶性铅盐可用作涂料,如秦俑彩绘中使用的铅白(PbCO3)和黄金雨中黄色的PbI2。室温下,PbCO3和PbI2在不同的溶液中分别达到溶解平衡时,-lg c(Pb2+)与-lg c( )或-lg c(I-)的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)。A.Ksp(PbCO3)的数量级为 10-14B.相同条件下,水的电离程度 P点大于Q点C.l1对应的是-lg c(Pb2+)与-lg c(I-)的关系变化D.P点溶液中加入 Na2CO3 浓溶液,可得白色沉淀