2022版高考化学一轮复习第8章水溶液中的离子平衡第4节难溶电解质的溶解平衡课件
展开☞知识点1 难溶电解质的溶解平衡及应用
1.沉淀溶解平衡(1)含义。在一定温度下的水溶液中,当_________________的速率相等时,即建立了溶解平衡状态。
【答案】= ≠ 不变
(5)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:
(1)一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,但溶解度小的沉淀转化成溶解度稍大的沉淀也能实现。(2)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1×10-5 ml·L-1时,沉淀已经完全。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(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)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度( )
(4)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( )(5)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( )【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2.(2019·北京西城区模拟)某兴趣小组进行下列实验:①将0.1 ml·L-1 MgCl2溶液和0.5 ml·L-1 NaOH溶液等体积混合得到浊液②取少量①中浊液,滴加0.1 ml·L-1 FeCl3溶液,出现红褐色沉淀③将①中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1 ml·L-1 FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色沉淀④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解
☞知识点2 溶度积常数及其应用
cm(An+)·cn(Bm-)
2.影响Ksp的因素(1)内因:难溶物质本身的性质,这是决定因素。(2)外因:①浓度:加水稀释,平衡向______方向移动,但Ksp________。②温度:绝大多数难溶盐的溶解是______过程,升高温度,平衡向______方向移动,Ksp______。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。
(1)溶解平衡一般是吸热的,温度升高平衡右移,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。(2)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沉淀的难易。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度( )(2)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1.0×10-5ml·L-1时,沉淀已经完全( )(3)常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变( )
(4)常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小( )(5)溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高,Ksp增大( )【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
突破 溶度积常数的应用与计算1.25 ℃时,Ksp(FeS)=6.3×10-18ml2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36 ml2·L-2,Ksp(ZnS)=1.3×10-24ml2·L-2。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1.3×10-36ml·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
2.(2020·安徽江淮十校联考)高纯碳酸锰在电子工业中有着重要的应用,湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2,含有少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰的流程如下。其中除杂过程包括:①向浸出液中加入一定量的试剂X,调节浸出液的pH为3.5~5.5;②再加入一定量的软锰矿和双氧水,过滤;③……下列说法正确的是(已知室温下:Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-34,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)( )
A.浸出时加入植物粉的作用是作为还原剂B.除杂过程中调节浸出液的pH为3.5~5.5可完全除去Fe、Al、Mg等杂质C.试剂X可以是MnO、MnO2、MnCO3等物质D.为提高沉淀MnCO3步骤的速率可以持续升高温度
【答案】A【解析】根据Ksp可知,pH为3.5~5.5不能完全除去镁离子,B错误;二氧化锰不能与酸反应,无法调节pH,C错误;碳酸氢铵不稳定,受热易分解,故不能温度太高,D错误。
☞核心素养19 沉淀溶解平衡图像分析
沉淀溶解平衡图像分析在近几年的高考中出现的频率比较高,一般作为选择题的最后一道试题,有一定难度,考查学生对图像的分析能力与对沉淀溶解平衡原理的掌握。
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,都是相应温度下恰好生成沉淀时的离子浓度,同一温度下有相同的Ksp。曲线上方的任何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。
A.曲线Ⅰ表示MnS的沉淀溶解平衡曲线B.升高温度,曲线Ⅱ上的c点可沿虚线平移至d点
D.向b点溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由b点沿Ⅰ线向a点方向移动【答案】B
(1)明确图像中纵、横坐标的含义。(2)理解图像中线上的点、线外点的含义。(3)抓住Ksp的特点,可根据Ksp公式计算其他值,也可与Qc比较大小,判断溶液中有无沉淀析出。
1.已知25 ℃时,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 ml·L-1 Na2SO4溶液,下列叙述正确的是( )
2.某温度时,可用K2S沉淀Cu2+、Mn2+、Zn2+三种离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c(S2-)与lg c(M2+)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.三种离子对应的硫化物中Ksp(CuS)最小,约为1×10-20ml2·L-2B.向MnS的悬浊液中加入少量水,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,c(S2-)增大C.可用MnS除去MnCl2溶液中混有的少量杂质ZnCl2
D.向浓度均为1×10-5ml·L-1的Cu2+、Zn2+、Mn2+混合溶液中逐滴加入1×10-4ml·L-1的Na2S溶液,Zn2+先沉淀【答案】C【解析】向横坐标作一垂线,与三条斜线相交,此时c(S2-)相同,而c(Cu2+)<c(Zn2+)<c(Mn2+),可判断CuS的Ksp最小。取CuS线与横坐标交点,可知此时c(S2-)=10-10 ml·L-1,c(Cu2+)=10-25ml·L-1,Ksp(CuS)=10-35ml2·L-2,A错误;向MnS悬浊液中加水,促进溶解,溶解平衡正向移动,但依然是MnS的饱和溶液,c(S2-)不变,B错误;因为Ksp(ZnS)<Ksp(MnS),加入MnS将ZnCl2转化成溶解度更小的ZnS,ZnS和过量的MnS固体过滤除去,C正确;因Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)<Ksp(MnS),所以Cu2+先沉淀,D错误。
A.Ksp(Ag2SeO3)的数量级为10-10B.d点对应的AgBr溶液为不饱和溶液C.所用AgNO3溶液的浓度为10-3 ml/L
4.(2020·山东实验中学诊断)25 ℃时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子的物质的量浓度的负对数[-lgc(M2+)与溶液pH的变化关系如图所示,已知该温度下Ksp[Cu(OH)2]
C.向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,可转化为Y点对应的溶液D.除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入适量CuO【答案】A【解析】该温度下,Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],则c(Fe2+)>c(Cu2+),离子浓度越大,-lgc(M2+)值越小,则b线表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系,由图像可知,pH=8时,-lgc(Fe2+)=3.1,Ksp[Fe(OH)2]=10-3.1×(10-6)2=10-15.1,A正确;
1.(高考组合题)下列说法错误的是( )A.(2019·江苏卷)向浓度均为0.05 ml·L-1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,说明Ksp(AgI)>Ksp(AgCl)B.(2019·全国卷Ⅱ)向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀:3Mg(OH)2+2FeCl3══2Fe(OH)3+3MgCl2C.(2018·海南卷改编)某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,AgCl的溶解度减小、Ksp不变
2.(2019·全国卷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)<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
【答案】B【解析】由图像得a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度,A正确;温度升高Ksp增大,则T2>T1,图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)<Ksp(q),B错误;Ksp=c(Cd2+)·c(S2-),向m点的溶液中加入少量Na2S固体,温度不变Ksp不变,硫离子浓度增大,镉离子浓度减小,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动,C正确;Ksp=c(Cd2+)·c(S2-),是吸热过程,降低温度平衡逆向进行,饱和溶液中离子浓度减小,Ksp减小,温度降低时,q点的饱和溶液的组成由qp线向p方向移动,D正确。
3.(2018·全国卷Ⅲ)用0.100 ml·L-1 AgNO3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
【答案】C【解析】到达滴定终点时-lgc(Cl-)约为5,c(Cl-)=c(Ag+)=1×10-5ml·L-1,所以Ksp(AgCl)=c(Cl-)·c(Ag+)=10-10,A正确;曲线上各点均是AgCl的饱和溶液,均满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),B正确;将溶液改为50 mL 0.040 0 ml·L-1的Cl-溶液,此时溶液中的n(Cl-)是原来的0.8倍,所以滴定终点需要加入的n(AgNO3)也是原来的0.8倍,因此应该由c点的25 mL变为25 mL×0.8=20 mL,而a点对应的是15 mL,C错误;
因为Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),将溶液改为0.050 0 ml·L-1的Br-溶液,即将溶液中的Cl-换为等物质的量的Br-,因为Ag+、Cl-或Br-都是按物质的量比1∶1沉淀的,所以滴定终点的横坐标不变,但因为AgBr更难溶,所以终点时,c(Br-)应该比终点时c(Cl-)更小,所以有可能由c点变为b点,D正确。
4.(2020·全国卷Ⅲ)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
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:(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是_____________________。为回收金属,用稀硫酸将“滤液①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式____________________________。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是_______________________。(3)“转化”中可替代H2O2的物质是________________________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,即“滤液③”中可能含有的杂质离子为____________。(4)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 ml·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是________________。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式________________。(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是____________________________。
【解析】由工艺流程分析可得,向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸,可除去油脂,并发生反应2Al+2NaOH+2H2O══2NaAlO2+3H2↑、2Al2O3+4NaOH══4NaAlO2+2H2O。将Al及其氧化物溶解,得到的滤液①含有NaAlO2,滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质,加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的滤液②,Fe2+经H2O2氧化为Fe3+后,加入NaOH调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,再控制pH浓缩结晶得到硫酸镍的晶体。
5.(2019·全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 ml·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:(1)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为________~6之间。
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