2024届高三化学高考备考一轮复习专题课件：模型认知——与Ksp相关的计算

这是一份2024届高三化学高考备考一轮复习专题课件：模型认知——与Ksp相关的计算，共3页。PPT课件主要包含了7×10-7，×10-12，4×10-4g，0×10-5，0×10-3，≤pH55，6×104等内容，欢迎下载使用。

探究点1　利用溶度积求溶液中某离子的浓度
例1 以工业炼钢污泥(主要成分为铁的氧化物,还含有CaO、SiO2、C等杂质)为原料制备脱硫剂活性Fe2O3·H2O,并用该脱硫剂处理沼气中H2S的流程如下:“除杂”:若使还原后的滤液中Ca2+完全沉淀(离子浓度小于10-6 ml·L-1),则滤液中c(F-)需大于　 　　　。[Ksp(CaF2)=1.44×10-10,Ka(HF)=3.53×10-4] 
1.2×10-2 ml·L-1
[解析]根据题意可得Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=10-6×c2(F-)=1.44×10-10, 故c(F-)=1.2×10-2 ml·L-1。
探究点2　 利用溶度积求溶液的pH
例2 已知:部分难溶化合物的相关数据如下表所示:用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为Fe3+,常温下加碱调节至pH为　　　　时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为　　　　时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 ml·L-1)。若上述过程不加H2O2,后果是　　　　　　　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
无法将Zn2+和Fe2+分离
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
变式题 (1)用低品铜矿(主要含CuS、FeO)制备Cu2O的一种工艺流程如图:“调pH”后滤液中Fe3+刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 ml·L-1认为沉淀完全),此时pH约为　　　　。[Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38] 
[解析]由Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38=c(Fe3+)×c3(OH-)=10-5×c3(OH-),则c(OH-)=10-11 ml·L-1,则pOH=-lg c(OH-)=-lg 10-11=11, 因c(OH-)×c(H+)=KW=10-14, 则c(H+)=10-3 ml·L-1,则pH=3。
变式题 (2)工业通过处理废旧钴酸锂电池正极材料(主要成分为LiCO2,含少量金属Cu等)回收C和Li。沉钴,回收C(OH)2时,向0.100 ml·L-1 CSO4溶液中滴加NaOH溶液调节pH,pH=7时开始出现C(OH)2沉淀。继续滴加NaOH溶液至pH=　　　　时,C2+沉淀完全[c(C2+)≤10-5 ml·L-1]。 
[解析]根据题意,pH=7时开始出现C(OH)2沉淀,可得Ksp=c(C2+)×c2(OH-)=0.1×(10-7)2=10-15;则C2+沉淀完全时,Ksp=10-5×c2(OH-)=10-15,c(OH-)=10-5 ml·L-1,c(H+)=10-9 ml·L-1, 故pH=9。
探究点3　 利用溶度积判断沉淀的生成
例3 将等体积的4×10-3 ml·L-1的AgNO3和4×10-3 ml·L-1 K2CrO4溶液混合,有无Ag2CrO4沉淀产生?[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12]
变式题 等体积混合0.2 ml·L-1的AgNO3和0.2 ml·L-1的CH3COONa溶液,是否会生成CH3COOAg沉淀?(已知CH3COOAg的Ksp为2.3×10-3)
探究点4　 利用溶度积求沉淀转化反应的平衡常数
(1)生成BaMO4的离子方程式为 　　　　　　　　。 
探究点5　 溶度积与溶解度的相互计算
例5 已知某温度下,Ag2CrO4(相对分子质量为332)的溶解度S=4.349 2×10-3 g,计算Ag2CrO4的Ksp=　　　　。 
变式题 (1)已知常温下CaCO3的Ksp=2.9×10-9,则该温度下CaCO3的溶解度S=　 　　　。
探究点6　 沉淀先后的计算与判断
例6 已知:25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=7.0×10-31,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。在溶液中有浓度均为0.01 ml·L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,当向其中滴加氢氧化钠溶液时,最先沉淀的离子是 (　 )A.Fe3+ B.Cr3+C.Zn2+ D.Mg2+
变式题 磷酸铁对热稳定,较易循环利用,可用于农药、电动汽车电池电极材料。常温下,Ksp(FePO4)=1.3×10-22,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,下列说法错误的是 (　 )A.常温下,在FePO4悬浊液中加入NaOH溶液,FePO4沉淀可以转化为Fe(OH)3沉淀B.常温下要除去FeCl2溶液混有的FeCl3,可通过加入NaClO溶液调节溶液的pH为4,然后过滤,即可除去Fe3+C.分别缓慢地向浓度为0.01 ml·L-1的FeCl3 溶液中滴加0.01 ml·L-1的Na3PO4溶液和NaOH溶液,先产生的沉淀是FePO4沉淀D.磷酸铁可用于电动汽车电极材料,是因为其对热稳定,较易循环利用
探究点7　外加溶液稀释后的计算
例7 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-1Na2SO4溶液,通过计算判断是否有沉淀生成? 
变式题 已知:草酸钙的Ksp=4.0×10-8,碳酸钙的Ksp=2.5×10-9。25 ℃时向20 mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入1.0×10-3 ml·L-1的草酸钾溶液20 mL,　　　　(填“能”或“不能”)产生沉淀。 
探究点一 利用溶度积求溶液中某离子的浓度
1.甲烷重整可选氧化物NiO-Al2O3作为催化剂。工业上常用Ni(NO3)2、Al(NO3)3混合液加入氨水调节pH=12(常温),然后将浊液高压恒温放置及煅烧等操作制备。加入氨水调节pH=12时,c(Ni2+)为　　　　　　　(已知:Ksp[Ni(OH)2]=5×10-16)。 
5×10-12 ml·L-1
3.碳酸锰(MnCO3)是制造电信器材软磁铁氧体、合成二氧化锰和制造其他锰盐的原料,也用作脱硫的催化剂,瓷釉、涂料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示:其中,还原焙烧主反应为2MnO2+C 2MnO+CO2↑。根据要求回答问题:加入Na2S可以除去Pb2+、Al3+等离子。已知Ksp(PbS)=1×10-28,Ksp(MnS)=1×10-9.6,当溶液中c(Pb2+)=1×10-5 ml·L-1时,溶液中c(Mn2+)应不大于　　　　　　　。 
1×1013.4 ml·L-1
[解析]软锰矿粉中加入木炭焙烧,Fe2O3转化为Fe,CaCO3分解为CaO,根据题意MnO2转化为MnO,加入硫酸浸取,Fe、MnO得到相应的硫酸盐,CaO转化为微溶物CaSO4,过滤得到的滤液中主要含有Fe2+、Mn2+等阳离子,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,再加入10%NaOH溶液调节pH生成Fe(OH)3沉淀,过滤后向滤液中加入Na2S除去重金属离子,过滤后加入碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀,分离烘干得到成品。Ksp(PbS)=1×10-28,当溶液中c(Pb2+)=1×10-5 ml·L-1时,c(S2-)=1×10-23 ml·L-1;而Ksp(MnS)=1×10-9.6,要使Mn2+不形成MnS沉淀,则c(S2-)·c(Mn2+)<1×10-9.6,故c(Mn2+)<1×1013.4 ml·L-1。
4.氧化锌是一种常用的化学添加剂,广泛应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、油漆涂料等产品的制作中。提纯含SiO2、FeO、MnO、NiO等杂质的氧化锌的工艺流程如下:常温下,若“浸出液”中c(Zn2+)=1.0 ml·L-1,“调pH”的范围是　　　 　[已知Fe(OH)3、Zn(OH)2、Ni(OH)2的Ksp分别为1.0×10-38、1.0×10-17、1.0×10-16]。 
探究点二 利用溶度积求溶液的pH
[解析]由流程图可知,“调pH”是为了使氧化生成的Fe3+完全沉淀而除去且Zn2+、Ni2+尚未沉淀,c(Fe3+)≤1.0×10-5 ml·L-1时Fe3+完全沉淀,由Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=1.0×10-38,得Fe3+完全沉淀时,c(OH-)≥1.0×10-11 ml·L-1,即c(H+)≤1.0×10-3 ml·L-1,pH≥3;Zn2+尚未沉淀,即c(Zn2+)·c2(OH-)<1.0×10-17,将c(Zn2+)=1.0 ml·L-1代入得c(OH-)<1.0×10-8.5 ml·L-1,即c(H+)>1.0×10-5.5 ml·L-1,pH<5.5。
5.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:
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　　　　　。 
0.01×(107.2-14)2 [或10-5×(108.7-14)2]　
[解析]根据Ni2+开始沉淀时的pH为7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=0.01×(107.2-14)2;根据Ni2+完全沉淀时的pH为8.7,也可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=10-5×(108.7-14)2。“调pH”是为了使Fe3+沉淀完全,根据Fe3+完全沉淀时的pH为3.2可知,pH≥3.2;同时不能使Ni2+沉淀,则Q[Ni(OH)2]10-6.2 ml·L-1,pH<6.2,则“调pH”控制的pH范围是3.2~6.2。
6.工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产重铬酸钾(K2Cr2O7)再得Cr3+的工艺流程如图所示:上述流程中K2Cr2O7发生氧化还原反应后所得溶液中除含有Cr3+外,还含有一定浓度的Fe3+杂质,可通过加碱调pH的方法使两者转化为沉淀。已知c(Cr3+)=3×10-5 ml·L-1,则当溶液中开始析出Cr(OH)3沉淀时Fe3+是否沉淀完全?　　 (填“是”或“否”) {已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}。 
探究点三 利用溶度积判断沉淀的生成
7. Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如图所示。若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 ml·L-1,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+)=1.0×10-5 ml·L-1,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1.3×10-22、1.0×10-24。 
8. 硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)是生产硫酸的工业废渣,其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红和(NH4)2SO4晶体的一种工艺流程如图 (生产过程中所加试剂均足量)。回答下列问题:已知:室温下,FeCO3达到沉淀溶解平衡时,溶液的pH为8,c(Fe2+)为1.0×10-5 ml·L-1。试通过简单计算说明在室温下,上述流程中所得FeCO3固体中是否混有Fe(OH)2:　 {Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17}。
溶液中c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5× (1×10-6)2=1.0×10-17探究点四 利用溶度积求沉淀转化反应的平衡常数
11. 溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示。下列说法正确的是 (　 )A.溴酸银的溶解是放热过程 B.温度升高时溴酸银溶解速度减慢C.60 ℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用蒸发结晶的方法提纯
探究点五 溶度积与溶解度的相互计算
12.某温度下,Ca(OH)2的溶解度为0.74 g,其饱和溶液密度设为1 g·mL-1,则OH-的物质的量浓度为　　　　　　,溶度积Ksp[Ca(OH)2]为　 。
[解析] 0.74 g Ca(OH)2为0.01 ml, n(Ca2+)=0.01 ml, n(OH-)=0.02 ml,溶液体积约为100 mL, 即0.1 L,则c(OH-)=0.2 ml·L-1,c(Ca2+)=0.1 ml·L-1,溶度积Ksp[Ca(OH)2]=0.1×0.22=4.0×10-3。
13.某温度下,AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知:pAg=-lg c(Ag+),pX=-lg c(X-),X代表Cl、Br、I,a、b、c三点的横纵坐标分别相等。下列说法错误的是 (　 )A.b点对应的横坐标的数值为6.5B.向等浓度的NaBr、NaI的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液,先生成AgI沉淀C.n点可析出AgBr沉淀D.向a点所在曲线对应溶液中加入少量NaCl固体,可使溶液组成由a点向m点方向移动
探究点六 沉淀先后的计算与判断