高中化学人教版 (新课标)选修5 有机化学基础第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法第1课时当堂达标检测题

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第1课时 难溶电解质的溶解平衡
[目标要求] 1.学会用平衡移动原理分析生成沉淀的离子反应进行的方向及反应进行的程度。2.了解溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向。
一、Ag＋和Cl－的反应真能进行到底吗？
1．生成沉淀的离子反应之所以能够发生的原因
生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度小。
尽管生成物的溶解度很小，但不会等于0。
2．溶解平衡的建立
以AgCl溶解为例：
从固体溶解平衡的角度，AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl的表面溶于水中；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面正、负离子的吸引，回到AgCl的表面析出——沉淀。
溶解平衡：在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即得到AgCl的饱和溶液，如AgCl沉淀体系中的溶解平衡可表示为AgCl(s)溶解
沉淀
Cl－(aq)＋Ag＋(aq)。由于沉淀、溶解之间的这种动态平衡的存在，决定了Ag＋和Cl－的反应不能进行到底。
3．生成难溶电解质的离子反应的限度
不同电解质在水中的溶解度差别很大，例如AgCl和AgNO3；但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限，习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说，0.01 g是很小的，因此一般情况下，相当量的离子互相反应生成难溶电解
质，可以认为反应完全了。
化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 ml·L－1时，沉淀就达完全。
二、溶度积
1．表达式
对于下列沉淀溶解平衡：
MmAn(s)
mMn＋(aq)＋nAm－(aq)
Ksp＝[c(Mn＋)]m·[c(Am－)]n。
2．意义
Ksp表示难溶电解质在溶液中的溶解能力。
3．规则
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断在给定条件下沉淀能否生成或溶解：
Qc>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出；
Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；
Qc知识点一 沉淀的溶解平衡
1．对“AgCl(s)
Ag＋(aq)＋Cl－(aq)”的理解正确的是( )
①说明AgCl没有完全电离，AgCl是弱电解质
②说明溶解的AgCl已完全电离，是强电解质
③说明Cl－与Ag＋的反应不能完全进行到底
④说明Cl－与Ag＋的反应可以完全进行到底
A．③④ B．③ C．①③ D．②④
答案 B
解析 关于沉淀平衡的表达式，其完整的书写形式为
AgCl(s)
AgCl(aq)===Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，故对于难溶物质来说，是先溶解，再电离。
2．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等
B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解
答案 B
3．现向含AgBr的饱和溶液中：
(1)加入固体AgNO3，则c(Ag＋)________(填“变大”、“变小”或“不变”，下同)；
(2)加入更多的AgBr固体，则c(Ag＋)________；
(3)加入AgCl固体，则c(Br－)________，c(Ag＋)________；
(4)加入Na2S固体，则c(Br－)________，c(Ag＋)________。
答案 (1)变大 (2)不变 (3)变小 变大 (4)变大 变小
解析 本题考查了难溶电解质溶解平衡的影响因素。
(1)向AgBr饱和溶液中加入AgNO3，溶解平衡逆向移动，但c(Ag＋)增大；
(2)加入AgBr固体，对溶解平衡无影响，c(Ag＋)不变。
(3)因AgCl溶解度大于AgBr，加入AgCl固体时，c(Ag＋)增大，溶解平衡向左移动，c(Br－)变小。
(4)因Ag2S溶解度小于AgBr，加入Na2S固体时，生成Ag2S，溶解平衡向右移动，c(Br－)增大，但c(Ag＋)减小。
知识点二 溶度积
4．已知：25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp[MgF2]＝7.42×10－11 。下列说法正确的是( )
A．25℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大
B．25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大
C．25℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 ml·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 ml·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D．25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后， Mg(OH)2不可能转化为MgF2
答案 B
解析 Mg(OH)2与MgF2均为AB2型难溶电解质，故Ksp越小，其溶解度越小，前者c(Mg2＋)小，A错误；因为NHeq \\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O，所以加入NH4Cl后促进Mg(OH)2的溶解平衡向右移动，c(Mg2＋)增大，B正确；Ksp只受温度的影响，25℃时，Mg(OH)2的溶度积Ksp为常数，C错误；加入NaF溶液后，若Qc＝c(Mg2＋)·[c(F－)]2>Ksp(MgF2)，则会产生MgF2沉淀，D错误。
5．在100 mL 0.01 ml·L－1 KCl溶液中，加入1 mL 0.01 ml·L－1 AgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl的Ksp＝1.8×10－10)( )
A．有AgCl沉淀析出 B．无AgCl沉淀
C．无法确定 D．有沉淀但不是AgCl
答案 A
解析 c(Ag＋)＝eq \f(0.01×1,101) ml·L－1＝9.9×10－5 ml·L－1，c(Cl－)＝eq \f(0.01×100,101) ml·L－1＝9.9×10－3 ml·L－1，所以Q c＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝9.8×10－7>1.8×10－10＝Ksp，故有AgCl沉淀析出。
6．对于难溶盐MX，其饱和溶液中M＋和X－的物质的量浓度之间的关系类似于c(H＋)·c(OH－)＝KW，存在等式c(M＋)·c(X－)＝Ksp。一定温度下，将足量的AgCl分别加入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20 mL 0.01 ml·L－1 KCl；
②30 mL 0.02 ml·L－1 CaCl2溶液；
③40 mL 0.03 ml·L－1 HCl溶液；
④10 mL蒸馏水；
⑤50 mL 0.05 ml·L－1 AgNO3溶液
A．①>②>③>④>⑤ B．④>①>③>②>⑤
C．⑤>④>②>①>③ D．④>③>⑤>②>①
答案 B
解析 AgCl(s)
Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，由于c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp，溶液中c(Cl－)或c(Ag＋)越
大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度就越小。AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag＋或Cl－的浓度有关，而与溶液的体积无关。①c(Cl－)＝0.01 ml·L－1；②c(Cl－)＝0.04 ml·L－1；③c(Cl－)＝0.03 ml·L－1；④c(Cl－)＝0 ml·L－1；⑤c(Ag＋)＝0.05 ml·L－1。Ag＋或Cl－浓度由小到大的排列顺序：④<①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序：④>①>③>②>⑤。
练基础落实
1．CaCO3在下列哪种液体中，溶解度最大( )
A．H2O B．Na2CO3溶液 C．CaCl2溶液 D．乙醇
答案 A
解析 在B、C选项的溶液中，分别含有COeq \\al(2－,3)、Ca2＋，会抑制CaCO3的溶解，而CaCO3
在乙醇中是不溶的。
2．下列说法正确的是( )
A．溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
B．溶度积常数是不受任何条件影响的常数，简称溶度积
C．可用离子积Qc判断沉淀溶解平衡进行的方向
D．所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
答案 C
解析 溶度积不是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的简单乘积，还与平衡式中化学计量数的幂指数有关，溶度积受温度的影响，不受离子浓度的影响。
3．下列属于微溶物质的是( )
A．AgCl B．BaCl2 C．CaSO4 D．Ag2S
答案 C
解析 BaCl2易溶，AgCl、Ag2S属难溶物。
4．下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是( )
A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－
C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大
D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变
答案 C
解析 难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止，但溶解速率和生成速率相等；没有绝对不溶的物质；温度越高，一般物质的溶解度越大；向AgCl沉淀中加入NaCl固体，使溶解平衡左移，AgCl的溶解度减小。
5.
已知Ag2SO4的Ksp为2.0×10－5，将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和，该过程中Ag＋和SOeq \\al(2－,4)浓度随时间变化关系如图所示[饱和Ag2SO4溶液中c(Ag＋)＝0.034 ml·L－1]。若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 ml·L－1 Na2SO4溶液，下列示意图中，能正确表示t1时刻后Ag＋和SOeq \\al(2－,4)浓度随时间变化关系的是( )
答案 B
解析 已知Ag2SO4的Ksp＝2.0×10－5＝[c(Ag＋)]2·c(SOeq \\al(2－,4))，则饱和溶液中c(SOeq \\al(2－,4))＝eq \f(Ksp,[cAg＋]2)＝eq \f(2.0×10－5,0.0342) ml·L－1＝0.017 ml·L－1，当加入100 mL 0.020 ml·L－1 Na2SO4溶液时，c(SOeq \\al(2－,4))＝＝0.018 5 ml·L－1，c(Ag＋)＝0.017 ml·L－1(此时Q c练方法技巧
6．AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8×10－10和2.0×10－12，若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度，则下面的叙述中正确的是( )
A．AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等
B．AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度
C．两者类型不同，不能由Ksp的大小直接判断溶解能力的大小
D．都是难溶盐，溶解度无意义
答案 C
解析 AgCl和Ag2CrO4阴、阳离子比类型不同，不能直接利用Ksp来比较二者溶解能力的大小，所以只有C对；其余三项叙述均错误。比较溶解度大小，若用溶度积必须是同类型，否则不能比较。
7．下列说法正确的是( )
A．在一定温度下AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数
B．AgCl的Ksp＝1.8×10－10，在任何含AgCl固体的溶液中，c(Ag＋)＝c(Cl－)且Ag＋与Cl－浓度的乘积等于1.8×10－10
C．温度一定时，当溶液中Ag＋和Cl－浓度的乘积等于Ksp值时，此溶液为AgCl的饱和溶液
D．向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大
答案 C
解析 在AgCl的饱和溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数，故A项叙述错误；只有在饱和AgCl溶液中c(Ag＋)·c(Cl－)才等于1.8×10－10，故B项叙述错误；当Qc＝Ksp，则溶液为饱和溶液，故C项叙述正确；在饱和AgCl溶液中加入盐酸只会使溶解平衡发生移动，不会影响Ksp，故D项叙述错误。
8．Mg(OH)2难溶于水，但它溶解的部分全部电离。室温下时，饱和Mg(OH)2溶液的pH＝11，若不考虑KW的变化，则该温度下Mg(OH)2的溶解度是多少？(溶液密度为1.0 g·cm－3)
答案 0.002 9 g
解析 根据Mg(OH)2(s)
Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，c(OH－)＝10－3 ml·L－1，则1 L Mg(OH)2溶液中，溶解的n[Mg(OH)2]＝1 L×eq \f(1,2)×10－3 ml·L－1＝5×10－4 ml，其质量为58 g·ml－1×5×10－4 ml＝0.029 g，再根据eq \f(S,100 g)＝可求出S＝0.002 9 g。
凡是此类题都是设溶液的体积为1 L，根据1 L溶液中溶解溶质的质量，计算溶解度。
练综合拓展
9．与c(H＋)·c(OH－)＝KW类似，FeS饱和溶液中存在：FeS(s)
Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，c(Fe2＋)·c(S2－)＝Ksp。常温下Ksp＝8.1×10－17。
(1)理论上FeS的溶解度为________________，而事实上其溶解度远大于这个数值，其原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)又知FeS饱和溶液中c(H＋)与c(S2－)之间存在以下限量关系：c2(H＋)·c(S2－)＝1.0×10－22，为了使溶液中c(Fe2＋)达到1 ml·L－1，现将适量FeS投入其饱和溶液中，应调节溶液中的c(H＋)为________________________________________________________________。
答案 (1)7.92×10－8g FeS在水中存在下列平衡：FeS(s)
Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，而Fe2＋、S2－均可以发生水解：
Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)2＋2H＋、S2－＋H2O
HS－＋OH－，使上述平衡中的c(Fe2＋)、c(S2－)降低，平衡向右移动，造成更多的FeS溶解 (2)1.11×10－3 ml·L－1
解析 (1)由FeS(s)
Fe2＋(aq)＋S2－(aq)
c(Fe2＋)＝eq \r(Ksp)＝eq \r(8.1×10－17)＝9×10－9 ml·L－1
即1 L水中可溶解9×10－9 ml的FeS
由100∶S＝1 000∶(9×10－9×88) g
所以S＝7.92×10－8 g
(2)c(Fe2＋)＝1 ml·L－1，则c(S2－)＝eq \f(Ksp,cFe2＋)＝eq \f(8.1×10－17,1) ml·L－1＝8.1×10－17 ml·L－1。又[c(H＋)]2·c(S2－)＝1.0×10－22，所以c(H＋)＝eq \r(\f(1.0×10－22,cS2－))＝eq \r(\f(1.0×10－22,8.1×10－17))＝1.11×10－3 ml·L－1。
10．已知：某温度时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.1×10－12。
试求：
(1)此温度下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度，并比较两者的大小。
(2)此温度下，在0.010 ml·L－1的AgNO3溶液中，AgCl与Ag2CrO4分别能达到的最大物质的量浓度，并比较两者的大小。
答案 (1)AgCl(s)
Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
c(AgCl)＝eq \r(KspAgCl)＝eq \r(1.8×10－10)
＝1.3×10－5 ml·L－1
Ag2CrO4(s)
2Ag＋(aq)＋CrOeq \\al(2－,4)(aq)
2x x
(2x)2·x＝Ksp
c(Ag2CrO4)＝eq \r(3,\f(KspAg2CrO4,4))＝eq \r(3,\f(1.1×10－12,4))
＝6.5×10－5 ml·L－1
所以c(AgCl)(2)在0.010 ml·L－1 AgNO3溶液中，
c(Ag＋)＝0.010 ml·L－1
AgCl(s)
Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
溶解平衡时：0.010＋x x
(0.010＋x)·x＝1.8×10－10
因为x很小，0.010＋x≈0.010
x＝1.8×10－8 ml·L－1
c(AgCl)＝1.8×10－8 ml·L－1
Ag2CrO4(s)
2Ag＋(aq)＋CrOeq \\al(2－,4)(aq)
溶解平衡时： 0.010＋2x x
(0.010＋2x)2·x＝1.1×10－12
因为x很小，0.010＋2x≈0.010
x＝1.1×10－8 ml·L－1
所以c(Ag2CrO4)＝1.1×10－8 ml·L－1
所以c(AgCl)>c(Ag2CrO4)