2022高考化学人教版一轮复习课件：第八单元　第4节　难溶电解质的溶解平衡

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知识梳理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,沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。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+和Cl-结合生成AgCl的速率的状态,属于沉淀溶解平衡状态。
(2)溶解平衡的建立。固体溶质 溶液中的溶质 
①v(溶解)>v(沉淀),固体溶解②v(溶解)=v(沉淀),溶解平衡③v(溶解)c(H+)D.相同条件下,若用等浓度等体积的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,则反应终点c向上移动
解析 向10 mL 0.10 ml·L-1 CuCl2溶液中滴加0.10 ml·L-1的Na2S溶液,发生反应的离子方程式为Cu2++S2-==CuS↓,Cu2+单独存在或S2-单独存在均会水解,水解促进水的电离,b点溶液中滴加Na2S溶液的体积是10 mL,此时恰好生成CuS沉淀,CuS存在沉淀溶解平衡CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq),结合图像和溶度积常数分析解答。
该温度下,平衡时c(Cu2+)=c(S2-)=10-17.7 ml·L-1,Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10-17.7 ml·L-1×10-17.7 ml·L-1=10-35.4,故数量级为10-36,A正确;a点为CuCl2溶液和NaCl的混合溶液,生成了CuS沉淀,c(Na+)>2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],B正确;d点溶液是Na2S和NaCl的混合溶液,硫离子水解使溶液显碱性,c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+),C正确;相同实验条件下,改用0.1 ml·L-1的ZnCl2溶液,Ksp(ZnS)=1.6×10-24>Ksp(CuS),锌离子浓度大于铜离子浓度,消耗硫化钠溶液体积10 mL,图中反应终点c点向b点方向移动,D错误。
考向2　溶度积常数及其应用【典例2】 (1)(2020山东化学,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:①净化时需先加入的试剂X为　　　　　　　(填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为　　　　　　　　　(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。 ②碳化过程中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)(2020江苏化学,19节选)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。其主要实验流程如下:
铁泥→酸浸→还原→除杂→沉铁 α-Fe2O3除杂:向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　[Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4]。 
答案 (1)①H2O2　4.9　②Mn2++HC +NH3·H2O==MnCO3↓+N +H2O　(2)pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全
易错警示 (1)并非Ksp越小,其物质的溶解度就越小。对于阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,它们的溶解度可以直接用Ksp的大小来比较,Ksp越小,其物质的溶解度就越小;而对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质,它们的溶解度就不能直接用Ksp的大小来比较。(2)溶度积小的难溶电解质在一定条件下也能向溶度积大的难溶电解质转化。当两种难溶电解质的Ksp相差不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可由溶度积小的难溶电解质向溶度积大的难溶电解质转化。
对点演练2(2020全国3,27节选)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时和完全沉淀时的pH如下表所示:
回答下列问题:(1)“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　　　　。 (2)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　　　　。 
答案 (1)O2或空气　Fe3+(2)0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2]　3.2~6.2
解析 (1)加H2O2溶液“转化”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,替代起氧化作用的H2O2溶液的可以为O2或空气,这样既能将Fe2+氧化,又不引进新杂质。由于Fe2+开始沉淀、沉淀完全时的pH与Ni2+的相近,所以若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,则“调pH”得到Fe(OH)3沉淀,Fe2+与Ni2+一起存在于溶液中,通过“转化”(氧化)使Fe2+转变为Fe3+而被沉淀出来,则滤液③中可能的杂质离子为氧化得到的Fe3+。
(2)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应大于3.2;同时不能使Ni2+沉淀,则c(Ni2+)·c2(OH-)Ksp。(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Qcc(OH-)>c(H+)
解析 Ka(HA)= ,当c(A-)=c(HA)时,Ka(HA)=c(H+),则Ka(HA)在10-3.0~10-3.5之间,Ka(HA)的数量级为10-4,A项错误;根据图像可知,当溶液中c(B-)=c(HB)时溶液呈酸性,要使溶液呈中性,则溶液中应是c(B-)>c(HB),B项错误;根据图像可知,当溶液中酸分子的浓度等于酸电离产生的阴离子浓度时,溶液的pH大小关系为HAc(B-);由于溶液中c(B-)=c(HB)时,溶液呈酸性,又根据选项C分析可知酸性:HA>HB,可见等浓度的HB和NaA的混合溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),故该溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A-)>c(B-)>c(H+)>c(OH-),D项错误。
【典例2】 室温下,用0.1 ml·L-1的NaOH溶液分别滴定20 mL 0.1 ml·L-1的HA和HB溶液,溶液pH随加入NaOH溶液的体积变化曲线如图所示,下列判断错误的是(　　)A.水的电离度:c点溶液>纯水>b点溶液B.电离常数:Ka(HA)c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
解析c点为完全中和生成的盐溶液,根据起始pH可知,两种酸均为弱酸,且HA的酸性更弱,故c点为强碱弱酸盐溶液,水解促进水的电离,b点不完全中和,酸过量,酸的电离抑制水的电离,水的电离程度减小,故水的电离度:c点溶液>纯水>b点溶液,选项A正确;由图中曲线可知,HA的酸性更弱,则电离常数:Ka(HA)c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-),选项D正确。答案C
【典例3】 25 ℃时,用Na2S、(NH4)2S等沉淀Cu2+、Zn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)关系如下图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)B.25 ℃时,Ksp(CuS)约为1×10-35C.向100 mL浓度均为1×10-5 ml·L-1 Zn2+、Cu2+的混合溶液中逐滴加入1×10-4 ml·L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀D.(NH4)2S溶液中:c(N )+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)+c(HS-)
解析硫化钠溶液中的物料守恒为2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)=c(Na+),A项错误;在25 ℃时CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq),Ksp(CuS)=c(Cu2+)×c(S2-)=10-25×10-10=10-35,B项正确;依据图像可知,CuS的Ksp较小,对于化合物构型相同的物质来说,Ksp越小,形成沉淀需要的离子浓度越小,故CuS更难溶,首先出现的沉淀是CuS,即Cu2+先沉淀,C项正确;对于(NH4)2S溶液,根据电荷守恒可得c(N )+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)+c(HS-),D项正确。答案A
【典例4】 H3AsO4水溶液中含砷的各微粒的分布分数(平衡时某微粒的浓度占各微粒浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示(已知pKa=-lgKa),下列说法正确的是(　　)
A.H3AsO4溶液pKa2为溶液显碱性C.常温下,m点对应溶液中由水电离出的OH-浓度为10-11.5 ml·L-1D.n点对应溶液中,离子浓度关系为c(HAs )=c(H2As )>c(OH-)=c(H+)
方法规律一、一强一弱溶液稀释的图像1.相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
2.相同体积、相同pH的盐酸、醋酸
3.pH与稀释倍数的线性关系
二、KW和Ksp曲线1.曲线型
2.直线型(pM-pR曲线)pM为阳离子浓度的负对数,pR为阴离子浓度的负对数
①直线AB上的点对应的溶液中:c(M2+)=c(R2-);②溶度积:CaSO4>CaCO3>MnCO3;③X点对于CaSO4来说要析出沉淀,对于CaCO3来说是不饱和溶液,能继续溶解CaCO3;④Y点:c(S )>c(Ca2+),二者浓度的乘积等于10-5;Z点:c(C )