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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡备课课件ppt
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了溶度积常数，课堂回眸等内容，欢迎下载使用。
一、沉淀溶解平衡1.含义在一定温度下,当_____和_____速率相等时所达到的平衡状态,称为沉淀溶解平衡。
2.建立以AgCl溶解平衡为例,表达式:___________________________。
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
4.生成难溶电解质的离子反应的限度(1)25℃时,溶解性与溶解度的关系
(2)反应完全的标志一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于______________时,反应就达到完全。
1×10-5ml·L-1
【巧判断】(1)难溶电解质的溶解度为0。( )提示:×。当溶解度小于0.01g时,认为物质难溶,但溶解度不能为0。(2)等物质的量的AgNO3和NaCl混合后,溶液中不存在Ag+和Cl-。( )提示:×。难溶电解质存在溶解平衡,生成AgCl沉淀后溶液中仍然存在Ag+和Cl-。
(3)对于“AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)”, 说明AgCl部分电离,是弱电解质。( )提示:×。AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)表示的是沉淀溶解平衡,而不是电离平衡。
1.表示方法对MmAn mMn++nAm-来说Ksp=_______________。2.影响因素Ksp与难溶电解质的_____和_____有关,与浓度无关,与沉淀量无关。
cm(Mn+)·cn(Am-)
3.意义溶度积(Ksp)反映了物质在水中的_____能力。对同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)而言,Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越___。
4.应用(1)离子积:难溶电解质溶液在任意时刻离子浓度的乘积,用Q表示,如Ag2S的Q=c2(Ag+)·c(S2-)。(2)根据Q与Ksp的关系判断溶液状态:①Q>Ksp,溶液中有沉淀析出;②Q=Ksp,沉淀与溶解处于平衡状态;③Q
(3)溶度积常数Ksp只受温度的影响,温度升高Ksp增大( )提示:×。大多数难溶物的溶解度随温度的升高而增大,少数(如氢氧化钙)溶解度随温度的升高而减小。
【情境思考】某工业废水中含有Cu2+和Mg2+,经测定两种离子的浓度均为0.01 ml·L-1。向该废水中逐滴加入NaOH溶液至过量。
已知:Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。(1)较先出现的沉淀是什么?说明原因。提示:Cu(OH)2。由于Ksp[Cu(OH)2]较Ksp[Mg(OH)2]小些,所以Cu2+先沉淀。
(2)当两种沉淀共存时,溶液中 大约为多少?提示:当两种沉淀共存时,由于Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-),Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),所以 ≈8.2×108。
知识点一 沉淀溶解平衡的影响因素【重点释疑】1.难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡的区别
2.影响溶解平衡的因素
【思考·讨论】(1)对于:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0的平衡体系,改变条件:a.加热;b.加水;c.加入AgCl(s);d.加入NaCl晶体。溶解平衡怎样移动?提示:a.升高温度:平衡正向移动,溶解度增大;b.加入水:平衡正向移动;c.加入AgCl固体:平衡不移动;d.加入NaCl晶体:平衡逆向移动。
(2)在平衡体系Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)中加入少量Na2CO3固体能使c(Ca2+)减小,而使c(OH-)增大吗?提示:是。发生反应Ca2++C ====CaCO3↓,促使上述平衡向正反应方向进行,c(OH-)增大。
【案例示范】【典例】(2020·成都高二检测)除了酸以外,某些盐也能溶解沉淀。利用下表三种试剂进行实验,相关分析不正确的是( )
A.向①中加入酚酞显红色,说明物质的“不溶性”是相对的B.分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积②③均能快速彻底溶解C.①、③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N (aq) Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)D.向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动
【解题指南】解答本题要注意两点:(1)减小溶解平衡中离子浓度,可促进沉淀溶解;(2)溶解平衡是可逆的,故溶液中离子浓度不能为0。
【解析】选B。Mg(OH)2是难溶电解质,在水中有少量的溶解,而且电离出OH-,溶液显弱碱性,所以没有绝对不溶的物质,故A正确;Mg(OH)2沉淀与HCl发生中和反应,反应较快;Mg(OH)2沉淀电离出来的OH-与NH4Cl电离的铵根离子结合生成弱电解质,反应较慢,故B错误;N 能结合Mg(OH)2电离出的OH-,生成弱电解质NH3·H2O,所以①、③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2 N (aq)
Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq),故C正确;在Mg(OH)2的悬浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),所以向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动,故D正确。
【母题追问】(1)向上述悬浊液中加入少量浓氢氧化钠溶液,平衡如何移动?提示:加入少量浓氢氧化钠溶液,c(OH-)增大,平衡左移。
(2)有人认为加入NH4Cl溶液,沉淀溶解,是由于NH4Cl水解显酸性,你认为对吗?提示:不对。水解很微弱,氢离子浓度很小,与OH-的作用远远小于N 。
【迁移·应用】(2020·锦州高二检测)在一定温度下,Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)。若使固体Mg(OH)2的量减少,而且c(Mg2+)不变,则可采取的措施是( ) A.加MgCl2B.加H2OC.加NaOHD.加HCl
【解析】选B。加MgCl2后,c(Mg2+)增大,A错误;加入水后,只要Mg(OH)2固体没有完全溶解,水溶液一定为饱和溶液,c(Mg2+)不变,B正确;加NaOH后,c(OH-)增大,平衡左移,c(Mg2+)减小,C错误;加HCl后,c(OH-)减小,平衡右移,c(Mg2+) 增大,D错误。
【补偿训练】1.在下列物质中,溶解度不随pH变化而变化的是( )A.AgCl B.CaCO3 C.Fe(OH)3 D.Mg(OH)2【解析】选A。CaCO3溶解后C 与H+反应,Fe(OH)3和Mg(OH)2溶解产生OH-,溶解度均随pH的减小而增大。
2.已知Ca(OH)2饱和溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法正确的是( )①升高温度,平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液
④恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高 ⑤给溶液加热,溶液的pH升高 ⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增大 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变A.①⑥ B.①⑥⑦C.②③④⑥D.①②⑥⑦
【解析】选A。ΔH<0,正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,①正确;会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错误;加入NaOH溶液会使平衡向左移动,有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度积不变,要除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错误;
加入Na2CO3溶液,平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,⑥正确;加入NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
【素养提升】某牙膏广告中的那句著名的广告语“牙好,嘿!胃口就好。身体倍儿棒,吃嘛嘛香。”可见牙齿与人体健康的密切关系。
牙齿表面有一层硬的成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护,它在唾液中存在下列平衡:Ca5(PO4)3OH 5Ca2++ 3P +OH-。(1)饮用纯净水能否保护牙齿?为什么?提示:不能。饮用纯净水,对Ca2+或P 的浓度没有影响,起不到保护牙齿的作用。
(2)在牙膏中添加适量的Ca2+或P ,能否保护牙齿?为什么?提示:能,牙膏中添加适量的Ca2+或P 会促使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向左进行,有利于牙齿的保护。
(3)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH(s)更小,在饮用水、牙膏中加入适量氟化物添加剂,可以防止龋齿,从而起到保护牙齿的作用,请分析原因。提示:在饮用水或牙膏中加入适量氟化物会在牙齿表面生成溶解度更小的Ca5(PO4)3F而保护牙齿。
知识点二 溶度积的应用【重点释疑】1.比较难溶电解质在水中的溶解能力
2.判断给定条件下沉淀能否生成或溶解
3.有关溶度积(Ksp)的计算(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)= ml·L-1。(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 ml·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a ml·L-1。
(3)计算反应的平衡常数,如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),而平衡常数K=
【易错提醒】(1)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质,Ksp小的溶解度不一定小。如Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4),但c(Ag+)是Ag2CrO4>AgCl。(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1.0×10-5 ml·L-1时,沉淀已经完全。
(3)离子积Q与溶度积Ksp的表达式相同,但意义不同。Q表达式中离子浓度是任意时刻的,所以其数值不定;但对某一难溶电解质,在一定温度下,Ksp为定值。
【思考·讨论】(1)已知溶度积Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr) =5.4×10-13,现将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合,能否有沉淀析出,若有沉淀析出,可能是什么?提示:有,应是AgBr。因为AgBr的溶度积小,两种饱和溶液等体积混合后,相对于AgCl溶液,Ag+和Cl-的浓度都减小了,而相对于AgBr溶液,Ag+的浓度增大的倍数大于减小的倍数,Q>Ksp,所以应有AgBr沉淀析出。
(2)要将等体积的4×10-3ml·L-1的AgNO3溶液和4×10-3ml·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?[已知Ksp(Ag2CrO4)=2×10-12]提示:混合后c(Ag+)=c(Cr )=2×10-3ml·L-1,Q=c2(Ag+)·c(Cr )=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>2×10-12,故有Ag2CrO4沉淀析出。
【案例示范】【典例】(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)
【解析】选B。图中p、q对应纵横坐标数值相等,即c(Cd2+)=c(S2-),则a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度,A正确;图中m、n、p点对应的温度相同,小于q点对应的温度,对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)
【母题追问】(1)若T2>T1,由图像分析CdS的溶解过程是吸热的还是放热的?提示:吸热。由图像知CdS的Ksp(T2)>Ksp(T1),即温度越高,Ksp越大,则CdS的溶解过程是吸热的。(2)若由n点变到p点,应采取什么措施?提示:增大c(Cd2+)。增大c(Cd2+),由于Ksp不变,c(S2-)减小,符合图像。
【规律方法】解答溶度积图像“三步曲”1.第一步:明确图像中纵、横坐标的含义纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。2.第二步:理解图像中线上点、线外点的含义(1)在沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Q>Ksp。(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q
【迁移·应用】(2020·长沙高二检测)一定温度下,卤化银AgX(X:Cl、Br、I)的沉淀溶解平衡曲线如图中甲、乙、丙所示。已知pAg=-lg c(Ag+),pX=-lg c(X-)。下列有关叙述正确的是( )
A.甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次增大B.甲一定是AgI的沉淀溶解平衡曲线C.对三种卤化银而言,a点均为饱和溶液D.b、c两点均达到溶解平衡状态,且溶液中c(Ag+)=c(X-)
【解析】选C。根据题目信息中对于pAg和pX的定义可知,各点的坐标值越大,则其对应的离子浓度越小,根据图像信息可知,甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次减小,故甲、乙、丙分别为AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲线,A项、B项错误;a点坐标值小,对三种卤化银而言,离子浓度较大,均达到饱和状态,C项正确;甲、乙、丙三条线上的点对于AgCl、AgBr、AgI而言,均达到溶解平衡状态,但c点的c(Ag+)
A.图像中四个点的Ksp:a=b>c>dB.AlPO4在b点对应的溶解度大于c点C.AlPO4(s) Al3+(aq)+P (aq) ΔH<0D.升高温度可使d点移动到b点
【解析】选B。根据图像可知随着温度的升高溶度积常数逐渐增大,这说明溶解吸热,即随温度的升高溶度积常数增大,则图像中四个点的Ksp:a=c=d0,C错误;升高温度阴、阳离子浓度均增大,则不可能使d点移动到b点,D错误。
2.难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡。例如:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)。[已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10](1)向50 mL 0.018 ml·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.02 ml·L-1的盐酸,沉淀生成后溶液中c(Ag+)是____________ml·L-1。
(2)如果向生成沉淀后的溶液中再加入50 mL 0.001 ml·L-1的盐酸,是否产生沉淀?____________(填“是”或“否”)。
【解析】(1)由Ag++Cl-====AgCl,可知沉淀后c(Cl-)=[(0.02-0.018)×50]/(50+50)=0.001 ml·L-1,所以c(Ag+)=1.8×10-10/0.001=1.8×10-7ml·L-1。(2)再加入50 mL盐酸后c(Ag+)=[1.8×10-7×100]/(100+50)=1.2×10-7 ml·L-1,c(Cl-)=0.001 ml·L-1,c(Ag+)·c(Cl-)=1.2×10-7×10-3=1.2×10-10<1.8×10-10,所以不产生沉淀。答案:(1)1.8×10-7 (2)否
3.(1)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时, =__________________。 [Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]
(2)已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,某同学设想用下列流程得到BaCl2,则①的离子方程式为__________, 该反应的平衡常数K=____________。
【解析】(1)AgCl、AgBr共存时AgCl+Br- AgBr+Cl-,反应达到平衡,所以 (2)BaSO4转化为BaCO3的离子方程式为BaSO4(s)+C (aq) BaCO3(s)+S (aq)。平衡常数K=
答案:(1)3×10-3 (2)BaSO4(s)+C (aq) BaCO3(s)+S (aq)0.04
【素养提升】痛风是以关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病。
关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠(NaUr)晶体,有关平衡如下:①HUr(尿酸,aq) Ur-(尿酸根,aq)+H+(aq)(37℃时,Ka=4.0×10-6)②NaUr(s) Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37℃时,1.0 L水中最多可溶解8.0×10-3ml尿酸钠,此温度下尿酸钠的Ksp为__________。 (2)关节炎发作多在脚趾和手指的关节处,这说明温度降低时,尿酸钠的Ksp____________(填“增大”“减小”或“不变”),生成尿酸钠晶体的反应是____________(填“放热”或“吸热”)反应。
(3)37℃时,某尿酸结石病人尿液中尿酸分子和尿酸根离子的总浓度为2.0×10-3ml·L-1,其中尿酸分子的浓度为5.0×10-4ml·L-1,该病人尿液的c(H+)为____________,pH_________7(填“>”“=”或“<”)。
【解析】(1)尿酸钠的Ksp=c(Na+)·c(Ur-)=8.0×10-3×8.0×10-3=6.4×10-5。(2)由题给信息,关节炎是因为形成了尿酸钠晶体,说明反应②的平衡向逆反应方向移动,Ksp减小。温度降低,平衡逆向移动,说明生成尿酸钠晶体的反应是放热反应。
(3)c(HUr)=5.0×10-4ml·L-1,c(Ur-)=2.0×10-3ml·L-1-5.0×10-4ml·L-1=1.5×10-3ml·L-1,根据:Ka= c(H+)= ≈1.33×10-6ml·L-1。答案:(1)6.4×10-5 (2)减小 放热(3)1.33×10-6ml·L-1 <
一、沉淀溶解平衡1.含义在一定温度下,当_____和_____速率相等时所达到的平衡状态,称为沉淀溶解平衡。
2.建立以AgCl溶解平衡为例,表达式:___________________________。
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
4.生成难溶电解质的离子反应的限度(1)25℃时,溶解性与溶解度的关系
(2)反应完全的标志一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于______________时,反应就达到完全。
1×10-5ml·L-1
【巧判断】(1)难溶电解质的溶解度为0。( )提示:×。当溶解度小于0.01g时,认为物质难溶,但溶解度不能为0。(2)等物质的量的AgNO3和NaCl混合后,溶液中不存在Ag+和Cl-。( )提示:×。难溶电解质存在溶解平衡,生成AgCl沉淀后溶液中仍然存在Ag+和Cl-。
(3)对于“AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)”, 说明AgCl部分电离,是弱电解质。( )提示:×。AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)表示的是沉淀溶解平衡,而不是电离平衡。
1.表示方法对MmAn mMn++nAm-来说Ksp=_______________。2.影响因素Ksp与难溶电解质的_____和_____有关,与浓度无关,与沉淀量无关。
cm(Mn+)·cn(Am-)
3.意义溶度积(Ksp)反映了物质在水中的_____能力。对同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)而言,Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越___。
4.应用(1)离子积:难溶电解质溶液在任意时刻离子浓度的乘积,用Q表示,如Ag2S的Q=c2(Ag+)·c(S2-)。(2)根据Q与Ksp的关系判断溶液状态:①Q>Ksp,溶液中有沉淀析出;②Q=Ksp,沉淀与溶解处于平衡状态;③Q
(3)溶度积常数Ksp只受温度的影响,温度升高Ksp增大( )提示:×。大多数难溶物的溶解度随温度的升高而增大,少数(如氢氧化钙)溶解度随温度的升高而减小。
【情境思考】某工业废水中含有Cu2+和Mg2+,经测定两种离子的浓度均为0.01 ml·L-1。向该废水中逐滴加入NaOH溶液至过量。
已知:Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。(1)较先出现的沉淀是什么?说明原因。提示:Cu(OH)2。由于Ksp[Cu(OH)2]较Ksp[Mg(OH)2]小些,所以Cu2+先沉淀。
(2)当两种沉淀共存时,溶液中 大约为多少?提示:当两种沉淀共存时,由于Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-),Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),所以 ≈8.2×108。
知识点一 沉淀溶解平衡的影响因素【重点释疑】1.难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡的区别
2.影响溶解平衡的因素
【思考·讨论】(1)对于:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0的平衡体系,改变条件:a.加热;b.加水;c.加入AgCl(s);d.加入NaCl晶体。溶解平衡怎样移动?提示:a.升高温度:平衡正向移动,溶解度增大;b.加入水:平衡正向移动;c.加入AgCl固体:平衡不移动;d.加入NaCl晶体:平衡逆向移动。
(2)在平衡体系Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)中加入少量Na2CO3固体能使c(Ca2+)减小,而使c(OH-)增大吗?提示:是。发生反应Ca2++C ====CaCO3↓,促使上述平衡向正反应方向进行,c(OH-)增大。
【案例示范】【典例】(2020·成都高二检测)除了酸以外,某些盐也能溶解沉淀。利用下表三种试剂进行实验,相关分析不正确的是( )
A.向①中加入酚酞显红色,说明物质的“不溶性”是相对的B.分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积②③均能快速彻底溶解C.①、③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N (aq) Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)D.向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动
【解题指南】解答本题要注意两点:(1)减小溶解平衡中离子浓度,可促进沉淀溶解;(2)溶解平衡是可逆的,故溶液中离子浓度不能为0。
【解析】选B。Mg(OH)2是难溶电解质,在水中有少量的溶解,而且电离出OH-,溶液显弱碱性,所以没有绝对不溶的物质,故A正确;Mg(OH)2沉淀与HCl发生中和反应,反应较快;Mg(OH)2沉淀电离出来的OH-与NH4Cl电离的铵根离子结合生成弱电解质,反应较慢,故B错误;N 能结合Mg(OH)2电离出的OH-,生成弱电解质NH3·H2O,所以①、③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2 N (aq)
Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq),故C正确;在Mg(OH)2的悬浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),所以向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动,故D正确。
【母题追问】(1)向上述悬浊液中加入少量浓氢氧化钠溶液,平衡如何移动?提示:加入少量浓氢氧化钠溶液,c(OH-)增大,平衡左移。
(2)有人认为加入NH4Cl溶液,沉淀溶解,是由于NH4Cl水解显酸性,你认为对吗?提示:不对。水解很微弱,氢离子浓度很小,与OH-的作用远远小于N 。
【迁移·应用】(2020·锦州高二检测)在一定温度下,Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)。若使固体Mg(OH)2的量减少,而且c(Mg2+)不变,则可采取的措施是( ) A.加MgCl2B.加H2OC.加NaOHD.加HCl
【解析】选B。加MgCl2后,c(Mg2+)增大,A错误;加入水后,只要Mg(OH)2固体没有完全溶解,水溶液一定为饱和溶液,c(Mg2+)不变,B正确;加NaOH后,c(OH-)增大,平衡左移,c(Mg2+)减小,C错误;加HCl后,c(OH-)减小,平衡右移,c(Mg2+) 增大,D错误。
【补偿训练】1.在下列物质中,溶解度不随pH变化而变化的是( )A.AgCl B.CaCO3 C.Fe(OH)3 D.Mg(OH)2【解析】选A。CaCO3溶解后C 与H+反应,Fe(OH)3和Mg(OH)2溶解产生OH-,溶解度均随pH的减小而增大。
2.已知Ca(OH)2饱和溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法正确的是( )①升高温度,平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液
④恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高 ⑤给溶液加热,溶液的pH升高 ⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增大 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变A.①⑥ B.①⑥⑦C.②③④⑥D.①②⑥⑦
【解析】选A。ΔH<0,正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,①正确;会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错误;加入NaOH溶液会使平衡向左移动,有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度积不变,要除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错误;
加入Na2CO3溶液,平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,⑥正确;加入NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
【素养提升】某牙膏广告中的那句著名的广告语“牙好,嘿!胃口就好。身体倍儿棒,吃嘛嘛香。”可见牙齿与人体健康的密切关系。
牙齿表面有一层硬的成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护,它在唾液中存在下列平衡:Ca5(PO4)3OH 5Ca2++ 3P +OH-。(1)饮用纯净水能否保护牙齿?为什么?提示:不能。饮用纯净水,对Ca2+或P 的浓度没有影响,起不到保护牙齿的作用。
(2)在牙膏中添加适量的Ca2+或P ,能否保护牙齿?为什么?提示:能,牙膏中添加适量的Ca2+或P 会促使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向左进行,有利于牙齿的保护。
(3)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH(s)更小,在饮用水、牙膏中加入适量氟化物添加剂,可以防止龋齿,从而起到保护牙齿的作用,请分析原因。提示:在饮用水或牙膏中加入适量氟化物会在牙齿表面生成溶解度更小的Ca5(PO4)3F而保护牙齿。
知识点二 溶度积的应用【重点释疑】1.比较难溶电解质在水中的溶解能力
2.判断给定条件下沉淀能否生成或溶解
3.有关溶度积(Ksp)的计算(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)= ml·L-1。(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 ml·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a ml·L-1。
(3)计算反应的平衡常数,如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),而平衡常数K=
【易错提醒】(1)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质,Ksp小的溶解度不一定小。如Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4),但c(Ag+)是Ag2CrO4>AgCl。(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1.0×10-5 ml·L-1时,沉淀已经完全。
(3)离子积Q与溶度积Ksp的表达式相同,但意义不同。Q表达式中离子浓度是任意时刻的,所以其数值不定;但对某一难溶电解质,在一定温度下,Ksp为定值。
【思考·讨论】(1)已知溶度积Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr) =5.4×10-13,现将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合,能否有沉淀析出,若有沉淀析出,可能是什么?提示:有,应是AgBr。因为AgBr的溶度积小,两种饱和溶液等体积混合后,相对于AgCl溶液,Ag+和Cl-的浓度都减小了,而相对于AgBr溶液,Ag+的浓度增大的倍数大于减小的倍数,Q>Ksp,所以应有AgBr沉淀析出。
(2)要将等体积的4×10-3ml·L-1的AgNO3溶液和4×10-3ml·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?[已知Ksp(Ag2CrO4)=2×10-12]提示:混合后c(Ag+)=c(Cr )=2×10-3ml·L-1,Q=c2(Ag+)·c(Cr )=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>2×10-12,故有Ag2CrO4沉淀析出。
【案例示范】【典例】(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)
【解析】选B。图中p、q对应纵横坐标数值相等,即c(Cd2+)=c(S2-),则a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度,A正确;图中m、n、p点对应的温度相同,小于q点对应的温度,对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)
【母题追问】(1)若T2>T1,由图像分析CdS的溶解过程是吸热的还是放热的?提示:吸热。由图像知CdS的Ksp(T2)>Ksp(T1),即温度越高,Ksp越大,则CdS的溶解过程是吸热的。(2)若由n点变到p点,应采取什么措施?提示:增大c(Cd2+)。增大c(Cd2+),由于Ksp不变,c(S2-)减小,符合图像。
【规律方法】解答溶度积图像“三步曲”1.第一步:明确图像中纵、横坐标的含义纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。2.第二步:理解图像中线上点、线外点的含义(1)在沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Q>Ksp。(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q
【迁移·应用】(2020·长沙高二检测)一定温度下,卤化银AgX(X:Cl、Br、I)的沉淀溶解平衡曲线如图中甲、乙、丙所示。已知pAg=-lg c(Ag+),pX=-lg c(X-)。下列有关叙述正确的是( )
A.甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次增大B.甲一定是AgI的沉淀溶解平衡曲线C.对三种卤化银而言,a点均为饱和溶液D.b、c两点均达到溶解平衡状态,且溶液中c(Ag+)=c(X-)
【解析】选C。根据题目信息中对于pAg和pX的定义可知,各点的坐标值越大,则其对应的离子浓度越小,根据图像信息可知,甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次减小,故甲、乙、丙分别为AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲线,A项、B项错误;a点坐标值小,对三种卤化银而言,离子浓度较大,均达到饱和状态,C项正确;甲、乙、丙三条线上的点对于AgCl、AgBr、AgI而言,均达到溶解平衡状态,但c点的c(Ag+)
A.图像中四个点的Ksp:a=b>c>dB.AlPO4在b点对应的溶解度大于c点C.AlPO4(s) Al3+(aq)+P (aq) ΔH<0D.升高温度可使d点移动到b点
【解析】选B。根据图像可知随着温度的升高溶度积常数逐渐增大,这说明溶解吸热,即随温度的升高溶度积常数增大,则图像中四个点的Ksp:a=c=d
2.难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡。例如:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)。[已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10](1)向50 mL 0.018 ml·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.02 ml·L-1的盐酸,沉淀生成后溶液中c(Ag+)是____________ml·L-1。
(2)如果向生成沉淀后的溶液中再加入50 mL 0.001 ml·L-1的盐酸,是否产生沉淀?____________(填“是”或“否”)。
【解析】(1)由Ag++Cl-====AgCl,可知沉淀后c(Cl-)=[(0.02-0.018)×50]/(50+50)=0.001 ml·L-1,所以c(Ag+)=1.8×10-10/0.001=1.8×10-7ml·L-1。(2)再加入50 mL盐酸后c(Ag+)=[1.8×10-7×100]/(100+50)=1.2×10-7 ml·L-1,c(Cl-)=0.001 ml·L-1,c(Ag+)·c(Cl-)=1.2×10-7×10-3=1.2×10-10<1.8×10-10,所以不产生沉淀。答案:(1)1.8×10-7 (2)否
3.(1)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时, =__________________。 [Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]
(2)已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,某同学设想用下列流程得到BaCl2,则①的离子方程式为__________, 该反应的平衡常数K=____________。
【解析】(1)AgCl、AgBr共存时AgCl+Br- AgBr+Cl-,反应达到平衡,所以 (2)BaSO4转化为BaCO3的离子方程式为BaSO4(s)+C (aq) BaCO3(s)+S (aq)。平衡常数K=
答案:(1)3×10-3 (2)BaSO4(s)+C (aq) BaCO3(s)+S (aq)0.04
【素养提升】痛风是以关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病。
关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠(NaUr)晶体,有关平衡如下:①HUr(尿酸,aq) Ur-(尿酸根,aq)+H+(aq)(37℃时,Ka=4.0×10-6)②NaUr(s) Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37℃时,1.0 L水中最多可溶解8.0×10-3ml尿酸钠,此温度下尿酸钠的Ksp为__________。 (2)关节炎发作多在脚趾和手指的关节处,这说明温度降低时,尿酸钠的Ksp____________(填“增大”“减小”或“不变”),生成尿酸钠晶体的反应是____________(填“放热”或“吸热”)反应。
(3)37℃时,某尿酸结石病人尿液中尿酸分子和尿酸根离子的总浓度为2.0×10-3ml·L-1,其中尿酸分子的浓度为5.0×10-4ml·L-1,该病人尿液的c(H+)为____________,pH_________7(填“>”“=”或“<”)。
【解析】(1)尿酸钠的Ksp=c(Na+)·c(Ur-)=8.0×10-3×8.0×10-3=6.4×10-5。(2)由题给信息,关节炎是因为形成了尿酸钠晶体,说明反应②的平衡向逆反应方向移动,Ksp减小。温度降低,平衡逆向移动,说明生成尿酸钠晶体的反应是放热反应。
(3)c(HUr)=5.0×10-4ml·L-1,c(Ur-)=2.0×10-3ml·L-1-5.0×10-4ml·L-1=1.5×10-3ml·L-1,根据:Ka= c(H+)= ≈1.33×10-6ml·L-1。答案:(1)6.4×10-5 (2)减小 放热(3)1.33×10-6ml·L-1 <
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