資源簡(jiǎn)介

第四節(jié)　沉淀溶解平衡
第1課時(shí)　沉淀溶解平衡
課后·訓(xùn)練提升
基礎(chǔ)鞏固
1.下列說法正確的是(　　)。
A.其他條件不變,離子濃度改變時(shí),Ksp也發(fā)生改變
B.溶度積常數(shù)是不受任何條件影響的常數(shù),簡(jiǎn)稱溶度積
C.可用離子積Q判斷沉淀溶解平衡進(jìn)行的方向
D.所有物質(zhì)的溶度積都是隨溫度的升高而增大的
答案:C
解析:Ksp與溫度有關(guān),有的難溶電解質(zhì)的Ksp隨溫度升高而增大,也有的難溶電解質(zhì)的Ksp隨溫度升高而減小。
2.已知25 ℃時(shí)Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,則下列由難溶電解質(zhì)形成的飽和溶液中,Ag+濃度大小順序正確的是(　　)。
A.AgCl>AgI>Ag2CrO4
B.AgCl>Ag2CrO4>AgI
C.Ag2CrO4>AgCl>AgI
D.Ag2CrO4>AgI>AgCl
答案:C
解析:由Ksp(AgCl)=1.8×10-10可求出c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1;由Ksp(AgI)=8.5×10-17可求出c(Ag+)≈9.2×10-9 mol·L-1;由Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12可求出c(Ag+)≈1.59×10-4 mol·L-1,所以c(Ag+)大小順序?yàn)锳g2CrO4>AgCl>AgI。
3.一定溫度下,將足量的AgCl分別加入下列物質(zhì)中,AgCl的溶解程度由大到小的排列順序是(　　)。
①20 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液
②30 mL 0.02 mol·L-1 CaCl2溶液
③40 mL 0.03 mol·L-1 HCl溶液
④10 mL蒸餾水
⑤50 mL 0.05 mol·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的溶解程度就越小。AgCl的溶解程度大小只與溶液中Ag+或Cl-的濃度有關(guān),而與溶液的體積無關(guān)。①c(Cl-)=0.01 mol·L-1;②c(Cl-)=0.04 mol·L-1;③c(Cl-)=0.03 mol·L-1;④c(Cl-)=0 mol·L-1;⑤c(Ag+)=0.05 mol·L-1。Ag+或Cl-濃度由小到大的排列順序?yàn)棰?①<③<②<⑤,故AgCl的溶解程度由大到小的排列順序?yàn)棰?①>③>②>⑤。
4.25 ℃時(shí),在含有大量PbI2的飽和溶液中存在著平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI固體,下列說法正確的是(　　)。
A.溶液中Pb2+和I-濃度都增大
B.溶度積常數(shù)Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向右移動(dòng)
D.溶液中Pb2+濃度減小
答案:D
解析:加入KI固體時(shí),溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),因此溶液中c(Pb2+)減小,但由于溶液溫度未發(fā)生改變,故PbI2的溶度積常數(shù)Ksp不發(fā)生變化。
5.在含有濃度均為0.01 mol·L-1的Cl-、Br-、I-的溶液中,緩慢且少量地加入AgNO3稀溶液,結(jié)合溶解度判斷析出三種沉淀的先后順序是(　　)。
A.AgCl、AgBr、AgI
B.AgI、AgBr、AgCl
C.AgBr、AgCl、AgI
D.三種沉淀同時(shí)析出
答案:B
解析:AgI比AgBr、AgCl更難溶于水,故Ag+不足時(shí)先生成AgI,析出沉淀的先后順序是AgI、AgBr、AgCl。
6.已知:常溫下,Ksp(BaSO4)=a。取過量BaSO4溶于蒸餾水,過濾得到濾液R溶液。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　　)。
A.R溶液中c(Ba2+)= mol·L-1
B.常溫下,向R溶液中加入少量Na2SO4固體,產(chǎn)生白色沉淀
C.常溫下,向R溶液中加入少量BaCl2固體,Ksp(BaSO4)增大
D.向R溶液中加水,c(Ba2+)、c(S)均減小
答案:C
解析:R溶液中c(Ba2+)= mol·L-1,A項(xiàng)正確;加入Na2SO4,平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)向左移動(dòng),產(chǎn)生白色沉淀,B項(xiàng)正確;溫度不變,溶度積不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;向R溶液中加水,c(Ba2+)、c(S)均減小,D項(xiàng)正確。
7.已知25 ℃時(shí),Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,在該溫度下,下列判斷正確的是(　　)。
A.向0.001 mol·L-1 AgNO3溶液中滴入0.001 mol·L-1 KCl溶液,無沉淀析出
B.向飽和AgCl溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)減小
C.在Mg(OH)2懸濁液中加入少量的NH4Cl固體,c(Mg2+)增大
D.Mg(OH)2固體在氨水中的Ksp比在NH4Cl溶液中的Ksp小
答案:C
解析:向0.001 mol·L-1 AgNO3溶液中滴入0.001 mol·L-1 KCl溶液,Q=10-3×10-3=10-6>Ksp(AgCl),有沉淀生成,A錯(cuò)誤;Ksp只受溫度影響,向飽和AgCl溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)不變,B錯(cuò)誤;N與OH-結(jié)合生成NH3·H2O,使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動(dòng),c(Mg2+)增大,C正確;Ksp只受溫度影響,Mg(OH)2固體在氨水中的Ksp和在NH4Cl溶液中的Ksp一樣大,D錯(cuò)誤。
8.已知一定溫度下在Ca3(PO4)2的飽和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1, c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,則該溫度下Ca3(PO4)2的Ksp為(　　)。
A.2.0×10-29 B.3.2×10-12
C.6.3×10-18 D.5.1×10-27
答案:A
解析:Ca3(PO4)2的飽和溶液中存在沉淀溶解平衡:Ca3(PO4)23Ca2++2P,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,則該溫度下Ca3(PO4)2的Ksp=c3(Ca2+)·c2(P)≈2.0×10-29。
9.(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后過濾,若測(cè)得濾液中c(C)=1×10-3 mol·L-1,則Ca2+是否沉淀完全 　　　(填“是”或“否”)。[已知c(Ca2+)≤1×10-5 mol·L-1時(shí)可視為沉淀完全;Ksp(CaCO3)=3.4×10-9]
(2)已知25 ℃時(shí)Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,此溫度下若在實(shí)驗(yàn)室中配制2.8 mol·L-1 100 mL FeCl3溶液,為使配制過程中不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則至少需要加入　　　mL 2 mol·L-1的鹽酸(忽略加入鹽酸的體積)。
答案:(1)是　(2)5
解析:(1)根據(jù)Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C)=3.4×10-9,得c(Ca2+)= mol·L-1 =3.4×10-6 mol·L-1<1×10-5 mol·L-1,可視為沉淀完全。
(2)若使配制過程不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則c(Fe3+)·c3(OH-)≤Ksp,代入有關(guān)數(shù)據(jù)后可求出c(OH-)≤1×10-13 mol·L-1,c(H+)≥0.1 mol·L-1,故至少要加入5 mL相應(yīng)的鹽酸。
能力提升
1.已知溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH<0,下列有關(guān)該平衡體系的說法正確的是(　　)。
①升高溫度,平衡逆向移動(dòng)
②向溶液中加入少量碳酸鈉粉末能增大鈣離子的濃度
③除去氯化鈉溶液中混有的少量鈣離子,可以向溶液中加入適量的NaOH溶液
④恒溫下,向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
⑤給溶液加熱,溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固體質(zhì)量增加
A.①⑥ B.①④⑤
C.②③⑥ D.①②⑥
答案:A
解析:根據(jù)沉淀溶解平衡特點(diǎn),正向放熱,升溫時(shí),平衡左移,①對(duì);加入碳酸鈉粉末生成CaCO3,使Ca2+濃度減小,②錯(cuò);加入氫氧化鈉溶液會(huì)使平衡左移,有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度積較大,要除去Ca2+,應(yīng)把Ca2+轉(zhuǎn)化為更難溶的CaCO3,③錯(cuò);恒溫下Ksp不變,加入CaO后,溶液仍為Ca(OH)2的飽和溶液,pH不變,④錯(cuò);加熱,Ca(OH)2的溶解度減小,溶液的pH降低,⑤錯(cuò);加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移動(dòng),Ca(OH)2固體轉(zhuǎn)化為CaCO3固體,固體質(zhì)量增大,⑥對(duì)。
2.已知30 ℃,Ksp[Mg(OH)2]=1.6×10-11,
Ksp[Co(OH)2]=6.4×10-15,Co(OH)2為玫瑰紅色難溶物。某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),依據(jù)下述實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象,下列說法錯(cuò)誤的是(　　)。
實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)操作 現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)一 將鎂條用砂紙打磨光亮后置于飽和氯化鈉溶液中,滴加幾滴酚酞 有無色氣體和較多白色沉淀產(chǎn)生,溶液變紅色
實(shí)驗(yàn)二 取出鎂條,將懸濁液加熱 紅色加深
實(shí)驗(yàn)三 冷卻后滴加適量CoCl2溶液 部分白色難溶物變成玫瑰紅色難溶物
A.鎂條和水發(fā)生置換反應(yīng)生成H2和Mg(OH)2
B.NaCl增大了Mg(OH)2(s)在30 ℃水中的溶解度
C.Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH>0
D.加入適量CoCl2溶液后,c(Mg2+)∶c(Co2+)=2 500∶1
答案:B
解析:由實(shí)驗(yàn)一的現(xiàn)象可知,鎂條與水反應(yīng)生成H2和難溶物Mg(OH)2,故A正確;氯化鈉對(duì)Mg(OH)2在水中的溶解度無影響,故B錯(cuò)誤;由實(shí)驗(yàn)二加熱懸濁液紅色加深可知,Mg(OH)2(s)在水中的溶解過程是吸熱的,故C正確;由實(shí)驗(yàn)三現(xiàn)象可知,向Mg(OH)2飽和溶液中滴加CoCl2溶液后,發(fā)生反應(yīng)Mg(OH)2(s)+Co2+(aq)Co(OH)2(s)+Mg2+(aq),則c(Mg2+)∶c(Co2+)=[c(Mg2+)·c2(OH-)]∶[c(Co2+)·c2(OH-)]= Ksp[Mg(OH)2]∶Ksp[Co(OH)2]=2 500∶1,故D正確。
3.25 ℃時(shí),用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+兩種金屬陽離子(M2+),所需S2-最低濃度的對(duì)數(shù)值lg c(S2-)與lg c(M2+)的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是(　　)。
A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
B.25 ℃時(shí),Ksp(CuS)約為1×10-35
C.向100 mL Zn2+、Cu2+濃度均為1×10-5 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入1×10-4 mol·L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀
D.向Cu2+濃度為1×10-5 mol·L-1的工業(yè)廢水中加入等體積的ZnS飽和溶液,會(huì)有CuS沉淀析出
答案:A
解析:根據(jù)元素原子守恒,可知c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],A項(xiàng)錯(cuò)誤;25 ℃時(shí),CuS飽和溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-25×1×10-10=1×10-35,B項(xiàng)正確;依據(jù)題圖可知,CuS的Ksp較小,當(dāng)c(S2-)相同時(shí),Cu2+先沉淀,C項(xiàng)正確;依據(jù)題圖可知,25 ℃時(shí),Ksp(ZnS)約為1×1,ZnS飽和溶液中c(S2-)約為1×1,等體積混合后的溶液中c(Cu2+)=5×10-6 mol·L-1,c(S2-)約為5×10-13 mol·L-1,Q(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=5×10-6×5×10-13=2.5×10-18,而Ksp(CuS)約為1×10-35,因此有CuS沉淀析出,D項(xiàng)正確。
4.某溫度時(shí),BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　)。
A.加入Na2SO4可以使溶液由A點(diǎn)變到B點(diǎn)后保持沉淀溶解平衡
B.通過蒸發(fā)可以使溶液由D點(diǎn)變到C點(diǎn)
C.D點(diǎn)無BaSO4沉淀生成
D.A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp
答案:C
解析:A項(xiàng),溫度不變,加入 Na2SO4使沉淀溶解平衡向左移動(dòng),但兩離子濃度的乘積仍不變,仍在曲線上,不會(huì)由A點(diǎn)變到B點(diǎn);B項(xiàng),通過蒸發(fā),水量減少,Ba2+和S濃度都增大,不可能由D點(diǎn)變到C點(diǎn);C項(xiàng),D點(diǎn)還沒有形成飽和溶液,因此無BaSO4沉淀生成;D項(xiàng),從圖像可以看出A點(diǎn)與C點(diǎn)的Ksp相等。
5.已知AgCl在水中的溶解是吸熱過程。不同溫度下,AgCl在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。已知T1溫度下Ksp(AgCl)=1.6×10-9,下列說法正確的是(　　)。
A.T1>T2
B.a=4.0×10-5
C.M點(diǎn)溶液溫度變?yōu)門1時(shí),溶液中Cl-的濃度不變
D.T2時(shí)飽和AgCl溶液中,c(Ag+)、c(Cl-)可能分別為2.0×10-5 mol·L-1、4.0×10-5 mol·L-1
答案:B
解析:氯化銀在水中溶解時(shí)吸收熱量,溫度越高,Ksp越大,在T2時(shí)氯化銀的Ksp大,故T2>T1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;氯化銀溶液中存在著沉淀溶解平衡,根據(jù)氯化銀的溶度積常數(shù)可知a==4.0×10-5,B項(xiàng)正確;氯化銀的溶度積常數(shù)隨溫度降低而減小,則M點(diǎn)溶液溫度變?yōu)門1時(shí),溶液中Cl-的濃度減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;T2時(shí)氯化銀的溶度積常數(shù)大于1.6×10-9,所以T2時(shí)飽和AgCl溶液中,c(Ag+)、c(Cl-)不可能為2.0×10-5 mol·L-1、4.0×10-5 mol·L-1,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.已知在25 ℃時(shí)Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
(1)假設(shè)飽和Mg(OH)2溶液的密度為1 g·mL-1,則Mg(OH)2的溶解度為　　　g。
(2)在25 ℃時(shí),向0.014 mol·L-1的MgCl2溶液中加入NaOH固體,如要生成Mg(OH)2沉淀,應(yīng)使溶液中的c(OH-)最小為　　 mol·L-1。
(3)25 ℃時(shí),向濃度均為0.02 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,先生成　　　　(填化學(xué)式)沉淀,生成該沉淀的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　;當(dāng)兩種沉淀共存時(shí),=　　　　　　。
答案:(1)6.5×10-4　
(2)2×10-5　
(3)Cu(OH)2　Cu2++2OH-Cu(OH)2↓　2.55×108
解析:(1)當(dāng)Mg(OH)2達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí),
根據(jù)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),c(OH-)=2c(Mg2+)
c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12,c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1。
因溶液的密度為1 g·mL-1,1.12×10-4 mol·L-1×58 g·mol-1≈6.5×10-3 g·L-1,1 L溶液中溶解的Mg(OH)2的質(zhì)量為6.5×10-3 g,則Mg(OH)2的溶解度約為6.5×10-4 g。
(2)c(OH-)= mol·L-1=2×10-5 mol·L-1。
(3)因Cu(OH)2的Ksp較小,應(yīng)先生成Cu(OH)2沉淀。
當(dāng)兩種沉淀共存時(shí),≈2.55×108。
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第1課時(shí)　沉淀溶解平衡
目 標(biāo) 素 養(yǎng)
1.認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解其特征和影響因素,會(huì)用化學(xué)用語表示沉淀溶解平衡,認(rèn)識(shí)沉淀反應(yīng)的限度。
2.能用沉淀溶解平衡原理分析沉淀的溶解、生成與轉(zhuǎn)化,會(huì)解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題。
3.了解溶度積(Ksp)與離子積的關(guān)系,會(huì)判斷溶液混合后是否有沉淀生成。
知 識(shí) 概 覽
一、難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡
1.溶解性與溶解度。
(1)20 ℃時(shí),溶解性與溶解度的關(guān)系。
(2)反應(yīng)完全的標(biāo)志。
在一般情況下,當(dāng)溶液中剩余離子的濃度小于1×10-5 mol·L-1時(shí),化學(xué)上通常認(rèn)為生成沉淀的反應(yīng)就進(jìn)行完全了。
2.沉淀溶解平衡的建立(以AgCl為例)。
AgCl在溶液中存在下述兩個(gè)過程:一方面,在水分子作用下,　少量Ag+和Cl-脫離AgCl的表面進(jìn)入水中　;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面陰、陽離子的吸引,　回到AgCl的表面析出　。
3.沉淀溶解平衡的含義。
在一定溫度下,當(dāng)　沉淀　和　溶解　的速率相等時(shí),得到難溶電解質(zhì)的　飽和　溶液,建立動(dòng)態(tài)平衡。如AgCl的沉淀溶
解平衡可表示為　AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　。由于沉
淀、溶解之間的這種動(dòng)態(tài)平衡的存在,決定了Ag+與Cl-的反應(yīng)　不能　完全進(jìn)行到底。
微提醒 ①要標(biāo)明各微粒的狀態(tài);②要與AgCl電離方程式區(qū)分開,強(qiáng)電解質(zhì)完全電離:AgCl══Ag++Cl-。
4.沉淀溶解平衡的特征。
微思考 常溫下,將AgCl分別溶于水和0.1 mol·L-1的NaCl溶液中,其溶解度相同嗎 為什么
提示:不同。在NaCl溶液中,Cl-的存在會(huì)導(dǎo)致AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移動(dòng),使AgCl溶解度變得更小。
微訓(xùn)練1 1.對(duì)“AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正確的是
(　　)。
A.說明AgCl沒有完全電離,AgCl是弱電解質(zhì)
B.說明溶解的AgCl已完全電離,是強(qiáng)電解質(zhì)
C.說明Ag+與Cl-反應(yīng)不能完全進(jìn)行到底
D.說明Ag+與Cl-反應(yīng)可以完全進(jìn)行到底
答案:C
2.下列說法中正確的是(　　)。
A.只有易溶電解質(zhì)在溶液中才存在溶解平衡
B.難溶電解質(zhì)的溶液中只存在溶解平衡,不存在電離平衡
C.溶解平衡只能通過電解質(zhì)溶解于水時(shí)建立
D.達(dá)到溶解平衡時(shí),電解質(zhì)表面上的離子或分子脫離電解質(zhì)的速率與溶液中的離子或分子回到電解質(zhì)表面的速率相等
答案:D
二、溶度積和離子積
1.溶度積。
(1)與電離平衡、水解平衡一樣,難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡也存在平衡常數(shù),稱為溶度積常數(shù),簡(jiǎn)稱　溶度積　,用符號(hào)
　Ksp　表示。以Ag2S為例,寫出溶度積常數(shù)的表達(dá)式:
　Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)　。
(2)Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的　溶解能力　。Ksp與
　難溶電解質(zhì)的性質(zhì)　和　溫度　有關(guān)。
2.離子積。
(1)用符號(hào)　Q　表示。對(duì)同一難溶電解質(zhì)而言,離子積的表達(dá)式與溶度積　相同　。
(2)根據(jù)某溫度下任意時(shí)刻的Q和Ksp的相對(duì)大小,可以判斷該溫度下的溶液中難溶電解質(zhì)的沉淀或溶解情況:
相對(duì)大小 溶液中沉淀或溶解情況
Q>Ksp 溶液中有沉淀析出
Q=Ksp 沉淀和溶解處于平衡狀態(tài)
Q微判斷 (1)溶度積是沉淀溶解平衡時(shí)難溶電解質(zhì)在溶液中的各離子濃度的乘積。(　　)
(2)溶度積受離子濃度大小的影響。(　　)
(3)Ksp小的難溶電解質(zhì)的溶解度一定小于Ksp大的難溶電解質(zhì)的溶解度。(　　)
(4)改變外界條件使溶解平衡正向移動(dòng),Ksp一定增大。(　　)
(5)可利用溶液混合后的Q與Ksp的相對(duì)大小來判斷溶液混合后是否有沉淀生成。(　　)
×
×
×
×
√
微訓(xùn)練2 1.室溫下,向AgCl飽和溶液中加水,下列敘述正確的是(　　)。
A.AgCl的溶解度增大
B.AgCl的溶解度、Ksp均不變
C.AgCl的Ksp增大
D.AgCl的溶解度、Ksp均增大
答案:B
2.t ℃時(shí),Ag2CrO4的Ksp為4.0×10-12。
(1)寫出Ag2CrO4的平衡常數(shù)表達(dá)式:
　　　　　　　　　　　　　　　;
(2)向一定量0.010 mol·L-1的Na2CrO4溶液中滴加1.0 mol·L-1的AgNO3溶液,假設(shè)溶液體積不變,要生成Ag2CrO4沉淀,溶液中c(Ag+)應(yīng)　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c( )
(2)大于2.0×10-5 mol·L-1
解析:(2)根據(jù)Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c( ), c2(Ag+)×0.010=4.0×10-12, c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1。要生成Ag2CrO4沉淀,溶液中c(Ag+)應(yīng)大于2.0×10-5 mol·L-1。
一、沉淀溶解平衡的影響因素
問題探究
通過離子反應(yīng)生成難溶電解質(zhì),或者直接將難溶電解質(zhì)加入一定量水中,在一定溫度下,都可以建立沉淀溶解平衡。跟其他平衡類似,當(dāng)外界條件發(fā)生改變時(shí),沉淀溶解平衡也會(huì)發(fā)生移動(dòng)。
1.常溫下,用離子反應(yīng)生成AgCl沉淀,與直接將AgCl加入水中,得到的兩個(gè)AgCl沉淀溶解平衡體系中Ag+和Cl-的濃度是否一定相同
提示:不一定。如果發(fā)生離子反應(yīng)的溶液中初始n(Ag+)= n(Cl-),則兩個(gè)AgCl沉淀溶解平衡體系中Ag+和Cl-的濃度相同。
2.對(duì)于AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0的平衡體系,改變條件:a.加熱;b.加水;c.加入AgCl固體;d.加入NaCl晶體。平衡怎樣移動(dòng) 其Ksp是否一定增大
提示:a.升高溫度,平衡正向移動(dòng),溶解度增大;b.加水,平衡正向移動(dòng);c.加入AgCl固體,平衡不移動(dòng);d.加入NaCl晶體,平衡逆向移動(dòng)。不一定,Ksp與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān),若溫度不變,該難溶電解質(zhì)的Ksp不變。
歸納總結(jié)
1.內(nèi)因。難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì),這是決定因素。
2.外因。沉淀溶解平衡屬于化學(xué)平衡,外界因素對(duì)沉淀溶解平衡的影響,同樣遵守勒夏特列原理。
(1)加水稀釋。
保持溫度不變,向平衡體系中加入少量水,平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng),最終達(dá)到與原來同樣的平衡狀態(tài);若向平衡體系中加入大量的水,最終難溶電解質(zhì)完全溶解,形成不飽和溶液,平衡體系被破壞。
(2)改變溫度。
大多數(shù)難溶電解質(zhì)的溶解是吸熱過程,升高溫度,平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng),Ksp變大。
(3)保持溫度不變,向平衡體系中加入難溶電解質(zhì)溶解產(chǎn)生的離子,平衡向生成沉淀的方向移動(dòng),難溶電解質(zhì)的溶解程度減小,但是其Ksp不變。
(4)向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)的離子(生成更難溶或更難電離的物質(zhì)或生成氣體)時(shí),平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。
典例剖析
【例1】把足量熟石灰放入蒸餾水中,一段時(shí)間后達(dá)到平衡: Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq),下列敘述正確的是(　　)。
A.給溶液加熱,溶液的pH升高
B.恒溫下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固體增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固體,Ca(OH)2固體增多
答案:D
解析:A項(xiàng),Ca(OH)2溶解度隨溫度升高而減小,因此,升高溫度平衡逆向移動(dòng),c(OH-)減小,pH減小;B項(xiàng),溫度不變,Ca(OH)2溶解度不變,c(OH-)不變,因此pH不變;C項(xiàng), +Ca2+
══CaCO3↓,使平衡正向移動(dòng),Ca(OH)2固體減少;D項(xiàng),加入NaOH固體時(shí),c(OH-)增大,平衡逆向移動(dòng),因此Ca(OH)2固體增多。
【拓展延伸】 加熱含有少量Ca(OH)2固體的Ca(OH)2溶液,會(huì)不會(huì)使固體減少
答案:不會(huì),大多數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而增大,但Ca(OH)2的溶解度隨溫度升高而減小,所以加熱會(huì)使固體增多。
學(xué)以致用
1.25 ℃時(shí),在氫氧化鎂懸濁液中存在沉淀溶解平衡: Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)+2OH-(aq),已知25 ℃時(shí)Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12, Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)。
A.若向Mg(OH)2懸濁液中加入少量NH4Cl(s),c(Mg2+)會(huì)增大
B.若向Mg(OH)2懸濁液中滴加CuSO4溶液,沉淀將由白色逐漸變?yōu)樗{(lán)色
C.若向Mg(OH)2懸濁液中加入適量蒸餾水,Ksp保持不變,故上述平衡不發(fā)生移動(dòng)
D.若向Mg(OH)2懸濁液中加入少量Na2CO3(s),固體質(zhì)量將增大
C
解析:向Mg(OH)2懸濁液中加入少量NH4Cl(s),c(OH-)減小,平衡正向移動(dòng),促進(jìn)氫氧化鎂的溶解,c(Mg2+)會(huì)增大,A項(xiàng)正確;向Mg(OH)2懸濁液中滴加CuSO4溶液,由于Ksp[Mg(OH)2]> Ksp[Cu(OH)2],則沉淀將由白色氫氧化鎂逐漸變?yōu)樗{(lán)色的氫氧化銅,B項(xiàng)正確;加入少量水,Ksp保持不變,c(Mg2+)、c(OH-)減小,平衡正向移動(dòng),促進(jìn)氫氧化鎂的溶解,C項(xiàng)錯(cuò)誤;向Mg(OH)2懸濁液中加入少量Na2CO3(s),由于碳酸根水解,所以c(OH-)增大,平衡逆向移動(dòng),有固體析出,則固體質(zhì)量將增大,D項(xiàng)正確。
二、溶度積的計(jì)算及應(yīng)用
問題探究
已知,25 ℃時(shí)AgCl的Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Mg(OH)2的Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12。
1.25 ℃時(shí),將0.01 mol·L-1的AgNO3溶液和0.01 mol·L-1的NaCl溶液等體積混合,能不能產(chǎn)生AgCl沉淀 試說明理由。
2.AgCl、Mg(OH)2中哪種物質(zhì)更難溶
提示:Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Ag+)=1.8×10-10,
c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1,
即AgCl的溶解濃度為1.34×10-5 mol·L-1;
Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3(Mg2+)=5.6×10-12,
c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1,
即Mg(OH)2的溶解濃度為1.12×10-4 mol·L-1,則AgCl更難溶。
歸納總結(jié)
1.溶度積(Ksp)反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力;溶解度(S)表示在一定溫度下,某固態(tài)物質(zhì)在100 g溶劑里達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量。
溶度積(Ksp)和溶解度(S)都可以用來衡量沉淀的溶解能力,它們可以互相換算。由于難溶電解質(zhì)溶液濃度很小,溶液的密度近似為1 g·cm-3。
(1)對(duì)于陰、陽離子個(gè)數(shù)比相同的電解質(zhì),相同溫度下,Ksp的數(shù)值越大,難溶電解質(zhì)在水中的溶解度越大。
(2)對(duì)于陰、陽離子個(gè)數(shù)比不同的電解質(zhì),Ksp小的電解質(zhì)的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小,如相同溫度下,Ksp(Ag2CrO4)2.溶度積可用于比較生成沉淀的順序。例如向含有等濃度Br-、Cl-和 的溶液中滴加AgNO3溶液,可利用AgBr、AgCl、Ag2CrO4三種銀鹽的Ksp計(jì)算出產(chǎn)生三種沉淀所需Ag+的濃度,從而確定三種陰離子形成沉淀的順序。
典例剖析
【例2】 可溶性鋇鹽有毒,醫(yī)院中常用硫酸鋇而不是碳酸鋇作為內(nèi)服造影劑。常溫下, Ksp(BaCO3)=8.4×10-9,
Ksp(BaSO4)=1.2×10-10。下列推斷錯(cuò)誤的是(　　)。
A.可用Na2SO4稀溶液給Ba2+中毒患者洗胃
B.不用BaCO3的原因是其溶度積大于BaSO4的溶度積
C.常溫下,BaSO4飽和溶液中c(Ba2+)≈1.1×10-5 mol·L-1
B
解析:BaSO4不溶于水和酸,將Ba2+轉(zhuǎn)化為BaSO4后可消除其毒性,A項(xiàng)正確;不用BaCO3是因?yàn)槠淇扇苡谖杆?B項(xiàng)錯(cuò)誤;
學(xué)以致用
2.下列說法不正確的是(　　)。
A.Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)
B.因?yàn)镵sp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定條件下可轉(zhuǎn)化為CuS沉淀
C.其他條件不變,離子濃度改變時(shí),Ksp不變
D.兩種難溶電解質(zhì)作比較時(shí),Ksp小的,溶解度一定小
答案:D
解析:Ksp只與難溶電解質(zhì)自身的性質(zhì)和溫度有關(guān),與沉淀的量和離子的濃度無關(guān),A、C正確;相同類型的難溶電解質(zhì),沉淀向著溶解度減小的方向轉(zhuǎn)化,B項(xiàng)正確;只有相同類型的難溶電解質(zhì),Ksp小的,溶解度才一定小,D錯(cuò)誤。
3.已知幾種難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)Ksp(25 ℃)見表:
難溶電解質(zhì) AgCl AgBr AgI
Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17
難溶電解質(zhì) Ag2SO4 Ag2CrO4 —
Ksp 1.2×10-5 2.0×10-12 —
下列敘述不正確的是(　　)。
A.由溶度積常數(shù)可判斷在相同條件下一些物質(zhì)的溶解度大小
B.Ksp(Ag2CrO4)C.向等濃度的NaCl和Na2CrO4的混合液中逐滴加入AgNO3溶液,AgCl先沉淀
D.向100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,有白色沉淀生成
答案:D
1.常溫下,將足量的AgCl固體分別加入下列物質(zhì)中,AgCl的溶解度由大到小的排列順序是(　　)。
①40 mL 0.01 mol·L-1KCl溶液
②30 mL 0.02 mol·L-1CaCl2溶液
③50 mL蒸餾水　④20 mL 0.01 mol·L-1 Ag2SO4溶液
⑤10 mL 0.01 mol·L-1 AgNO3溶液
A.②>④>①=⑤>③ B.③>①=⑤>④>②
C.④>②>①>③>⑤ D.⑤>④>①>③>②
答案:B
解析:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),由于Ksp=c(Ag+)·c(Cl-),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的溶解度大小只與溶液中Ag+或Cl-的濃度有關(guān),與溶液的體積無關(guān)。①c(Cl-)=0.01 mol·L-1;②c(Cl-)=0.04 mol·L-1;③c(Cl-)=0 mol·L-1;④c(Ag+)=0.02 mol·L-1;
⑤c(Ag+)=0.01 mol·L-1。Ag+或Cl-濃度由小到大的排列順序?yàn)棰?①=⑤<④<②,故AgCl的溶解度由大到小的排列順序?yàn)棰?①=⑤>④>②。
2.將一定量的硫酸鋇放入水中,下列有關(guān)敘述正確的是(　　)。
A.硫酸鋇不溶于水,硫酸鋇固體質(zhì)量不會(huì)改變
B.最終會(huì)得到BaSO4的極稀的飽和溶液
D.因?yàn)锽aSO4難溶于水,所以改變外界條件也不會(huì)改變BaSO4的溶解性
答案:B
3.為了防止熱帶魚池中水藻的生長(zhǎng),需保持水中Cu2+的濃度約為1.2×10-5 mol·L-1。為避免在每次換池水時(shí)溶液濃度的改變,可把適當(dāng)?shù)暮~化合物放在池底,其飽和溶液提供適當(dāng)?shù)腃u2+。已知25 ℃時(shí),CuS、Cu(OH)2、CuCO3的Ksp依次為1.3×10-36、2.2×10-20、1.4×10-10,下列四種物質(zhì)中,能基本滿足池水濃度要求的是(　　)。
A.CuSO4 B.CuCO3
C.Cu(OH)2 D.CuS
答案:B
4.關(guān)于沉淀溶解平衡和溶度積常數(shù),下列說法不正確的是(　　)。
A.Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān),而與溶液中的離子濃度無關(guān)
B.將飽和Na2SO4溶液加入飽和石灰水中,有白色沉淀產(chǎn)生,說明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)
C.已知25℃時(shí)Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,則該溫度下反應(yīng)Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O的平衡常數(shù)K=2.8×103
D.已知25 ℃時(shí),Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,在MgCl2溶液中加入氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH=11,產(chǎn)生沉淀,則此時(shí)溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-6 mol·L-1
答案:B
解析:將飽和Na2SO4溶液加入飽和石灰水中,有白色沉淀產(chǎn)生,說明有硫酸鈣沉淀生成,但溶度積表達(dá)式類型不同,不能比較Ca(OH)2與CaSO4的Ksp的大小,B項(xiàng)錯(cuò)誤; Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+),所給反應(yīng)的平衡常數(shù)
=2.8×103,C項(xiàng)正確;混合溶液的pH=11,Ksp[Mg(OH)2]=c2(OH-)·c(Mg2+),c(OH-)=1×10-3,代入求得c(Mg2+)=5.6×10-6 mol·L-1,D項(xiàng)正確。
5.已知25 ℃時(shí),Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在0.1 mol·L-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分?jǐn)嚢?有淺藍(lán)色氫氧化銅沉淀生成,當(dāng)溶液的pH=8時(shí),c(Cu2+)=　　　　 mol·L-1。若在0.1 mol·L-1硫酸銅溶液中通入過量H2S氣體,使Cu2+完全沉淀為CuS,此時(shí)溶液中的H+濃度是　　　　mol·L-1。
答案:2.2×10-8　0.2
解析:pH=8時(shí),c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,由氫氧化銅的溶度積常數(shù)可知:Ksp=2.2×10-20=10-12×c(Cu2+),得c(Cu2+)=2.2×10-8 mol·L-1;使Cu2+沉淀完全,發(fā)生反應(yīng)Cu2++H2S══CuS↓+2H+,得c(H+)=0.2 mol·L-1。

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