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第四节难溶电解质的溶解平衡
一、溶解平衡1.溶解平衡
(1)概念在一定温度下,当沉淀_______和_______的速率相等时,即达到溶解平衡
(2)表达式以AgCl为例_____________________2.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溶解性易溶可溶微溶难溶溶解度10g1~10g
0.01~1g
0.01g
(2)反应完全的标志对于常量的化学反应来说,化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于__________时,反应就达完全
二、沉淀反应的应用1.沉淀的生成
(1)应用可利用生成沉淀来达到_________________的目的
(2)条件
①生成沉淀的反应能够发生;
②生成沉淀的反应进行得越完全越好
(3)方法方法实例加入试剂发生反应的离子方程式调节pH法除去NH4Cl溶液中的Fe3+_______________________________沉淀剂法除去污水中的重金属离子____H2S+Cu2+CuS↓+2H+2.沉淀的溶解
(1)含义减少溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解
(2)方法
①酸溶解法如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为_______________________________
②盐溶液溶解法如MgOH2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为__________________________实验名称氢氧化镁沉淀在蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液中的溶解实验装置实验原理氢氧化镁难溶于水,但与酸反应,溶于酸性溶液NH4Cl水解显酸性,能溶解氢氧化镁化学方程式分别为_____________________________________________实验用品蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液、氢氧化镁固体;三支试管、胶头滴管实验步骤
①取三支干燥的试管,分别加入等量的氢氧化镁固体
②分别向三支试管中依次加入蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液,充分振荡,观察沉淀的溶解情况实验现象氢氧化镁中加入蒸馏水沉淀量无明显减少;氢氧化镁中加入盐酸溶液,沉淀迅速____________,得无色溶液;氢氧化镁中加入氯化铵溶液,沉淀完全溶解,得无色溶液实验结论
①氢氧化镁溶于酸和酸性溶液在含有难溶物氢氧化镁的溶液中存在溶解平衡,加入酸或酸性溶液能促进沉淀的溶解
②加入能与沉淀溶解所产生的离子发生反应的试剂,生成挥发性物质或弱电解质而使溶解平衡向溶解的方向移动3.沉淀的转化
(1)含义由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程
(2)实质_____________________________的移动沉淀的溶解度差别______,越容易转化
(3)应用_______、_______等实验名称氯化银、碘化银、硫化银沉淀的转化实验装置实验原理______________________________实验用品
0.1mol/LAgNO3溶液、
0.1mol/LNaCl溶液、
0.1mol/LKI溶液、
0.1mol/LNa2S溶液;试管、胶头滴管实验步骤
①向盛有10滴
0.1mol/LAgNO3溶液试管中滴加
0.1mol/LNaCl溶液,至不再有百色沉淀生成
②向上述固液混合物中滴加适量
0.1mol/LKI溶液,直到沉淀颜色不再改变为止,观察并记录现象
③向上支试管中滴加
0.1mol/LNa2S溶液,直到到沉淀颜色不再改变为止,观察并记录现象实验现象
①NaCl溶液和AgNO3溶液混合产生白色沉淀
②向所得固液混合物中滴加KI溶液,沉淀颜色逐渐变成黄色
③再向所得固液混合物中滴加Na2S溶液,沉淀颜色逐渐变成黑色实验结论
①溶解度由大到小的顺序为_________________________________________[或KspAgCl>KspAgI,因沉淀类型不同通常不能比较KspAgCl、KspAgI与KspAg2S的大小]
②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀,且两者差别越大,转化越容易实验说明利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时,与多个沉淀均相关的离子如Ag+不能过量实验名称氢氧化镁、氢氧化铁沉淀的转化实验装置实验原理________________________________________________实验用品
0.1mol/LMgCl2溶液、
0.1mol/LFeCl3溶液、2mol/LNaOH溶液;试管、量筒、胶头滴管实验步骤向盛有1mL
0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加1〜2滴2mol/LNaOH溶液,再滴加2滴
0.1mol/LFeCl3溶液,静置,观察并记录现象实验现象MgCl2溶液中加入NaOH得到白色沉淀,再加入FeCl3后,沉淀逐渐变为红褐色实验结论
①溶解度由大到小的顺序为__________________因沉淀类型不同通常不能比较两者Ksp的大小
②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀,且两者差别越大,转化越容易实验说明利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时,与多个沉淀均相关的离子如OH−不能过量
一、1.
(1)溶解生成
(2)AgClsAg+aq+Cl−aq2.
(2)1×10−5mol·L−1
二、1.
(1)分离或除去某些离子
(3)氨水Fe3++3NH3·H2OFeOH3↓+3Na2S或H2S2.
(2)
①CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
②MgOH2+2Mg2++2NH3·H2OMgOH2+2H+Mg2++H2O,MgOH2+2Mg2++2NH3•H2O完全溶解3.
(2)难溶电解质溶解平衡越大
(3)锅炉除垢矿物转化Ag++Cl−AgCl↓,AgCl+I−AgI+Cl−,2AgI+S2−Ag2S+2I−AgClAgIAg2SMg2++2OH−MgOH2↓,3MgOH2+2Fe3+3Mg2++2FeOH3MgOH2FeOH3溶度积规则1.表达式对于一般的溶解平衡AmBnsmAn+aq+nBm−aq,Ksp=[cAn+]m·[cBm−]n2.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,可以判断难溶电解质在给定条件下能否生成沉淀或溶解Qc>Ksp溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡;Qc=Ksp溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;Qc<Ksp溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和注意事项
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关
(2)溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动,并不能改变溶度积
(3)沉淀的生成和溶解这两个相反过程相互转化的条件是离子浓度的大小,改变反应所需的离子浓度,可使反应向着所需的方向转化
(4)只有组成相似的物质(如AgCl与AgI、CaCO3与BaCO3),才能用Ksp的相对大小来判断物质溶解度的相对大小
(5)Ksp小的难溶电解质也能向Ksp大的难溶电解质转化,需看溶液中生成沉淀的离子浓度的大小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【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【答案】C1.下列物质的溶解度随温度升高而减小的是
①KNO3
②CaOH2
③BaSO4
④CO2A.
①②B.
①③C.
②③D.
②④2.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是A.沉淀开始溶解时,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3.下列说法中,正确的是A.水的离子积KW随温度、外加酸碱浓度的改变而改变B.能自发进行的化学反应,一定是ΔH
0、ΔS0C.对已达化学平衡的反应,仅改变浓度,若平衡移动,则平衡常数K一定改变D.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关4.牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5PO43OH的物质保护着,它在唾液中存在下列溶解平衡Ca5PO43OHs5Ca2+aq+3aq+OH−aq试回答问题
(1)小孩吃糖后,如果不及时刷牙或漱口,细菌和酶就会作用于糖,在口腔内产生有机羧酸,久而久之,牙齿就会受到腐蚀,其原因是
(2)已知Ca5PO43Fs的溶解度比上述矿化产物Ca5PO43OH的溶解度更小,质地更坚硬当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿,其原因是用离子方程式和简要文字说明_______________________
(3)根据以上原理,请你提出一种其他促进矿化的方法_________________________________5.海水中含有丰富的镁资源某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案模拟海水中的离子浓度/mol·L-1Na+Mg2+Ca2+Cl-HCO3-
0.
4390.
0500.
0110.
5600.001注溶液中某种离子的浓度小于
1.0×10-5mol·L-1,可认为该离子不存在;实验过程中,假设溶液体积不变Ksp[CaCO3]=
4.96×10-9 Ksp[MgCO3]=
6.82×10-6Ksp[CaOH2]=
4.68×10-6Ksp[MgOH2]=
5.61×10-12下列说法正确的是A.沉淀物X为CaCO3B.滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+C.滤液N中存在Mg2+、Ca2+D.步骤
②中若改为加入
4.2gNaOH固体,沉淀物Y为CaOH2和MgOH2的混合物6.一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,其平衡常数Ksp=cmAn+·cnBm−,称为难溶电解质的溶度积已知下表数据物质FeOH2CuOH2FeOH3Ksp25°C
8.0×10−
162.2×10−
204.0×10−38完全沉淀时的pH范围≥
9.6≥
6.43~4对含等物质的量的CuSO
4、FeSO
4、Fe2SO43的混合溶液的说法,不科学的是A.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀B.该溶液中cSO42−[cCu2++cFe2++cFe3+]>54C.向该溶液中加入适量氯水,并调节pH到3〜4后过滤,可获得纯净的CuSO4溶液D.在pH=5的溶液中Fe3+不能大量存在7.[2018新课标3卷]用
0.100mol·L-1AgNO3滴定
50.0mL
0.0500mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图所示下列有关描述错误的是A.根据曲线数据计算可知KspAgCl的数量级为10-10B.曲线上各点的溶液满足关系式cAg+·cCl-=KspAgClC.相同实验条件下,若改为
0.0400mol·L-1Cl-,反应终点c移到aD.相同实验条件下,若改为
0.0500mol·L-1Br-,反应终点c向b方向移动8.[2017新课标Ⅱ]由下列实验及现象不能推出相应结论的是实验现象结论A.向2mL
0.1的溶液中加足量铁粉,振荡,加1滴KSCN溶液黄色逐渐消失,加KSCN溶液颜色不变还原性B.将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶集气瓶中产生大量白烟,瓶内有黑色颗粒产生CO2具有氧化性C.加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸石蕊试纸变蓝NH4HCO3显碱性D.向2支盛有2mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液一只试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象9.[2017新课标Ⅲ]在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的会腐蚀阳极板而增大电解能耗可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是A.的数量级为B.除反应为Cu+Cu2++2=2CuClC.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除效果越好D.2Cu+=Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全1.【答案】D【解析】CaOH2的溶解度比较特殊,随温度升高而减小,其他绝大多数固体物质随温度升高,溶解度增大;气体物质溶解度随温度升高而减小2.【答案】B3.【答案】D【解析】A项中KW只与温度有关B项只要满足ΔH-TΔS0,都是自发反应C项中化学平衡常数K只与温度有关4.【答案】
(1)有机羧酸电离出H+与Ca5PO43OH电离出的OH−发生反应H++OH−H2O,使Ca5PO43OH的溶解平衡向右移动
(2)F−与Ca5PO43OH溶解产生的Ca2+、发生反应生成更难溶的Ca5PO43F5Ca2++3+F−Ca5PO43F↓
(3)在牙膏中加Ca2+,使题中溶解平衡向左移动5.【答案】A【解析】由HCO3-+OH-===CO32-+H2O知步骤
①反应后cCa2+·cCO32-=
0.011×
1.0×10-3=
1.1×10-5>KspCaCO3,故有CaCO3生成Ca2+过量,其浓度为
0.011mol·L-1-
1.0×10-3mol·L-1=
0.010mol·L-1,故B选项错误溶液中cCO32-=mol·L-1=
4.96×10-7mol·L-1,cMg2+·cCO32-=
0.050×
4.96×10-7=
2.48×10-8<KspMgCO3,故无MgCO3生成,A选项正确同理可通过类似计算判断滤液N中有Ca2+而无Mg2+,C选项错误,D选项中沉淀物Y中无CaOH2,D选项错误6.【答案】C【解析】根据溶度积常数可判断A正确;由于cCu2+、cFe2+、cFe3+在溶液中均发生水解反应而使金属阳离子浓度减小,因此B正确;由选项C的操作可知,溶液中还有氯离子,即溶液中还存在CuCl2,C错误;由表中数据知Fe3+在pH=3〜4的环境中已沉淀完全,因此选项D正确7.【答案】C【解析】A.选取横坐标为50mL的点,此时向50mL
0.05mol/L的Cl-溶液中,加入了50mL
0.1mol/L的AgNO3溶液,所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为
0.025mol/L(按照银离子和氯离子1:1沉淀,同时不要忘记溶液体积变为原来2倍),由图示得到此时Cl-约为1×10-8mol/L(实际稍小),所以KSPAgCl约为
0.025×10-8=
2.5×10-10,所以其数量级为10-10,选项A正确B.由于KSPAgCl极小,所以向溶液滴加硝酸银就会有沉淀析出,溶液一直是氯化银的饱和溶液,所以cAg+·cCl-=KSPAgCl,选项B正确C.滴定的过程是用硝酸银滴定氯离子,所以滴定的终点应该由原溶液中氯离子的物质的量决定,将50mL
0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL
0.04mol/L的Cl-溶液,此时溶液中的氯离子的物质的量是原来的
0.8倍,所以滴定终点需要加入的硝酸银的量也是原来的
0.8倍,因此应该由c点的25mL变为25×
0.8=20mL,而a点对应的是15mL,选项C错误D.卤化银从氟化银到碘化银的溶解度应该逐渐减小,所以KSPAgCl应该大于KSPAgBr,将50mL
0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL
0.05mol/L的Br-溶液,这是将溶液中的氯离子换为等物质的量的溴离子,因为银离子和氯离子或溴离子都是1:1沉淀的,所以滴定终点的横坐标不变,但是因为溴化银更难溶,所以终点时,溴离子的浓度应该比终点时氯离子的浓度更小,所以有可能由a点变为b点选项D正确点睛本题虽然选择了一个学生不太熟悉的滴定过程——沉淀滴定,但是其内在原理实际和酸碱中和滴定是一样的这种滴定的理论终点都应该是恰好反应的点,酸碱中和滴定是酸碱恰好中和,沉淀滴定就是恰好沉淀,这样就能判断溶液发生改变的时候,滴定终点如何变化了8.【答案】C9.【答案】C【解析】A.KspCuCl=cCu+·cCl-,在横坐标为1时,纵坐标大于-6,小于−5,所以KspCuCl的数量级是10-7,A正确;B.除去Cl-反应应该是Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl,B正确;C.溶液中存在平衡Cu++Cl-CuCl、2Cu+Cu2++Cu,加入纯固态物质Cu对平衡无影响,故C错误;D.在没有Cl-存在的情况下,反应2Cu+Cu2++Cu的平衡常数约为,平衡常数很大,反应趋于完全,D正确答案选C。