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PAGE15-第四單元難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡桂林山水甲天下,世人皆知。桂林的溶洞蓋天下,唯恐知道的人就不多了。桂林的溶洞是大自然在漫長的歲月中創(chuàng)建的奇異景觀。溶洞的形成是地下水長期溶蝕的結(jié)果。石灰?guī)r中不溶的碳酸鈣受水和二氧化碳的作用轉(zhuǎn)化為易溶的碳酸氫鈣,由于巖層各部分含石灰質(zhì)多少不同,被溶蝕的程度不同,就漸漸被溶解分割成互不相依、千姿百態(tài)、陡峭秀麗的山峰和溶洞。通過本節(jié)對溶解平衡的學(xué)習(xí),我們將了解更多自然現(xiàn)象形成的緣由。一、溶解平衡及溶度積1.溶解平衡概念:在肯定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時,固體質(zhì)量、離子濃度不變的狀態(tài)。2.溶度積概念:以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)為例,Ksp=[c(An+)]m·[c(Bm-)]n。在肯定溫度下,Ksp是一個常數(shù),稱為溶度積常數(shù)。簡稱溶度積。3.溶解平衡的特點(1)逆:可逆過程(離子之間生成難溶電解質(zhì)的反應(yīng)不能完全進(jìn)行究竟)。(2)等、動:v溶解=v生成。(3)定:固體質(zhì)量、離子濃度不變(即達(dá)到飽和溶液狀態(tài))。(4)變:條件變更,平衡移動。4.溶度積應(yīng)用:推斷難溶電解質(zhì)在肯定條件下沉淀能否生成或溶解。(1)Qc>Ksp:溶液過飽和,有沉淀析出。(2)Qc=Ksp:溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。(3)Qc<Ksp:溶液未飽和,無沉淀析出。二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用1.沉淀的生成(1)調(diào)整pH法加入氨水調(diào)整pH至7~8,可除去氯化銨中的雜質(zhì)氯化鐵。反應(yīng)離子方程式:Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NHeq\o\al(+,4)。(2)加沉淀劑法以Na2S、H2S等作沉淀劑,使Cu2+、Hg2+等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反應(yīng)離子方程式如下:Cu2++S2-=CuS↓,Cu2++H2S=CuS↓+2H+;Hg2++S2-=HgS↓,Hg2++H2S=HgS↓+2H+。2.沉淀的溶解(1)原理依據(jù)平衡移動原理,對于在水中難溶的電解質(zhì),只要不斷削減溶解平衡體系中的相應(yīng)離子,平衡就向沉淀溶解的方向移動,從而使沉淀溶解。(2)方法①酸溶解法難溶電解質(zhì)CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2可溶于強酸,其反應(yīng)的離子方程式如下:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O;FeS+2H+=Fe2++H2S↑;Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O。②鹽溶液溶解法Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液,反應(yīng)的離子方程式為:Mg(OH)2+2NHeq\o\al(+,4)=Mg2++2NH3·H2O。3.沉淀的轉(zhuǎn)化(1)實質(zhì)溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀。兩種沉淀的溶解度差別越大,沉淀越簡單轉(zhuǎn)化。(2)應(yīng)用①鍋爐除水垢水垢[CaSO4(s)]eq\o(→,\s\up15(Na2CO3))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up15(鹽酸))Ca2+(aq)其反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:CaSO4+Na2CO3=Na2SO4+CaCO3;CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O。②自然界中礦物的轉(zhuǎn)化原生銅的硫化物eq\o(→,\s\up15(氧化、淋濾))CuSO4溶液eq\o(→,\s\up15(滲透,加閃鋅礦ZnS),\s\do15(和方鉛礦PbS))銅藍(lán)(CuS)其反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:CuSO4+ZnS=CuS↓+ZnSO4,CuSO4+PbS=CuS↓+PbSO4。探究點一沉淀溶解平衡1.溶解度和溶解性(1)溶解度(S)①定義:肯定溫度下,100g溶劑(水)中溶解某種物質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)時,所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量叫這種物質(zhì)在該溫度的溶解度。設(shè)t℃時,某物質(zhì)的飽和溶液中溶質(zhì)質(zhì)量為m(溶質(zhì)),溶劑質(zhì)量為m(溶劑),則t℃時該物質(zhì)的溶解度S=eq\f(m溶質(zhì),m溶劑)×100g。同種物質(zhì)的溶解度隨著溫度的不同而不同。②幾種電解質(zhì)的溶解度(20℃)化學(xué)式溶解度/g化學(xué)式溶解度/gAgNO3222Fe(OH)33×10-9Ag2SO40.796Mg(OH)29×10-4AgCl1.5×10-4Ca(OH)20.165AgBr8.4×10-6Ba(OH)23.89AgI3×10-7MgSO435.1Ag2S1.3×10-16CaSO40.21BaCl235.7BaSO42.4×10-4(2)溶解性①依據(jù)物質(zhì)溶解實力的大小對物質(zhì)進(jìn)行的定性分類。②在20℃時,溶解性與溶解度的關(guān)系如下表:溶解性難溶微溶可溶易溶溶解度<0.01g0.01~1g1~10g>10g(3)重要結(jié)論①不同物質(zhì)在水中的溶解度不同,甚至相差很大。沒有溶解度為零的物質(zhì)。②同族元素的同類化合物的溶解度隨著原子序數(shù)遞增呈肯定的變更規(guī)律。如鹵化銀AgX、ⅡA元素的氫氧化物M(OH)2、硫酸鹽MSO4等的溶解度。③物質(zhì)在水中“溶”與“不溶”是相對的。“不溶”是指難溶,沒有肯定不溶的物質(zhì)。④生成沉淀的離子反應(yīng)不行能真正進(jìn)行究竟。如Ag++Cl-=AgCl↓,AgCl的溶解度雖然很小,但不等于零。生成沉淀的離子反應(yīng)之所以能夠發(fā)生,是因為生成物的溶解度很小。⑤通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol/L時,沉淀達(dá)到完全。2.溶解平衡(1)定義難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時,溶質(zhì)的沉淀與溶解之間建立的動態(tài)平衡,叫做沉淀溶解平衡。例如:AgCl(s)eq\o(,\s\up15(溶解),\s\do15(沉淀))Ag+(aq)+Cl-(aq)。盡管AgCl溶解度很小,但并非肯定不溶,生成的AgCl沉淀會有少量溶解。從固體溶解平衡的角度分析,不難理解AgCl在溶液中存在下述兩個過程:在AgCl的溶液中,一方面,在水分子作用下,少量Ag+和Cl-脫離AgCl的表面溶入水中;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-回到AgCl的表面析出——沉淀。在肯定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時,得到AgCl的飽和溶液,即建立動態(tài)平衡。(2)難溶電解質(zhì)的溶解平衡與弱電解質(zhì)的電離平衡的區(qū)分①首先從物質(zhì)類別方面看,難溶電解質(zhì)可以是強電解質(zhì)也可以是弱電解質(zhì)[如BaSO4是強電解質(zhì),而Al(OH)3是弱電解質(zhì)],而難電離物質(zhì)只能是弱電解質(zhì)。②再從變更的過程來看,溶解平衡是指已溶解的溶質(zhì)與未溶解的溶質(zhì)之間形成的沉淀與溶解的平衡狀態(tài);而電離平衡則是指已經(jīng)溶解在溶液中的弱電解質(zhì)分子與離子之間的轉(zhuǎn)化達(dá)到的平衡狀態(tài)。(3)特征動:動態(tài)平衡,溶解的速率和沉淀的速率均不為0。等:v(溶解)=v(沉淀)。定:達(dá)到平衡時,溶液中離子濃度不再變更。變:當(dāng)外界條件變更,溶解平衡將發(fā)生移動,達(dá)到新的平衡。(4)溶解平衡的表達(dá)式MmAn(s)eq\o(,\s\up15(溶解),\s\do15(沉淀))mMn+(aq)+nAm-(aq)留意在沉淀后用“s”標(biāo)明狀態(tài),溶液中用“aq”標(biāo)明狀態(tài),并用“”連接。如:CaCO3(s)Ca2+(aq)+COeq\o\al(2-,3)(aq)Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)(5)影響因素①內(nèi)因:溶質(zhì)本身的性質(zhì)??隙ú蝗艿奈镔|(zhì)是沒有的;同是微溶物質(zhì),溶解度差別也很大;易溶溶質(zhì)的飽和溶液中也存在溶解平衡。②外因:包括濃度、溫度等,遵循勒夏特列原理。a.濃度:加水,平衡向溶解方向移動。b.溫度:升溫,多數(shù)平衡向溶解方向移動;少數(shù)平衡向生成沉淀的方向移動[如Ca(OH)2的溶解平衡]。c.同離子效應(yīng):向平衡體系中加入相同的離子,使平衡向生成沉淀的方向移動。d.化學(xué)反應(yīng):向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶的物質(zhì)或氣體的離子時,平衡向溶解方向移動。只有難溶電解質(zhì)才存在溶解平衡嗎?提示:錯誤。固體物質(zhì)在溶液中都存在溶解平衡,不僅難溶電解質(zhì)存在溶解平衡,在易溶電解質(zhì)的飽和溶液中也存在溶解平衡,只要存在溶解平衡,變更適當(dāng)?shù)臈l件就會有沉淀析出。如在NaCl飽和溶液中存在溶解和結(jié)晶平衡。【例1】已知25℃時BaSO4飽和溶液中存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SOeq\o\al(2-,4)(aq),Ksp=1.1×10-10,下列有關(guān)BaSO4的溶度積和溶解平衡的敘述正確的是()A.25℃時,向c(SOeq\o\al(2-,4))=1.05×10-5mol/L的BaSO4溶液中加入BaSO4固體,c(SOeq\o\al(2-,4))增大B.向該飽和溶液中加入Ba(NO3)2固體,BaSO4的溶度積增大C.向該飽和溶液中加入Na2SO4固體,該溶液中c(Ba2+)>c(SOeq\o\al(2-,4))D.向該飽和溶液中加入BaCl2固體,該溶液中c(SOeq\o\al(2-,4))減小【思路分析】溶解平衡是動態(tài)平衡,可應(yīng)用勒夏特列原理分析有關(guān)問題,溶度積是平衡常數(shù)的一種?!窘馕觥緽aSO4的溶度積Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)·c(SOeq\o\al(2-,4)),即BaSO4飽和溶液中c(SOeq\o\al(2-,4))≈1.05×10-5mol/L,再加入BaSO4固體不溶解,c(SOeq\o\al(2-,4))不變,A錯誤;溶度積只與溫度有關(guān),B錯誤;加入Na2SO4固體,溶解平衡向左移動,c(Ba2+)減小,C錯誤;加入BaCl2固體,溶解平衡向左移動,c(SOeq\o\al(2-,4))減小,D正確?!敬鸢浮緿石灰乳中存在下列平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq);加入等量的下列溶液,可使Ca(OH)2削減最多的是(A)A.Na2CO3溶液 B.KCl溶液C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液解析:加入試劑后,若能使Ca(OH)2的沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移動,就會使Ca(OH)2的量明顯削減。A項,COeq\o\al(2-,3)+Ca2+=CaCO3↓,使c(Ca2+)減小,引起平衡正向移動;B項,相當(dāng)于加水稀釋,引起平衡正向移動,但不如A項削減得多;C項,使c(OH-)增大,引起平衡逆向移動;D項,c(Ca2+)增大,引起平衡逆向移動。探究點二溶度積常數(shù)1.沉淀溶解平衡常數(shù)——溶度積(1)定義:在肯定條件下,難溶強電解質(zhì)AmBn溶于水形成飽和溶液時,溶液中溶質(zhì)離子與該固態(tài)物質(zhì)之間建立動態(tài)平衡,這時,離子濃度冪之積為一常數(shù),叫做溶度積常數(shù),簡稱溶度積,符號為Ksp。(2)表達(dá)式:以MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)為例(固體物質(zhì)不列入平衡常數(shù)表達(dá)式),Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n,如AgCl(s)Cl-(aq)+Ag+(aq),Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)。(3)影響因素:Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)、溫度有關(guān),而與沉淀的量無關(guān),并且溶液中的離子濃度的變更只能使平衡移動,并不變更溶度積。(4)意義:①Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解實力,當(dāng)化學(xué)式所表示的陰、陽離子個數(shù)比相同時,Ksp數(shù)值越大的難溶電解質(zhì)在水中的溶解實力相對越強。②可以利用Ksp來計算飽和溶液中某種離子的濃度。2.溶度積規(guī)則——推斷沉淀生成或溶解的原則通過比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積——離子積Qc的相對大小,可以推斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解。Qc>Ksp,溶液過飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡。Qc=Ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。Qc<Ksp,溶液未飽和,無沉淀析出,若加入過量難溶電解質(zhì),難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和。特殊提示:(1)溶度積和溶解度都可用來表示物質(zhì)的溶解實力。但是對于化學(xué)式中陰、陽離子個數(shù)比不同的難溶電解質(zhì),不能干脆比較Ksp的大小來確定其溶解實力的大小,需轉(zhuǎn)化為溶解度。(2)若用溶度積干脆比較不同物質(zhì)的溶解性時,物質(zhì)的類型應(yīng)相同。3.溶度積、溶解度和物質(zhì)的量濃度之間的關(guān)系溶度積Ksp、溶解度S和飽和溶液的物質(zhì)的量濃度c都可以用來衡量沉淀的溶解實力或溶解程度,它們彼此關(guān)聯(lián),可以相互換算。以CaCO3的溶解平衡為例:CaCO3(s)Ca2+(aq)+COeq\o\al(2-,3)(aq),Ksp=c(Ca2+)·c(COeq\o\al(2-,3)),S是100g水中所溶解的CaCO3的質(zhì)量。由于濃度很小,將溶液的密度近似為1g/cm3。(1)已知Ksp,則c(Ca2+)=c(COeq\o\al(2-,3))=eq\r(Ksp)mol/L,S=eq\f(m溶質(zhì),m溶劑)×100g=eq\f(cCa2+×0.1L×MCaCO3,100g-mCaCO3)×100g≈0.1L×c(Ca2+)×M(CaCO3)=10eq\r(Ksp)g(100g溶液中水的質(zhì)量近似為100g)。(2)已知S,即已知100g水(0.1L)溶液中所含CaCO3的質(zhì)量為Sg,那么c(Ca2+)=eq\f(\f(Sg,100g·mol-1),0.1L)=eq\f(S,10)mol/L,Ksp=eq\f(S2,100)。(3)已知c(Ca2+)=amol/L,則Ksp=c(Ca2+)·c(COeq\o\al(2-,3))=a2,1L溶液中含有amolCa2+、amolCOeq\o\al(2-,3),S=eq\f(100ag,1000g)×100g=10ag。特殊提示:(1)在計算難溶電解質(zhì)溶液中離子平衡濃度時不要搞錯計量數(shù)關(guān)系。如xmol/L鉻酸銀(Ag2CrO4)溶液中c(Ag+)是2xmol/L而不是xmol/L。(2)類型不同的難溶電解質(zhì)的溶度積大小不能干脆反映出它們的溶液中離子濃度的大小,因為它們的溶度積表達(dá)式是不同的。Ksp與S的換算沒有一個統(tǒng)一的公式,因電解質(zhì)類型(陰、陽離子數(shù)目比)的不同而相異。1.已知相同條件下,Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),在有Cl-和Br-共同存在的溶液中,只要滴入AgNO3溶液,就肯定先有AgBr沉淀生成嗎?提示:不肯定。對于相同類型的難溶電解質(zhì),先有哪種沉淀生成,除了依據(jù)Ksp進(jìn)行比較外,還要看溶液中c(Cl-)、c(Br-)的大小,因為形成沉淀必需滿意的條件是c(Ag+)·c(X-)>Ksp(AgX)。假如c(Cl-)較大而c(Br-)較小,則c(Ag+)·c(Cl-)>Ksp(AgCl)、c(Ag+)·c(Br-)<Ksp(AgBr),此時先生成AgCl沉淀。2.利用Ksp的數(shù)值,可干脆推斷不同的難溶電解質(zhì)溶解度的大小嗎?提示:(1)對于同類型的難溶電解質(zhì),即陰、陽離子個數(shù)之比相同的難溶電解質(zhì),溶度積Ksp的數(shù)值越大,難溶電解質(zhì)在水中的溶解實力就越強,即溶解度越大。(2)對于不同類型的難溶電解質(zhì),即陰、陽離子個數(shù)之比不相同的難溶電解質(zhì),不能干脆依據(jù)溶度積的數(shù)值來比較其溶解度的大小。如BaSO4和Mg(OH)2,25℃時,S(BaSO4)=2.4×10-4g,S[Mg(OH)2]=9×10-4g,Mg(OH)2的溶解度比BaSO4的大,而Ksp(BaSO4)=1.1×10-10>Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10【例2】某溫度時,Ag2SO4在水溶液中的溶解平衡曲線如圖所示,下列說法不正確的是()A.b點對應(yīng)的Ksp(Ag2SO4)等于c點對應(yīng)的Ksp(Ag2SO4)B.實行蒸發(fā)溶劑的方法可以使a點對應(yīng)的溶液變?yōu)閎點對應(yīng)的溶液C.該溫度下,Ksp(Ag2SO4)=1.6×10-5D.0.02mol·L-1的AgNO3溶液與0.2mol·L-1的Na2SO4溶液等體積混合不會生成沉淀【思路分析】解本題要抓住b、c點是平衡點,a點是非平衡點?!窘馕觥繙囟群愣〞r,曲線上隨意點的Ksp都相等,A項正確;a點對應(yīng)Ag2SO4的不飽和溶液,但蒸發(fā)可以使溶液中的c(Ag+)、c(SOeq\o\al(2-,4))都變大,故不能實現(xiàn)由a點對應(yīng)的溶液變到b點對應(yīng)的溶液,B項錯誤;由Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線可知:Ksp(Ag2SO4)=[c(Ag+)]2·c(SOeq\o\al(2-,4))=(1×10-2)2×16×10-2=1.6×10-5,C項正確;0.02mol·L-1的AgNO3溶液與0.2mol·L-1的Na2SO4溶液等體積混合后,溶液中[c(Ag+)]2·c(SOeq\o\al(2-,4))=0.012×0.1=1×10-5<Ksp,所以混合液不會有沉淀生成,D項正確?!敬鸢浮緽25℃時有關(guān)物質(zhì)的顏色和溶度積(Ksp)如下表:物質(zhì)AgClAgBrAgIAg2S顏色白淡黃黃黑Ksp1.8×10-107.7×10-131.5×10-161.8×10-50下列敘述中不正確的是(B)A.向AgCl的白色懸濁液中加入0.1mol/LKI溶液,有黃色沉淀產(chǎn)生B.25℃時,AgCl、AgBr、AgI、Ag2S飽和水溶液中Ag+的濃度相同C.25℃,AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度NaCl、CaCl2溶液中的溶度積相同D.在5mL1.8×10-6mol/LNaCl溶液中,加入1滴(20滴約為1mL)1×10-3mol/LAgNO3溶液,不能產(chǎn)生白色沉淀解析:本題是對溶度積常數(shù)及其應(yīng)用的考查。由四種物質(zhì)的溶度積常數(shù)可知,溶解度大小關(guān)系為AgCl>AgBr>AgI>Ag2S,故A項正確,B項錯誤;由于溶度積常數(shù)是溫度常數(shù),溫度不變其值不變,C項正確;加入1滴硝酸銀溶液后c(Cl-)可認(rèn)為保持不變,即c(Cl-)=1.8×10-6mol/L,而AgNO3溶液相當(dāng)于稀釋100倍,故c(Ag+)=1×10-5mol/L,c(Cl-)·c(Ag+)=1.8×10-11<Ksp(AgCl),故沒有沉淀生成,D項正確。探究點三沉淀溶解平衡的應(yīng)用1.沉淀的溶解與生成(1)在難溶電解質(zhì)的溶液中,當(dāng)Qc>Ksp時,就會生成沉淀。據(jù)此,可加入沉淀劑而析出沉淀,該方法是分別、除雜常用的方法。如以Na2S、H2S等作沉淀劑,使某些金屬離子如Cu2+、Hg2+等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。留意:①利用生成沉淀的方法分別或除去某種離子,首先要使生成沉淀的反應(yīng)能夠發(fā)生,其次使生成沉淀的反應(yīng)進(jìn)行得越完全越好。如要除去NaCl溶液中的Mg2+,可運用NaOH使之轉(zhuǎn)化為溶解度較小的Mg(OH)2。②不行能使要除去的離子全部通過沉淀除去。一般認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol·L-1時,沉淀就達(dá)到完全。由Ksp的表達(dá)式可知,為使除去的離子在溶液中殘留的濃度盡可能小,須要加入過量的沉淀劑。(2)當(dāng)Qc<Ksp時,就會使沉淀溶解。常用的方法有:①酸堿溶解法加入酸或堿與沉淀溶解平衡體系中的相應(yīng)離子反應(yīng),降低離子濃度,使平衡向溶解方向移動。如難溶于水的BaCO3可溶于稀鹽酸中。②發(fā)生氧化還原反應(yīng)使沉淀溶解有些金屬硫化物如CuS、HgS等,其溶度積特殊小,在其飽和溶液中c(S2-)特殊小,而它又不溶于非氧化性強酸,只能溶于氧化性酸(如硝酸、王水等),其原理是S2-被氧化以減小其濃度,而達(dá)到沉淀溶解的目的。此法適用于那些具有明顯氧化性或還原性的難溶物。③生成協(xié)作物使沉淀溶解向沉淀溶解平衡體系中加入適當(dāng)?shù)呐湮粍?,使溶液中某種離子生成穩(wěn)定的協(xié)作物,以減小該離子濃度,從而使沉淀溶解。如向AgCl中加入氨水,生成[Ag(NH3)2]+,從而使AgCl溶解。(3)實例探究①誤服可溶性鋇鹽引起中毒,應(yīng)盡快用5.0%的Na2SO4溶液洗胃,使SOeq\o\al(2-,4)與Ba2+結(jié)合成沉淀而排出。②從沉淀溶解平衡的角度說明溶洞的形成。2.沉淀的轉(zhuǎn)化(1)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。通常,一種沉淀可以轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀,兩種難溶物的溶解實力差別越大,這種轉(zhuǎn)化的趨勢就越大。(2)實例探究①往ZnS的沉淀溶解平衡體系中加入CuSO4溶液可將其轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS沉淀,ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)。②依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的原理,可用FeS等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的有毒重金屬離子。如FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)。③硬水中的Mg(HCO3)2在煮沸時分解為MgCO3,接著煮沸,MgCO3轉(zhuǎn)化為更難溶的Mg(OH)2。④AgNO3溶液eq\o(→,\s\up15(NaCl))AgCl(白色沉淀)eq\o(→,\s\up15(NaBr))AgBr(淺黃色沉淀)eq\o(→,\s\up15(NaI))AgI(黃色沉淀)eq\o(→,\s\up15(Na2S))Ag2S(黑色沉淀)?!纠?】常溫下,向盛有0.1mol·L-1AgNO3溶液的試管中滴加0.1mol·L-1Na2S溶液至沉淀完全,再向上層清液中滴加足量NaCl溶液。已知Ksp(Ag2S)=6.3×10-50,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,下列對產(chǎn)生的現(xiàn)象或生成的物質(zhì)的表述正確的是()A.黑色沉淀完全轉(zhuǎn)化為白色沉淀B.沉淀中既有Ag2S也有AgClC.不能看到黑色沉淀轉(zhuǎn)化為白色沉淀D.只有AgCl白色沉淀【解析】AgCl轉(zhuǎn)化成Ag2S的離子方程式為2AgCl(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2Cl-(aq),K=eq\f(c2Cl-,cS2-)×eq\f(c2Ag+,c2Ag+)=eq\f(K\o\al(2,sp)AgCl,KspAg2S)=5.1×1029,即當(dāng)eq\f(c2Cl-,cS2-)的值大于5.1×1029時,Ag2S才會轉(zhuǎn)化成AgCl,即便是利用飽和食鹽水也不能實現(xiàn)此轉(zhuǎn)化,所以Ag2S不會轉(zhuǎn)化成AgCl,C項正確,A、B、D項錯誤?!敬鸢浮緾已知在25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均難溶于水,但存在溶解平衡。當(dāng)達(dá)到平衡時,溶液中離子濃度的乘積是一個常數(shù)(此常數(shù)用Ksp表示,Ksp和水的Kw相像)。如:AgX(s)Ag+(aq)+X-(aq),Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-)=1.8×10-10AgY(s)Ag+(aq)+Y-(aq),Ksp(AgY)=c(Ag+)·c(Y-)=1.0×10-12AgZ(s)Ag+(aq)+Z-(aq),Ksp(AgZ)=c(Ag+)·c(Z-)=8.7×10-17(1)依據(jù)以上信息,推斷AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量/1L溶液表示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小依次為S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。(2)若向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體,則c(Y-)減小(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)在25℃時,若取0.188g的AgY(相對分子質(zhì)量188)固體放入100mL水中(忽視溶液體積的變更),則溶液中Y-的物質(zhì)的量濃度為1.0×10-6_mol·L-1。(4)①由上述Ksp推斷,在上述(3)的體系中,能否實現(xiàn)AgY向AgZ的轉(zhuǎn)化,并簡述理由:能,Ksp(AgY)=1.0×10-12>Ksp(AgZ)=8.7×10-17。②在上述(3)體系中,能否實現(xiàn)AgY向AgX的轉(zhuǎn)化?依據(jù)你的觀點選答一項。若能,請寫出實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的必要條件:能,當(dāng)溶液中c(X-)>1.8×10-4mol·L-1時,AgY起先向AgX轉(zhuǎn)化,若要實現(xiàn)AgY向AgX的完全轉(zhuǎn)化,必需保持溶液中的c(X-)>1.8×10-4mol·L-1。解析:(1)對于同種類型的難溶電解質(zhì),Ksp越大,其溶解度越大。比較題中三種難溶物的Ksp可知,S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。(2)由于AgY比AgX更難溶,則向AgY的飽和溶液中加入AgX固體,發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化,AgX(s)+Y-(aq)=AgY(s)+X-(aq),則c(Y-)減小。(3)25℃時,AgY的Ksp=1.0×10-12,即溶液達(dá)到飽和時,c(Ag+)=c(Y-)=1.0×10-6mol·L-1,而將0.188gAgY溶于100mL水中,形成的溶液為飽和溶液(溶質(zhì)還有未溶解的),則c(Y-)=1.0×10-6mol·L-1。(4)①依據(jù)沉淀溶解平衡原理,對于相同類型的難溶電解質(zhì),溶度積大的難溶物可以轉(zhuǎn)化為溶度積小的難溶物。由于Ksp(AgZ)<Ksp(AgY),可以實現(xiàn)AgY向AgZ的轉(zhuǎn)化。②依據(jù)沉淀溶解平衡原理,當(dāng)所加入的X-濃度較大,使c(Ag+)·c(X-)>Ksp(AgX)時,即可實現(xiàn)AgY向AgX的轉(zhuǎn)化。在(3)中,c(Ag+)=1.0×10-6mol·L-1,當(dāng)c(X-)>1.8×10-4mol·L-1時,則c(Ag+)·c(X-)>Ksp(AgX)=1.8×10-10,即可實現(xiàn)AgY向AgX轉(zhuǎn)化。1.下列有關(guān)沉淀溶解平衡的說法正確的是(D)A.在AgCl的沉淀溶解平衡體系中,加入蒸餾水,Ksp(AgCl)增大B.在CaCO3的沉淀溶解平衡體系中,加入稀鹽酸,平衡不移動C.可干脆依據(jù)Ksp的數(shù)值大小比較難溶物在水中的溶解度大小D.25℃時,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),向AgCl懸濁液中加入KI固體,有黃色沉淀生成解析:Ksp只與溫度有關(guān),A項錯誤;加入稀鹽酸,H+能與COeq\o\al(2-,3)反應(yīng),使碳酸鈣的溶解平衡正向移動,最終使CaCO3溶解,B項錯誤;比較不同類型的難溶物的溶解度大小,不能干脆依據(jù)Ksp的數(shù)值大小進(jìn)行比較,C項錯誤;由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),故向AgCl懸濁液中加入KI固體,有黃色AgI生成,D項正確。2.在肯定溫度下,Mg(OH)2固體在水溶液中達(dá)到平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)。若使固體Mg(OH)2的量削減,而且c(Mg2+)不變,則可實行的措施是(B)A.加MgCl2(s) B.加適量水C.加NaOH(s) D.加鹽酸解析:加入水后,只要Mg(OH)2固體沒有完全溶解,水溶液肯定為飽和溶液,c(Mg2+)不變。3.在25℃時,AgCl的白色懸濁液中,依次加入等濃度的KI溶液和Na2S溶液。視察到的現(xiàn)象是先出現(xiàn)黃色沉淀,最終出現(xiàn)黑色沉淀。已知有關(guān)物質(zhì)的溶度積Ksp(25℃)如下:AgClAgIAg2SKsp1.8×10-108.51×10-166.3×10-50下列敘述錯誤的是(C)A.沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動B.溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀C.AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解程度相同D.25℃時,在飽和AgCl、AgI、Ag2S溶液中,所含Ag+的濃度不同解析:由于AgCl、AgI、Ag2S的Ksp依次減小,當(dāng)向AgCl溶液中加入同濃度的KI和Na2S溶液時,沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)右移,依次轉(zhuǎn)化為溶解度更小的AgI和Ag2S,A、B項正確;由于在NaCl、CaCl2溶液中c(Cl-)不同,而Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)導(dǎo)致AgCl在兩溶液中的溶解程度不同,C項錯誤;由于Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),Ksp(AgI)=c(Ag+)·c(I-),Ksp(Ag2S)=c2(Ag+)·c(S2-)且三種沉淀的Ksp不相同,故在三種溶液中,c(Ag+)不同,D項正確。4.試驗:①0.1mol·L-1AgNO3溶液和0.1mol·L-1NaCl溶液等體積混合得到濁液a,過濾得到濾液b和白色沉淀c;②向濾液b中滴加0.1mol·L-1KI溶液,出現(xiàn)渾濁;③向沉淀c中滴加0.1mol·L-1KI溶液,沉淀變?yōu)辄S色。下列分析不正確的是(B)A.濁液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)B.濾液b中不含有Ag+C.③中顏色變更說明AgCl轉(zhuǎn)化為AgID.試驗可以證明AgI比AgCl更難溶解析:由試驗現(xiàn)象和反應(yīng)原理可知,濁液a為含有AgCl及NaNO3的濁液,濾液b為NaNO3溶液(含極少量的Ag+、Cl-),白色沉淀c為AgCl,②中出現(xiàn)的渾濁為AgI,③中的黃色沉淀為AgI。濁液a中存在AgCl的溶解平衡,A項正確;由選項A可知濾液b中含有Ag+,B項錯誤;③中的黃色沉淀為AgI,是由AgCl電離出的Ag+與I-結(jié)合生成的,C項正確;試驗②和試驗③均說明AgI比AgCl更難溶,D項正確。5.已知:25℃時,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp(MgF2)=7.42×10-11。下列說法正確的是(B)A.25℃時,飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大B.25℃時,在Mg(OH)2的懸濁液中加入少量的NH4Cl固體,c(Mg2+)增大C.25℃時,Mg(OH)2固體在20mL0.01mol·L-1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L-1NH4Cl溶液中的Ksp小D.25℃時,在Mg(OH)2的懸濁液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不行能轉(zhuǎn)化成MgF2解析:Mg(OH)2的溶度積小,故其電離出的Mg2+濃度要小一些,A錯;NHeq\o\al(+,4)可以結(jié)合Mg(OH)2電離出的OH-,從而促使Mg(OH)2的電離平衡正向移動,c(Mg2+)增大,B正確;Ksp僅與溫度有關(guān),故C錯;D項,由于MgF2的溶度積更小,所以沉淀會向更難溶的方向進(jìn)行,即可以生成MgF2沉淀,D錯誤。6.Cu(OH)2在水中存在著沉淀溶解平衡:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),在常溫下,Ksp=2×10-20。某CuSO4溶液中,c(Cu2+)=0.02mol·L-1,在常溫下假如要生成Cu(OH)2沉淀,須要向CuSO4溶液中加入堿來調(diào)整pH(溶液體積變更可忽視),使溶液的pH大于(D)A.2
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