江苏高考化学复习水溶液中的离子平衡5第四单元沉淀溶解平衡教案
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第四单元沉淀溶解平衡1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。
2.理解溶度积(K sp)的含义,能进行相关的计算。
沉淀溶解平衡[知识梳理]1.含义在一定温度下的水溶液中,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即建立了溶解平衡状态。
2.建立过程固体溶质溶解沉淀溶液中的溶质⎩⎪⎨⎪⎧v溶解>v沉淀,固体溶解v溶解=v沉淀,溶解平衡v溶解<v沉淀,析出晶体3.特征4.影响因素(1)内因难溶电解质本身的性质,这是决定因素。
(2)外因以AgCl悬浊液中AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例:(1)概念在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中,离子浓度的幂之积。
(2)表达式对于沉淀溶解平衡:M m N n(s)m M n+(aq)+n N m-(aq),K sp=c m(M n+)·c n(N m-),式中的浓度是平衡浓度。
(3)意义反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时,K sp的数值越大,说明难溶电解质在水中的溶解能力越强。
(4)影响因素在一定温度下,溶度积是一个常数,只受温度影响,不受溶液中物质浓度的影响。
6.浓度商(1)表达式:M m N n(s)m M n+(aq)+n N m-(aq),Q c=c m(M n+)·c n(N m-),式中的浓度是任意时刻的浓度。
(2)应用:判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解。
[自我检测]判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等。
( )②难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动。
( )③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液,SO2-4沉淀完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl -,不含SO2-4。
( )④K sp小的物质其溶解能力一定比K sp大的物质的溶解能力小。
( )⑤为减少洗涤过程中固体的损失,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。
( )⑥洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好。
( )(2)对于平衡体系:Ca(OH)2(s)Ca 2+(aq)+2OH -(aq) ΔH <0:①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Na 2CO 3溶液,其中固体质量增加。
( ) ⑦向溶液中加入少量NaOH 固体,Ca(OH)2固体质量不变。
( )(3)(2016·高考江苏卷)室温下,向浓度均为0.1 mol·L -1的BaCl 2和CaCl 2混合溶液中滴加Na 2SO 4溶液,出现白色沉淀,说明K sp (BaSO 4)<K sp (CaSO 4)。
( )答案:(1)①× ②× ③× ④× ⑤√ ⑥× (2)①√ ②× ③× ④× ⑤× ⑥√ ⑦× (3)×(1)CaCO 3===Ca 2++CO 2-3、CaCO 3(s)Ca 2+(aq)+CO 2-3(aq)两者表示的含义不相同。
前者表示CaCO 3的电离方程式,CaCO 3尽管难溶,但由于溶解的部分全部电离,故CaCO 3为强电解质,电离过程用“===”表示。
后者表示CaCO 3在水中存在沉淀溶解平衡,其过程是可逆的,用“”表示。
(2)当难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子的个数比相同时,K sp 越小,则难溶电解质在水中的溶解能力越弱;如果组成中阴、阳离子个数比不同时,则K sp 不能直接用于判断溶解能力的强弱。
(2018·中原名校模拟)①已知t ℃时AgCl 的K sp =2×10-10;②在t ℃时,Ag 2CrO 4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )A .在t ℃时,Ag 2CrO 4的K sp 为1×10-8B .在饱和Ag 2CrO 4溶液中加入K 2CrO 4可使溶液由Y 点变成X 点C .在t ℃时,以0.01 mol·L -1AgNO 3溶液滴定20 mL 0.01 mol ·L -1KCl 和0.01 mol·L-1K 2CrO 4的混合溶液(溶液体积不变),CrO 2-4先沉淀 D .在t ℃时,反应Ag 2CrO 4(s)+2Cl -(aq)2AgCl(s)+CrO 2-4(aq)的平衡常数K =2.5×108[解析] 在t ℃时,Ag 2CrO 4(s)2Ag +(aq)+CrO 2-4(aq)的K sp =(10-3)2×10-5=10-11,A 错误;在饱和Ag 2CrO 4溶液中加入K 2CrO 4,即增大了c (CrO 2-4),可使溶液由Y 点变成Z点,B 错误;沉淀0.01 mol·L -1Cl -需Ag +2×10-8mol ·L -1,沉淀0.01 mol·L -1CrO 2-4需Ag +10-4.5mol ·L -1,因此Cl -先沉淀,C 错误;K =c (CrO 2-4)c 2(Cl -)=K sp (Ag 2CrO 4)K 2sp (AgCl )=10-114×10-20=2.5×108,D 正确。
[答案] D若在上述例题的图中存在A 点如图,则A 点溶液属于饱和溶液还是不饱和溶液?将A 点溶液蒸发掉一定量的水至析出沉淀,溶液是否会由A 点变成Y 点或Z 点?答案:A 点溶液的c 2(Ag +)与c (CrO 2-4)乘积小于曲线上任意一点,属于不饱和溶液。
将A 点溶液蒸发掉一定量的水至析出沉淀,溶液既不会变成Y 点也不会变成Z 点,变为Y 点的意义是c (CrO 2-4)不变而c (Ag +)增大,变为Z 点的意义是c (Ag +)不变而c (CrO 2-4)增大,因为蒸发溶液时c (Ag +)和c (CrO 2-4)均增大,故不会变为Y 点或Z 点。
溶度积图像是沉淀溶解平衡理论的难点,溶度积图像突破方法:第一步,识图像。
认识图像横坐标、纵坐标表示什么,如表示离子浓度、pM 等;曲线上的点表示达到平衡状态,曲线上方的点代表“过饱和溶液”,曲线下方的点代表“不饱和溶液”。
第二步,想原理。
涉及的原理主要有溶度积表达式书写、影响沉淀溶解平衡的因素以及溶度积常数的影响因素。
如浓度不会改变溶度积,溶度积只与温度有关,多数情况下,温度越高,溶度积越大。
第三步,找联系。
将图像与溶度积原理联系起来,分析题目设置的问题,如求离子浓度、判断沉淀溶解平衡状态等。
沉淀溶解平衡及其影响因素1.下列说法中正确的是( )A.饱和石灰水中加入一定量生石灰,溶液温度明显升高,pH增大B.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡向左移动,溶液中离子的总浓度减小C.AgCl悬浊液中加入KI溶液,白色沉淀变成黄色,证明此条件下K sp(AgCl)>K sp(AgI) D.暂时硬水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HCO-3,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+解析:选C。
饱和石灰水中加入一定量生石灰,与水反应放热,溶液温度明显升高,但Ca(OH)2的溶解度降低,溶液中c(OH-)减小,溶液的pH减小,A错;AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末,平衡向左移动,但离子的总浓度增大,B错;由沉淀的转化规律可得K sp(AgCl)>K sp(AgI),C对;加热煮沸暂时硬水,生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀,由于CaCO3和Mg(OH)2在水中存在溶解平衡,所以不可能完全除去其中的Ca2+和Mg2+,D错。
2.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )A.在AgCl的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,K sp(AgCl)增大B.在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡不移动C.可直接根据K sp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小D.25 ℃时,K sp(AgCl)>K sp(AgBr),向AgCl悬浊液中加入KBr固体,有淡黄色沉淀生成解析:选D。
K sp的大小只与温度有关,A项错误;CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO2-3(aq),加入稀盐酸,CO2-3与H+反应,导致溶解平衡正向移动,B项错误;只有比较相同温度下、相同组成形式的难溶电解质的K sp的数值大小,才可比较难溶物在水中的溶解度大小,C项错误。
溶度积的相关计算3.(2017·高考全国卷Ⅲ,13,6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-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Cl-。
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.K sp(CuCl)的数量级为10-7B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-===2CuClC.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好D.2Cu+===Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全解析:选C 。
由题图可知,当c (Cu +)=10-2 mol ·L -1时,c (Cl -)约为10-4.75mol ·L -1,则K sp (CuCl)=c (Cu +)·c (Cl -)的数量级为10-7,A 项正确;根据题目信息可知B 项正确;Cu 、Cu 2+是按一定物质的量之比反应的,并不是加入Cu 越多,Cu +浓度越高,除Cl -效果越好,C 项错误;由题图可知,交点处c (Cu +)=c (Cu 2+)≈10-6mol ·L -1,则2Cu +===Cu 2++Cu的平衡常数K =c (Cu 2+)c 2(Cu +)≈106,该平衡常数很大,因而反应趋于完全,D 项正确。
4.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:(1)在Ca(NO 3)2溶液中加入(NH 4)2CO 3溶液后过滤,若测得滤液中c (CO 2-3)=10-3mol ·L-1,则Ca 2+是否沉淀完全?________(填“是”或“否”)。
[已知c (Ca 2+)≤10-5mol ·L -1时可视为沉淀完全;K sp (CaCO 3)=4.96×10-9](2)已知25 ℃时,K sp [Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH 范围如下:25 ℃时,在2示剂,溶液的颜色为______________。