2017届高考化学一轮复习:专题11《水溶液中的离子平衡》考点4《沉淀溶解平衡》含解析
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【重难点指数】★★★【重难点考向一】溶液酸碱性的判断与测量【典型例题1】下列溶液一定呈中性的是() A.c(H+)=c(OH-)=10-6 mol·L-1的溶液B.pH=7的溶液C.使石蕊试液呈紫色的溶液D.酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液【答案】A【重难点考向二】溶液pH 的计算【典型例题1】室温时,M(OH)2(s)M 2+(aq)+2OH -(aq) K sp =a ,c (M 2+)=b mol·L-1时,溶液的pH 等于( )A .12lg(b a )B .12lg(a b )C .14+12lg(a b )D .14+12lg(ba)【答案】C【解析】根据溶度积常数、pH 与c (H +)及c (OH -)的关系分析各选项。
K sp M(OH)2]=c (M 2+)·c 2(OH -)=a ,c (M 2+)=b mol·L -1,则有c (OH -)=(a b )12 mol·L -1,结合水的离子积常数可知,c (H +)=K wc -=1×10-14 mol 2·L -2a b 12mol·L -1=10-14·(b a )12 mol·L -1,那么pH =14+12lg(ab )。
【名师点睛】(1)单一溶液的pH 计算强酸溶液:如H n A ,设浓度为c mol·L -1,c (H +)=nc mol·L -1,pH =-lg c (H +)=-lg (nc )。
强碱溶液(25 ℃):如B(OH)n ,设浓度为c mol·L -1,c (H +)=10-14ncmol·L -1,pH =-lg c (H +)=14+lg(nc )。
(2)混合溶液pH 的计算类型①两种强酸混合:直接求出c 混(H +),再据此求pH ,c (H +)混=c 1(H +)V 1+c 2(H +)V 2V 1+V 2。
专题十一盐类水解和沉淀溶解平衡考点一盐类的水解8.(2016江苏单科,14,4分)H2C2O4为二元弱酸。
20 ℃时,配制一组c(H2C2O4)+ c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.100 mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。
下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是()A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2O42-)> c(HC2O4-)B.c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-)C.c(HC2O4-)=c(C2O42-)的溶液中:c(Na+)>0.100 mol·L-1+c(HC2O4-)D.pH=7.0的溶液中:c(Na+)>2c(C2O42-)答案BD结合图像分析,pH=2.5时,c(H2C2O4)+c(C2O42-)远小于c(HC2O4-),A错误;c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中存在c(Na+)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)、c(H+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),联合两式可以得到c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-),B正确;根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-),可以得到c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)-c(H+),再结合c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)=0.100 mol·L-1可以得出c(Na+)=0.100 mol·L-1+c(C2O42-)-c(H2C2O4)+c(OH-)-c(H+)=0.100 mol·L-1+c(HC2O4-)-c(H2C2O4)+c(OH-)-c(H+),因为此时溶液pH<7,则c(OH-)-c(H+)-c(H2C2O4)<0,故c(Na+)<0.100 mol·L-1+c(HC2O4-),C错误;根据电荷守恒及c(H+)=c(OH-)可得,c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-),所以c(Na+)>2c(C2O42-),D正确。
1 难溶电解质的溶解平衡 1.(2016·韶关检测)下列化学知识的应用,能用沉淀溶解平衡原理来解释的是( ) ①热纯碱溶液洗涤油污的能力强 ②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用时,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒 ③溶洞、珊瑚的形成 ④泡沫灭火器灭火的原理 A.②③ B.①②③ C.③④ D.①②③④ 答案:A 2.(2016·东城模拟)在下列液体中,BaSO4的溶解度最大的是 ( ) A.1 mol·L-1硫酸溶液 B.2 mol·L-1硫酸溶液 C.纯水 D.0.1 mol·L-1硫酸溶液 答案:C 解析:能使BaSO42+(aq)+SO2-4(aq)平衡发生右移的因素,都能使BaSO4的溶解度增大,加入H2SO4溶液,由于同离子效应,使得平衡左移。 3.下列说法不正确的是( ) A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关 B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS C.其他条件不变,离子浓度改变时Ksp不变 D.两种难溶电解质作比较时,Ksp越小的电解质,其溶解度一定越小 答案:D 解析:Ksp只与难溶电解质的性质和外界温度有关,故A、C正确。由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS,B正确。同类型的难溶物(如AgCl、AgBr、AgI),Ksp
越小,溶解度越小,而不同类型的难溶物(如Ag2SO4和AgI),Ksp小的溶解度不一定小,需要
进行换算,故D错误。 4.有关CaCO3的溶解平衡的说法中,不正确的是( ) A.CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不断进行,但速率相等 B.CaCO3难溶于水,其饱和溶液不导电,属于弱电解质溶液 C.升高温度,CaCO3沉淀的溶解度增大 2
D.向CaCO3沉淀中加入纯碱固体,CaCO3的溶解度降低 答案:B 解析:CaCO3固体在溶液中达到溶解平衡后,沉淀溶解与沉淀生成速率相等,但不为0;一般来说,升高温度,有利于固体物质的溶解;CaCO3难溶于水,但溶解的部分是完全电离的,电离出Ca2+和CO2-3,属于强电解质;向CaCO3溶解平衡体系中加入纯碱固体,增大了CO2-3
高考化学复习资料沉淀溶解平衡知识点01沉淀溶解平衡及影响因素1.25 ℃时,溶解性与溶解度的关系2.难溶电解质的沉淀溶解平衡(1)沉淀溶解平衡的概念在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,形成电解质的饱和溶液,达到平衡状态,人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(2)沉淀溶解平衡的特征℃动态平衡:v溶解=v沉淀≠0。
℃达到平衡时,溶液中离子的浓度保持不变。
℃当改变外界条件时,溶解平衡将发生移动,达到新的平衡。
3.难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素(1)内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
(2)外因:温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
℃温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解的方向移动。
℃浓度:加水稀释,平衡向溶解的方向移动。
℃离子效应:向平衡体系中加入难溶物相应的离子,平衡逆向移动。
℃其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时,平衡向溶解的方向移动。
(3)实例分析:已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):1.升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。
( )2.NaCl溶解性很好,饱和NaCl溶液中不存在溶解平衡。
(___________)3.沉淀达到溶解平衡时,溶液中难溶电解质电离出的各个离子浓度均相等。
(___________)4.室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。
( )5.沉淀溶解是吸热过程,降低温度,溶解平衡一定逆向移动。
(___________)6.Mg(OH)2在NaOH溶液中的溶解度与在水中一样。
(___________)7.BaSO4=Ba2++SO24-和BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO24-(aq),两式所表示的意义相同。
(___________)8.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。
【考向分析】水溶液中的离子平衡包括弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡以及难溶电解质的溶解平衡三大部分内容,其中的概念、规律体系、中和滴定实验以及四大平衡常数非常重要,是高考重点设题的部分,它们都遵循平衡移动原理——当只改变体系的一个条件时,平衡向能够减弱这种改变的方向移动。
难溶电解质的溶解平衡试题主要考查外界因素对沉淀溶解平衡的影响、沉淀转化、结合图像进行有关溶度积K sp的计算,注意K sp只与温度有关,完全沉淀一般隐含了离子浓度为1×10-5mol/L。
水的离子积常数、电离平衡常数、水解平衡常数、溶度积常数是溶液中的四大常数,它们均只与温度有关,有关常数的计算,要紧紧围绕只与温度有关,而不随其离子浓度的变化而变化来进行。
【考点归纳】1.沉淀溶解平衡(1)难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限,习惯上将溶解度<0。
01g的电解质称为难溶电解质,在一般情况下,相当量的离子互相反应生成难溶电解质时,可以认为反应完全了。
(2)沉淀溶解平衡是针对难溶电解质而言的,其状态为形成饱和溶液,特征是固体溶解的速率和离子沉积的速率相等,固体的质量和离子的浓度不再变化;沉淀溶解平衡同化学平衡相似,也是一个动态平衡,沉淀溶解平衡移动分析时也同样遵循勒夏特列原理。
沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
用沉淀法除杂不可能将杂质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1×10-5mol·L-1时,沉淀已经完全。
(3)难溶电解质不一定是弱电解质,如BaSO4、AgCl等都是强电解质。
沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程,属于物理变化,但遵循勒夏特列原理。
2。
溶度积和离子积:以A m B n(s)m A n+(aq)+n B m-(aq)为例。
溶度积离子积概念沉淀溶解的平衡常数溶液中有关离子浓度幂的乘积符号K sp Q c表达式K sp(A m B n)=c m(A n+)·c n(B m-),式中的浓度都是平衡浓度Q c(A m B n)=c m(A n+)·c n(B m-),式中的浓度是任意时刻的浓度3.沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀能否生成或溶解:通过比较溶度积与非平衡状态下溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q c的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀生成或溶解的情况:Q c〉K sp,溶液过饱和,有沉淀析出;Q c=K sp,溶液饱和,沉淀的生成与溶解处于平衡状态;Q c<K sp,溶液未饱和,无沉淀析出。
1 考点二 沉淀溶解平衡 1 沉淀溶解平衡 (1)含义 在一定温度下,当难溶电解质的饱和溶液中,固体溶解的速率与溶液中离子生成沉淀的速率相等时,即达到沉淀的溶解平衡状态。 (2)建立过程
固体溶质溶解沉淀溶液中的离子 v溶解>v沉淀,固体溶解v溶解=v沉淀,溶解平衡v溶解2
(3)特点
(4)表示方法(方程式) AgCl在水溶液中的电离方程式为AgCl===Ag++Cl-。 AgCl的溶解平衡方程式为+(aq)+Cl-(aq)。 (5)影响因素 ①内因 难溶电解质本身的性质。 溶度积(Ksp)反映难溶电解质在水中的溶解能力。对同类型的电解质而言,Ksp数值越大,电解质在水中溶解度越大;Ksp数值越小,难溶电解质的溶解度也越小。 ②外因 a.浓度:加水稀释,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,但Ksp不变。 b.温度:多数难溶电解质的溶解过程是吸热的,所以升高温度,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,同时Ksp变大。 c.同离子效应:向沉淀溶解平衡体系中,加入相同的离子,使平衡向沉淀方向移动,但Ksp不变。 d.其他:向沉淀溶解平衡体系中,加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子,使平衡向溶解的方向移动,Ksp不变。 如+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0:
外界条件的变化 移动 方向 c(Ag+) 变化 c(Cl-) 变化 原因分析 升高温度 正向 增大 增大 AgCl的溶解度随
温度升高而增大 降低温度 逆向 减小 减小
加入NaCl 固体 逆向 减小 增大 增大了Cl-的浓度 加入AgNO3 固体 逆向 增大 减小 增大了Ag+的浓度 加入NaBr 固体 正向 减小 增大 相同温度时,AgBr的溶解度比AgCl3
的溶解度小 加入NaI 固体 正向 减小 增大 相同温度时,AgI的溶解度比AgCl
的溶解度小
加入Na2S 固体 正向 减小 增大 相同温度时,Ag2S的溶解度比AgCl
的溶解度小
考点4《沉淀溶解平衡》(含解析)
1.(2016·河南安阳一中测试)关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是
( )
A.将饱和Na2SO4溶液加入到饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明Ksp[Ca(OH)2]大于
Ksp(CaSO4)
B.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
C.已知25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
的平衡常数K=4.0×104
D.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,在MgCl2溶液中加入氨水,测得混合液的
pH=11,则溶液中的c(Mg2+)为1.8×10-5 mol·L-1
解析:将饱和Na2SO4溶液加入到饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明硫酸钙的溶解
度小,但溶度积表达式类型不同,不能说明大小,故A错误;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,故B正确;Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+),反应
的平衡常数K=c(Fe3+)/c3(H+)=[c3(OH-)·c(Fe3+)]/K3W=4.0×104,故C正确;测得混合液的
pH=11,Ksp[Mg(OH)2]=c2(OH-)·c(Mg2+),c(OH-)=10-3 mol·L-1,带入求得c(Mg2+)=1.8×10
-5 mol·L-
1
,故D正确。
答案:A
2.(2016·江苏盐城模拟)25 ℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子
(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)关系如图所示。下列说法正确的是
( )
A.Ksp(CuS)约为1×10-20
B.向Cu2+浓度为10-5 mol·L-1废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出
C.向100 mL浓度均为10-5 mol·L-1 Zn2+、Fe2+、Mn2+的混合溶液中逐滴加入10-4 mol·L
-1 Na2S溶液,Zn2+
先沉淀
D.Na2S溶液中:2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)=c(Na+)
解析:由图示可知,Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-10×1×10-25=1×10-35,A错误;由
图象知,Ksp(CuS)
-)+c(HS-
)+c(H2S)],D正确。
答案:BD
3.(2016·湖北七市3月联考)常温下,取一定量的PbI2固体配成饱和溶液,T时刻改变
某一条件,离子的浓度变化如图所示[注:第一次平衡时c(I-)=2×10-3 mol·L-1,c(Pb2+)=1×10
-3 mol·L-
1
],下列有关说法正确的是( )
A.常温下,PbI2的Ksp=2×10-6
B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,PbI2的溶解度不变,Pb2+浓
度不变
C.常温下Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,PbI2(s)+S
2
-
(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的化学平衡常数为5×1018
D.T时刻改变的条件是升高温度,PbI2的Ksp增大
解析:由Ksp=c(Pb2+)c2(I-)=1×10-3×(2×103)2=4×10-9,A错误;由于硝酸铅是强电解
质,完全电离产生Pb2+,温度不变,PbI2的溶解度不变,但Pb2+浓度增大,B错误;PbI2(s)
+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的平衡常数K=c2(I-)/c(S2-)=Ksp(PbI2)/Ksp(PbS)=4×10
-
9/(8×10-28)=5×1018,C正确;T时刻若改变的条件是升高温度,c(Pb2
+)、c(I-
)均呈增大趋势,
D错误。
答案:C
4.(2016·河南洛阳统考)①已知t ℃时AgCl的Ksp=2×10-10;②在t ℃时,Ag2CrO4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,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-2AgCl(s)+CrO2-4(aq)的平衡常数K=2.5×107
B.在t ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-9
C.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点
D.在t ℃时,以0.01 mol/L AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol/L KCl和0.01 mol/L的K2CrO
4
的混合溶液,CrO2-4先沉淀
解析:A项,平衡常数K=c(CrO2-4)÷c2(Cl-)=[c(CrO2-4)×c2(Ag+)]÷[c2(Cl-)×c2(Ag+)]=
1×10-12÷(2×10-10)2=2.5×107,正确;B项,依据图象曲线上的数据结合溶度积常数概念计
算得到,Ksp=c2(Ag+)·c(CrO2-4)=(10-3)2×10-6=1×10-12,错误;C项,在饱和Ag2CrO4溶液
中加入K2CrO4仍为饱和溶液,点仍在曲线上,错误;D项,依据溶度积常数计算,以0.01 mol/L
AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol/L KCl和0.01 mol/L的K2CrO4的混合溶液,c(CrO2-4)=0.01
mol/L,得到c(Ag+)=10-120.01=10-5 mol/L,0.01 mol/L KCl溶液中,c(Cl-)=0.01 mol/L,
c(Ag+)=2×10-10÷0.01=2×10-8 mol/L,所以先析出氯化银沉淀,错误。
答案:A
5.(2016·湖北八市联考)在含有Ag+的酸性溶液中,以铁铵矾NH4Fe(SO4)2作指示剂,
用KSCN的标准溶液滴定Ag+。已知:AgSCN(白色,s)Ag+(aq)+SCN-(aq),Ksp=1.0×10
-12,Fe3++SCN-FeSCN2+
(红色),K=138,下列说法不正确的是( )
A.边滴定,边摇动溶液,溶液中首先析出AgSCN白色沉淀
B.当Ag+定量沉淀后,少许过量的SCN-与Fe3+生成红色配合物,即为终点
C.上述实验可用KCl标准溶液代替KSCN的标准溶液滴定Ag+
D.滴定时,必须控制溶液一定的酸性,防止Fe3+水解,以免影响终点的观察
解析:本题考查化学实验与溶度积,意在考查考生的综合应用能力。对比AgSCN的溶
度积常数及Fe3+与SCN-反应的平衡常数可知,溶液中首先析出AgSCN白色沉淀,A项正
确;Fe3+与SCN-形成的配合物为红色,其颜色变化决定了这种配合物能否形成,可以作为
滴定终点的判断依据,B项正确;Cl-与Fe3+不反应,没有明显的颜色变化,C项错误;Fe
3
+
易水解生成红褐色Fe(OH)3沉淀而干扰对红色的观察,D项正确。
答案:C
6.(2016·江西南昌模拟)已知一定温度下,有下列难溶电解质的相关数据:
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法,不正确的是( )
A.向该混合溶液中加过量铁粉,能观察到红色固体析出
B.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀
C.该混合溶液中c(SO2-4)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4
D.向该混合溶液中加入适量氯水,并调节pH至3~4后过滤,能得到纯净的CuSO
4
溶液
解析:本题考查溶度积常数,意在考查考生对难溶电解质溶解平衡的理解及计算能力。
加入过量铁粉,发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu,有Cu析出,A项
正确;对于M(OH)n,开始产生沉淀时,c(OH-)=nKspcn+,根据所给物质的Ksp数据,
可以判断产生Fe(OH)3时所需c(OH-)最小,因此先产生Fe(OH)3沉淀,B项正确;假设各物
质的物质的量均为a,则n(SO2-4)=5a,由于三种金属离子均发生水解反应,溶液中n(Cu2+)
+n(Fe2+)+n(Fe3+)<4a,则c(SO2-4)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4,C项正确;向混合
溶液中加入适量氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,调节pH至3~4,Fe3+虽能完全沉淀,但由于引
入了Cl-,得到CuCl2和CuSO4的混合溶液,D项错误。
答案:D
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
Ksp/25 ℃ 8.0×10-16 2.2×10-20 4.0×10-38
完全沉淀时
的pH范围
≥9.6 ≥6.4 3~4