高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 34 难溶电解质的溶解平衡第1课时沉淀溶解平衡与溶度积导文档格式.docx
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温度越高,一般物质的溶解度越大;
向AgCl饱和溶液中加入NaCl固体,使溶解平衡左移,AgCl的溶解度减小。
1.影响沉淀溶解平衡的因素
内因
电解质本身的性质
外因
温度
温度升高,多数溶解平衡向溶解的方向移动
稀释
向溶解方向移动
同离子效应
加入相同离子,向生成沉淀的方向移动
2.实例探究:
对于平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),若改变下列条件,对其平衡的影响具体如下:
平衡
条件
平衡移动方向
平衡后的c(Ag+)
平衡后的c(Cl-)
溶解度(S)
升高温度
向右移动
增大
加少量水
不变
不变
加NaCl(s)
向左移动
减小
加AgNO3(s)
(1)难溶电解质可以是强电解质(如BaSO4),也可以是弱电解质[如Al(OH)3]。
(2)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物质或气体的离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动。
(3)溶液中的离子浓度小于1×
10-5mol/L时,可视为沉淀完全。
石灰乳中存在下列平衡:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq);
加入下列物质,可使Ca(OH)2明显减少的是( )
A.Na2CO3溶液 B.KCl固体
C.NaOH溶液D.CaCl2溶液
[解析] 加入Na2CO3溶液,Ca2++CO
===CaCO3↓,c(Ca2+)减小,平衡右移,使Ca(OH)2减少;
加入KCl固体对平衡无影响;
加入NaOH溶液,c(OH-)增大,加入CaCl2溶液,c(Ca2+)增大,平衡均向左移动,Ca(OH)2增多。
[答案] A
向饱和石灰水中加入生石灰,pH如何变化?
n(OH-)如何变化?
生石灰与水反应,溶液的体积减小,但溶液的组成不变,c(OH-)不变,故pH不变,n(OH-)减小。
沉淀溶解平衡的概念
1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.BaSO4属于难溶物,它在水中完全不能溶解
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
选B。
虽然难溶电解质的溶解度很小,但在水中仍有极少量的溶解,A项不正确。
沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度保持不变,但不一定相等,如Ag2SO4沉淀溶解达到平衡时,c(Ag+)=2c(SO2
),C项不正确。
沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,由于固体的浓度为常数,故平衡不发生移动,D项不正确。
v(沉淀)=v(溶解)是溶解平衡的特征,B项正确。
2.对“AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是( )
A.说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
B.说明溶解的AgCl已完全电离,AgCl是强电解质
C.说明Ag+和Cl-的反应不能完全进行到底
D.说明Ag+和Cl-的反应可以完全进行到底
此过程为溶解平衡,无法判断电离是否完全,但由于AgCl固体与Ag+、Cl-组成了平衡体系,表明Ag+和Cl-不能全部形成AgCl沉淀,故C正确。
沉淀溶解平衡的影响因素
3.在有固态CaCO3存在的饱和溶液中,存在着如下平衡CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO
(aq),加入下列溶液能使CaCO3质量增加的是( )
A.CaCl2溶液B.KNO3溶液
C.NH4Cl溶液D.NaCl溶液
选A。
加入KNO3溶液和NaCl溶液相当于加入了H2O,使平衡向右移动,CaCO3质量减少;
加入NH4Cl溶液,由于NH
水解显酸性,消耗了CO
,使平衡向右移动,促进了CaCO3的溶解;
而加入CaCl2溶液,增大了钙离子的浓度,使平衡左移,CaCO3质量增加。
4.一定温度下,将足量的AgCl分别加入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20mL0.01mol·
L-1KCl溶液
②30mL0.02mol·
L-1CaCl2溶液
③40mL0.03mol·
L-1HCl溶液
④10mL蒸馏水
⑤50mL0.05mol·
L-1AgNO3溶液
A.①>
②>
③>
④>
⑤B.④>
①>
⑤
C.⑤>
③D.④>
⑤>
①
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),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的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。
①c(Cl-)=0.01mol·
L-1;
②c(Cl-)=0.04mol·
③c(Cl-)=0.03mol·
④c(Cl-)=0mol·
⑤c(Ag+)=0.05mol·
L-1。
Ag+或Cl-浓度由小到大的排列顺序为④<
①<
③<
②<
⑤,故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序为④>
⑤。
溶度积常数
1.定义
一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为常数,称之为溶度积常数,用Ksp表示。
2.表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·
cn(Bm-)。
例如:
Ag2SO4的溶度积常数Ksp(Ag2SO4)=c2(Ag+)·
c(SO
)。
3.影响因素
—
(1)溶度积受离子浓度大小的影响。
(2)由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀。
(3)两种难溶电解质作比较时,Ksp越小,溶解度越大。
(4)在Cl-和Br-共存的溶液中,只要滴入AgNO3溶液,就一定先有AgBr沉淀生成。
(2)√ (3)×
(4)×
2.已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中c(Ca2+)=2.0×
10-6mol/L,c(PO
)=1.58×
10-6mol/L,则Ca3(PO4)2的Ksp是多少?
Ca3(PO4)2的Ksp=c3(Ca2+)·
c2(PO
)=(2.0×
10-6)3×
(1.58×
10-6)2≈2.0×
10-29。
溶度积Ksp与离子积Qc的关系
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沉淀能否生成或溶解:
(1)Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)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达到饱和。
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关,它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
(2)阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
若阴、阳离子个数比不相同的难溶电解质,则不能用溶度积直接比较物质的溶解性,需要转化为溶解度(或饱和溶液中离子浓度)来比较大小。
(3)不仅难溶电解质存在溶解平衡,在易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡,如在NaCl饱和溶液中,加入NaCl固体,晶体溶解和析出的速率相等,存在动态平衡,这样的情况也是溶解平衡。
已知Ksp(AgCl)=1.56×
10-10,Ksp(AgBr)=7.7×
10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×
10-12。
某溶液中含有Cl-、Br-和CrO
,浓度均为0.010mol·
L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·
L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl-、Br-、CrO
B.CrO
、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO
D.Br-、CrO
、Cl-
[解析] 设加入一定体积的AgNO3溶液时,溶液中Cl-、Br-和CrO
的浓度均为cmol·
L-1,则形成AgCl、AgBr、Ag2CrO4沉淀所需Ag+浓度分别是
mol·
L-1、
L-1,比较Ksp数值可知,Br-形成沉淀时所需Ag+浓度最小,即最先产生沉淀;
CrO
形成沉淀时所需Ag+浓度最大,即最后产生沉淀。
[答案] C
上述例题中,能否直接根据Ksp大小来推测生成沉淀的先后顺序?
不能。
AgCl、AgBr两物质的组成形式相同,可由Ksp大小直接判断生成沉淀的先后顺序,但Ag2CrO4中阴、阳离子的组成比例与AgCl、AgBr的不同,则必须由Ksp计算出生成沉淀所需Ag+的最小浓度来推断。
(1)相同温度下,对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
如由Ksp数值可知,溶解能力:
AgCl>
AgBr>
AgI,Cu(OH)2<
Mg(OH)2。
(2)不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。
例如(25℃):
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp=1.8×
10-10,
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=1.8×
10-11,虽然Mg(OH)2的Ksp较小,但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。
Ksp的计算与理解
1.下列有关溶度积常数(Ksp)的说法正确的是( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数(Ksp)只受温度影响,温度升高Ksp一定减小
C.溶度积常数(Ksp)只受温度影响,温度升高Ksp一定增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
选D。
温度不变,溶度积常数不变,故A错误;
大多数难溶物的Ksp随温度升高而增大,但也有少数物质相反,如Ca(OH)2,故B、C均错误。
2.向100mL0.01mol·
L-1KCl溶液中,加入1mL0.01mol·
L-1AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl的Ksp=1.8×
10-10)( )
A.有AgCl沉淀析出
B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定
D.有沉淀但不是AgCl
c(Ag+)=
L-1=9.9×
10-5mol·
L-1,c(Cl-)=
10-3mol·
L-1,Qc=c(Ag+)·
c(Cl-)=9.8×
10-7>
Ksp=1.8×
10-10,故有AgCl沉淀析出。
沉淀溶解平衡曲线
3.某温度时,BaSO4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.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
硫酸钡饱和溶液中存在:
BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq),一定温度时Ksp=c(Ba2+)·
)为常数。
c(Ba2+)~c(SO
)图像为双曲线的一支。
加入Na2SO4使平衡左移,c(SO
)增大,c(Ba2+)减小,图中a点和b点的c(Ba2+)相等,A不正确;
蒸发d点溶液时c(Ba2+)、c(SO
)应同时增大,B不正确;
d点为不饱和溶液,无BaSO4沉淀生成,C正确;
对同一难溶电解质,其溶度积只与温度有关,所以a点、c点对应的Ksp相等,D不正确。
4.(2017·
洛阳高二检测)在t℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
又知t℃时AgCl的Ksp=4×
10-10,下列说法不正确的是( )
A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×
10-13
B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点到b点
C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816
根据图中c点的c(Ag+)和c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×
10-13,A正确;
在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后,c(Br-)增大,溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,B错;
在a点时c(Ag+)·
c(Br-)<
Ksp,故为AgBr的不饱和溶液,C正确;
选项D中K=c(Cl-)/c(Br-)=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr),代入数据得K≈816,D正确。
重难易错提炼
1.对同种难溶电解质,温度一定时,其溶度积就是定值。
不能认为某种离子的浓度增大或减小了,则其溶度积就发生变化。
2.比较物质的溶解度大小时,要注意物质的类型相同且化学式中阴、阳离子的个数比相同,溶度积越小,其溶解度也越小。
如果不同,则不能直接利用溶度积的大小来比较其溶解性,需转化为溶解度进行比较,否则易误判。
3.溶度积“三要素”
(1)含义:
难溶电解质溶液中离子浓度的幂之积。
(2)影响因素:
Ksp只与温度有关。
(3)意义:
Ksp反映难溶电解质的溶解能力,相同类型的难溶电解质,Ksp越小,溶解能力越小。
4.溶度积规则
(1)当Qc>
Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出。
(2)当Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀和溶解处于平衡状态。
(3)当Qc<
Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出。
课后达标检测
[基础巩固]
1.下列说法正确的是( )
A.溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
C.可用离子积Qc判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
溶度积不是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的简单乘积,还与平衡式中化学计量数的幂指数有关,溶度积受温度的影响,不受离子浓度的影响。
2.CaCO3在下列液体中,溶解度最大的是( )
A.H2O B.Na2CO3溶液
C.CaCl2溶液D.乙醇
在B、C选项的溶液中,分别含有CO
、Ca2+,会抑制CaCO3的溶解,而CaCO3在乙醇中是不溶的。
3.在AgCl饱和溶液中尚有AgCl固体存在,当向溶液中加入0.1mol·
L-1的盐酸时,下列说法正确的是( )
A.AgCl沉淀溶解平衡正向移动
B.AgCl的溶解度增大
C.溶液中c(Ag+)增大
D.溶液中c(Cl-)增大
加入盐酸后,c(Cl-)增大,使沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动,溶液中c(Ag+)降低,AgCl的溶解度减小,故A、B、C均错误;
根据勒夏特列原理可推知,加入盐酸后溶液中c(Cl-)增大。
4.(2016·
高考海南卷)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( )
A.c(CO
) B.c(Mg2+)
C.c(H+)D.Ksp(MgCO3)
含有MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡:
MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO
(aq),加入少许浓盐酸,c(H+)增大,H+与CO
反应生成HCO
或CO2,使c(CO
)减小,溶解平衡正向移动,c(Mg2+)增大,而Ksp(MgCO3)只与温度有关,Ksp(MgCO3)不变,综上所述,A项正确。
5.(2017·
岳阳高二检测)将一定量的硫酸钡放入水中,对此有关的叙述正确的是( )
A.硫酸钡不溶于水,硫酸钡固体质量不会改变
B.最终会得到BaSO4极稀的饱和溶液
C.因为Ba2++SO
===BaSO4↓很容易发生,所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq)的反应
D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
BaSO4不溶于水并不是绝对不溶,它存在溶解平衡,当沉淀溶解和生成的速率相等时,得到了BaSO4的饱和溶液,即建立了动态平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq),A、C项错误,B项正确;
升高温度,BaSO4溶解度增大,D项错误。
6.已知Ksp(AgCl)=1.8×
10-10,Ksp(AgI)=1.5×
10-16,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×
10-12,则下列难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度大小顺序正确的是( )
A.AgCl>AgI>Ag2CrO4
B.AgCl>Ag2CrO4>AgI
C.Ag2CrO4>AgCl>AgI
D.Ag2CrO4>AgI>AgCl
由Ksp(AgCl)=1.8×
10-10可求出c(Ag+)=1.34×
由Ksp(AgI)=1.5×
10-16可求出c(Ag+)=1.22×
10-8mol·
由Ksp(Ag2CrO4)=2.0×
10-12可求出c(Ag+)=1.59×
10-4mol·
L-1,所以c(Ag+)大小顺序为Ag2CrO4>AgCl>AgI。
7.已知常温下BaSO4的溶解度为2.33×
10-4g,则其Ksp为( )
A.2.33×
10-4B.1×
10-5
C.1×
10-10D.1×
10-12
(aq),根据BaSO4的溶解度为2.33×
10-4g,求得BaSO4饱和溶液中c(Ba2+)=c(SO
)=1×
10-5mol/L,因此Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)·
10-10。
8.某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是( )
A.b点对应的Ksp(Ag2SO4)等于c点对应的Ksp(Ag2SO4)
B.采取蒸发溶剂的方法可以使a点对应的溶液变为b点对应的溶液
C.该温度下,Ksp(Ag2SO4)=1.6×
D.0.02mol·
L-1的AgNO3溶液与0.2mol·
L-1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀
温度恒定时,曲线上任意点的Ksp都相等,A项正确;
a点对应Ag2SO4的不饱和溶液,但蒸发可以使溶液中的c(Ag+)、c(SO
)都变大,故不能实现由a点对应的溶液变到b点对应的溶液,B项错误;
由Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线可知:
Ksp(Ag2SO4)=c2(Ag+)·
)=(1×
10-2)2×
16×
10-2=1.6×
10-5,C项正确;
0.02mol·
L-1的Na2SO4溶液等体积混合后,溶液中c2(Ag+)·
)=0.012×
0.1=1×
10-5<Ksp,所以混合液不会有沉淀生成,D项正确。
9.在某溶液中有浓度均为0.01mol·
L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38,Ksp[Cr(OH)3]=7.0×
10-31,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×
10-17,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×
10-11。
当下列离子以氢氧化物的形式开始沉淀时,所需的pH最小的是( )
A.Fe3+B.Cr3+
C.Zn2+D.Mg2+
由溶度积常数可知,浓度均为0.01mol·
L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+以氢氧化物的形式开始沉淀时,所需c(OH-)依次是1.6×
10-12mol·
L-1、4.1×
10-10mol·
L-1、3.2×
L-1、4.2×
Fe3+开始沉淀时,c(OH-)最小,即c(H+)最大,pH最小。
10.已知在25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均难溶于水,且Ksp(AgX)=1.8×
10-10,Ksp(AgY)=1.0×
10-12,Ksp(AgZ)=8.7×
10-17。
(1)根据以上信息,判断AgX、AgY、AgZ的溶解度S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为________。
(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,则c(Y-)____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在25℃时,若取0.188g的AgY(相对分子质量为188)固体放入100mL水中(忽略溶液体积的变化),则溶液中Y-的浓度为________。
(1)由于AgX、AgY、AgZ的阴、阳离子个数之比相同,所以其溶解度大小可以根据Ksp的大小来确定,因为Ksp(AgX)>
Ksp(AgY)>
Ksp(AgZ),所以S(AgX)>
S(AgY)>
S(AgZ)。
(2)向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,由于AgX的溶解度大于AgY的,溶液中的c(Ag+)增大,AgY的溶解平衡向着形成沉淀的方向移动。
(3)AgY的饱和溶液中,c(Ag+)=
L-1=
L-1=1.0×
10-6mol·
L-1,假设0.188gAgY固体完全溶解,则c(Ag+)=0.01mol·
L-1>
1.0×
L-1,故0.188gAgY不能完全溶解,其溶液中c(Y-)=1.0×
10-6mo