4.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
(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1×10-5mol·L-1时,沉淀就达完全。
[探究·升华]
[思考探究]
物质的溶解度只有大小之分,没有在水中绝对不溶解的物质。
所谓难溶电解质是指溶解度小于0.01克的物质。
它可以是强电解质如BaSO4、AgCl等,也可以是弱电解质如Fe(OH)3、Mg(OH)2等。
但由于它们的溶解度都很小,溶解的极少部分,在水溶液中都可以认为是100%的电离,所以我们不区分其强弱,统称为难溶电解质。
问题思考:
(1)在AgCl溶于水的起始阶段,v溶解和v沉淀怎样变化?
当v溶解=v沉淀时,可逆过程达到一种什么样的状态?
画出vt图。
【提示】 AgCl溶于水的起始阶段,v溶解开始大,后逐渐减小,v沉淀开始为0,后逐渐增大,直到v溶解=v沉淀,说明溶解达到平衡状态。
vt图如下:
(2)向AgCl饱和溶液中加水,AgCl的溶解度增大吗?
溶解平衡移动吗?
Ksp是否增大?
升高温度Ksp如何变化?
【提示】 向AgCl饱和溶液中加水,AgCl溶解平衡向正向移动,但是AgCl的溶解度不增大,Ksp不变。
升高温度,AgCl的Ksp将增大。
[认知升华]
1.沉淀溶解平衡与难溶电解质的电离
(1)沉淀溶解平衡是指固体沉淀与溶液中相关离子间的平衡关系,包含了沉淀的溶解和溶解后电解质的电离两个过程。
如:
BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq)
包含了BaSO4(s)BaSO4(aq)和BaSO4===Ba2++SO
两个过程。
(2)难溶电解质的电离仅仅是沉淀溶解平衡的后一个过程。
总过程
沉淀溶解平衡(可逆)
分过程
沉淀的溶解(可逆)
电解质的电离(可逆或不可逆)
沉淀溶解平衡也用电离方程式表示,①须标明状态(s)、(aq),②一律用“”。
Al(OH)3(s)Al3+(aq)+3OH-(aq) (沉淀溶解平衡)
Al(OH)3Al3++3OH- (电离平衡)
2.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)温度升高,多数溶解平衡向溶解的方向移动。
(2)加水稀释,浓度减小,溶解平衡向溶解方向移动。
(3)加入与难溶电解质构成微粒相同的物质,溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
(4)加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质,溶解平衡向溶解的方向移动。
总之,沉淀溶解平衡遵循勒夏特列原理。
[题组·冲关]
题组1 沉淀溶解平衡概念及特征
1.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的极稀的饱和溶液
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
【解析】 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。
【答案】 B
2.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡状态的说法中,正确的是( )
A.AgCl沉淀的生成和溶解不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl的溶解度不变
D.向AgCl沉淀的溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl的溶解度不变
【解析】 AgCl固体在溶液中存在溶解平衡,所以溶液中有Ag+和Cl-,B错;升高温度,AgCl溶解度增大,C错;向平衡体系中加入NaCl固体,增大了c(Cl-),溶解平衡左移,AgCl溶解度减小,D错。
【答案】 A
3.下列关于沉淀溶解的说法正确的是( )
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
B.沉淀溶解平衡过程是可逆的
C.在平衡状态时v溶解=v结晶=0
D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
【解析】 无论是难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡状态,例如NaCl过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态,故A错;电解质的沉淀溶解平衡状态是可逆的,故B对;沉淀溶解平衡状态v溶解=v结晶≠0,故C错;沉淀溶解平衡状态,电解质溶液也达到了饱和,故D项错误。
答案选B。
【答案】 B
题组2 影响沉淀溶解平衡的因素
4.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)
【解析】 含有MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡:
MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO
(aq),滴加少许浓盐酸,H+与CO
反应,c(CO
)减小,促使溶解平衡正向移动,c(Mg2+)及c(H+)增大,Ksp(MgCO3)只与温度有关,不变,选A。
【答案】 A
5.把足量熟石灰放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),下列叙述正确的是( )
A.给溶液加热,溶液的pH升高
B.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固体增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固体,Ca(OH)2固体增多
【解析】 A项,Ca(OH)2溶解度随温度升高而降低,因此,升温平衡左移,c(OH-)减小,pH减小;B项,保持恒温,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变;C项,CO
+Ca2+===CaCO3↓,使平衡正向移动,Ca(OH)2固体减少;D项,加入NaOH固体时,c(OH-)增大,平衡逆向移动,因此Ca(OH)2固体增多。
【答案】 D
6.将AgCl分别投入下列溶液中:
①40mL0.03mol·L-1的HCl溶液
②50mL0.03mol·L-1的AgNO3溶液
③30mL0.02mol·L-1的CaCl2溶液
④10mL蒸馏水
AgCl的溶解度由大到小的顺序是________。
【解析】 在水中AgCl存在溶解平衡AgCl(s)AgCl(aq)===Ag+(aq)+
Cl-(aq)(注:
s表示未溶解的固体,aq表示已被溶解但未电离的AgCl)。
当溶液中存在Ag+或Cl-时,溶解平衡逆向移动,AgCl的溶解度减小。
溶液中Ag+或
Cl-的浓度越大,逆向移动的程度越大,溶解度就越小。
以中性的水为参照,溶解度④>①=②>③。
【答案】 ④>①=②>③
溶度积常数
[基础·初探]
教材整理
1.溶度积常数Ksp
在一定温度下,沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液,其离子浓度不再发生变化,溶液中各离子浓度幂之积为常数,叫做溶度积常数(简称溶度积),用Ksp表示。
2.表达式
(1)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
Ksp=c(Ag+)·c(Cl-);
(2)Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)
Ksp=c2(Ag+)·c(S2-);
(3)Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)
Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-);
(4)AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
3.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[探究·升华]
[思考探究]
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。
问题思考:
(1)T℃时,Ksp(AgBr)等于多少?
【提示】 Ksp(AgBr)=c(Ag+)·c(Br-)=7×10-7×7×10-7=4.9×10-13。
(2)相同温度下,AgCl和AgBr的溶解度相对大小关系如何?
【提示】 S(AgCl)>S(AgBr)
(3)a点是否有沉淀析出?
b点是否有沉淀析出?
【提示】 a点:
Qcb点:
Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出。
(4)采取什么措施可以使溶液由c点到d点?
该过程中Ksp(AgBr)是否变化?
【提示】 增大c(Br-);不变化。
(5)已知AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq) ΔH>0,则升高温度,Ksp(AgBr)如何变化?
【提示】 增大。
[认知升华]
1.溶度积的意义
(1)溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关,与浓度无关。
(2)Ksp大小反映难溶电解质的溶解能力,Ksp越小,说明难溶物越难溶解。
(3)相同类型的物质,溶度积越小,其溶解度越小。
2.根据溶度积能计算出饱和溶液中离子浓度,由溶液体积可计算出溶解的溶质的物质的量,Ksp与S换算时,S的单位必须用物质的量浓度(mol·L-1或
mol·dm-3)。
[题组·冲关]
题组1 溶度积及有关计算
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减小
C.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp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
【解析】 温度不变,溶度积常数不变,故A项不正确;大多数的难溶物温度升高,Ksp增大,但也有少数物质相反,故B、C均不正确。
【答案】 D
2.已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25℃)见下表:
难溶电解质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2SO4
Ag2CrO4
Ksp
1.8×10-10
5.4×10-13
8.5×10-17
1.4×10-5
1.12×10-12
下列叙述不正确的是( )
A.由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小
B.将等体积的4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3mol·L-1的K2CrO4溶液混合,有Ag2CrO4沉淀产生
C.向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液
D.向100mL0.1mol·L-1的Na2SO4溶液中加入1mL0.1mol·L-1的AgNO3溶液,有白色沉淀生成
【解析】 D项,混合溶液中c(Ag+)=0.1mol·L-1×
≈0.001mol·L-1,c2(Ag+)·c(SO
)=0.0012×0.1=1×10-7<1.4×10-5,故不会产生沉淀。
【答案】 D
3.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( )
【导学号:
29910048】
A.Cl-、Br-、CrO
B.CrO
、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO
D.Br-、CrO
、Cl-
【解析】 利用沉淀溶解平衡原理,当Qc>Ksp时,有沉淀析出。
溶液中Cl-、Br-、CrO
的浓度均为0.010mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,溶解度小的先满足Qc>Ksp,有沉淀析出。
比较Ksp,AgBr、AgCl同类型,溶解度:
AgBr比较AgCl、Ag2CrO4的溶解度:
从数量级看,AgCl中c(Ag+)=
=
,Ag2CrO4中,Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO
(aq),设c(CrO
)=x,则Ksp(Ag2CrO4)=
c2(Ag+)·c(CrO
)=(2x)2·x=4x3,则x=
=
。
故Ag2CrO4中c(Ag+)=2x=2
>
,故溶解度顺序为AgBr。
【答案】 C
题组2 沉淀溶解平衡曲线及应用
4.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
【解析】 A项中加入Na2SO4,溶液中c(SO
)增大,导致c(Ba2+)减小,而a、b两点c(Ba2+)相同,故A项错误;蒸发时由于水分的减少,使c(Ba2+)和c(SO
)都增大,而d、c两点c(SO
)相同,故B项错误;d点在平衡曲线的下方,即溶液中c(Ba2+)·c(SO
)【答案】 C
5.某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。
据图分析,下列判断错误的是
( )
A.Ksp[Fe(OH)3]B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
【解析】 在曲线上的任意一点,c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3],
c(Cu2+)·c2(OH-)=Ksp[Cu(OH)2],D对;比较b、c两点,金属离子的浓度相同,Fe(OH)3溶液中氢离子浓度大,即氢氧根离子浓度小,因此氢氧化铁的Ksp小于氢氧化铜的Ksp,A对;加入NH4Cl,氯化铵水解,使溶液的酸性增加,pH降低,由图可以看出,Fe3+应增大,B错;KW只与温度有关,与溶液的酸碱性无关,C对。
【答案】 B
6.20℃时,PbCl2(s)在不同浓度盐酸中的最大溶解量(单位:
g·L-1)如图所示。
下列叙述正确的是( )
【导学号:
51182073】
A.盐酸浓度越大,Ksp(PbCl2)越大
B.PbCl2能与一定浓度的盐酸反应
C.x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)相等
D.往含Pb2+的溶液中加入过量浓盐酸,可将Pb2+完全转化为PbCl2(s)
【解析】 Ksp(PbCl2)的影响因素为温度,温度不变,Ksp(PbCl2)不变,A错误;根据图像可知当盐酸的浓度大于1mol·L-1时PbCl2的溶解度随盐酸浓度的增大而增大,则PbCl2能与一定浓度的盐酸反应,B正确;y点铅元素的存在形式不是Pb2+,x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)不相等,C错误;往含Pb2+的溶液中加入浓盐酸至过量,可将Pb2+先转化为PbCl2(s)(存在沉淀溶解平衡,溶液中含有Pb2+),然后转化为其他形式,D错误。
【答案】 B
学业分层测评(十八)
(建议用时:
45分钟)
[学业达标]
1.下列说法中正确的是( )
A.难溶电解质的Ksp越小,溶解度就一定越小
B.向含AgCl沉淀的悬浊液中加入NaCl饱和溶液,AgCl的溶解度变小,溶度积常数变小
C.用饱和Na2CO3溶液可以将BaSO4转化为BaCO3,说明Ksp(BaCO3)小于Ksp(BaSO4)
D.一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5mol/L时,离子就已沉淀完全
【解析】 Ksp越小,电解质的溶解度不一定越小,溶解度还取决于溶液的类型和浓度关系,如AgCl在水中和盐酸中的溶解度不同,但溶度积相同,A错误;溶度积常数与温度有关系,与溶液类型以及浓度无关,B错误;BaSO4饱和溶液中加入饱和Na2CO3溶液有白色沉淀,是因为碳酸根离子浓度大,实际Ksp(BaSO4)小于Ksp(BaCO3),C错误;沉淀不可能沉淀完全,当离子浓度小于1.0×10-5mol/L时,一般可认为沉淀完全,D正确。
【答案】 D
2.溶度积常数表达式符合Ksp=c2(Ax+)·c(By-)的是( )
A.AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.Na2S===2Na++S2-
C.Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)
D.PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)
【解析】 根据表达式可知方程式应为A2B(s)2A+(aq)+B2-(aq)。
【答案】 C
3.在BaSO4饱和溶液中加入少量的BaCl2溶液产生BaSO4沉淀,若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数,则平衡后溶液中( )
A.c(Ba2+)=c(SO
)=(Ksp)
B.c(Ba2+)·c(SO
)>Ksp,c(Ba2+)=c(SO
)
C.c(Ba2+)·c(SO
)=Ksp,c(Ba2+)>c(SO
)
D.c(Ba2+)·c(SO
)≠Ksp,c(Ba2+))
【解析】 Ksp只与温度有关,故平衡后c(Ba2+)·c(SO
)=Ksp;加入BaCl2溶液,使c(Ba2+)增大,BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq)平衡向左移动,c(SO
)减小,故c(Ba2+)>c(SO
)。
【答案】 C
4.将氨水滴加到盛有AgCl的试管中直至AgCl完全溶解,对上述过程的有关解释或叙述正确的是( )
A.所得溶液中c(Ag+)·c(Cl-)>Ksp(AgCl)
B.上述实验说明Cl-与NH
间有很强的结合力
C.所得溶液中形成了难电离的物质
D.上述过程中NH3·H2O的电离常数增大
【解析】 一水合氨和溶解的AgCl反应生成络合物Ag(NH3)2OH,故A错误;反应生成Ag(NH3)2OH,说明Ag+和NH3有很强的结合力,故B错误;一水合氨和溶解的AgCl反应生成络合物Ag(NH3)2OH,说明Ag(NH3)2OH比AgCl更难电离,故C正确;弱电解质的电离平衡常数只与温度有关,温度不变,一水合氨电离平衡常数不变,故D错误。
【答案】 C
5.在饱和Ca(OH)2溶液中存在溶解平衡:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入以下溶液,可使pH减小的是( )
A.Na2S溶液B.AlCl3溶液
C.NaOH溶液D.Na2CO3
【解析】 S2-、CO
均水解显碱性,NaOH溶液提供OH-,故加入Na2S、Na2CO3,NaOH碱性溶液均能使溶液c(OH-)增大,pH增大;由于Al3+水解显酸性,使c(OH-)减小,故pH减小。
【答案】 B
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
【解析】 因为AgCl和AgI的结构相似,由Ksp可知AgCl的c(Ag+)大于AgI的;AgCl中的c2(Ag+)=Ksp=1.8×10-10,Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO
(aq)的Ksp=c2(Ag+)·c(CrO
)=
c3(Ag+)=2.0×10-12,所以Ag2CrO4中c(Ag+)大于AgCl中的c(Ag+)。
【答案】 C
7.已知Zn(OH)2的溶度积常数为1.2×10-17,则Zn(OH)2在水中的溶解度为( )
A.1.4×10-6mol/LB.2.3×10-6mol/L
C.1.4×10-9mol/LD.2.3×10-9mol/L
【解析】 c(Zn2+)=
c(OH-),Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=4c3(Zn2+)=1.2×10-17,所以c(Zn2+)≈1.4×10-6mol/L,即Zn(OH)2在水中的溶解度为1.4×10-6mol/L。
【答案】 A
8.室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a,c(M2+)=bmol·L-1时,溶液的pH等于( )
A.
lg(
)B.
lg(
)
C.14+
lg(
)D.14+
lg(
)
【解析】 由Ksp=c(M2+)·c2(OH-)得c(OH-)=(
)
mol·L-1,KW=c(H+)·
c(OH-)得c(H+)=
mol·L-1,pH=-lg
=14+
lg(
)。
【答案】 C
9.某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
【导学号:
29910049】
请回答下列问题:
(1)A点表示Ag2SO4是________(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)B点对应的Ksp________(填“>”、“<”或“=”)C点对应的Ksp。
(3)现将足量的Ag2SO4分别放入下列三种溶液中
a.40mL0.01mol·L-1K2SO4溶液
b.10mL蒸馏水
c.10mL0.02mol·L-1H2SO4溶液
则Ag2SO4的溶解程度由大到小的排列顺序为________________(填字母)。
【解析】
(1)A点没有达到平衡状态。
(2)Ksp只与温度有关。
(3)c(SO
)越大,难溶电解质的溶解平衡逆向移动程度越大,Ag2SO4的溶解程度越小。
【答案】
(1)不饱和
(2)= (3)b>a>c
10.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( )【导学号:
51182027】
A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×l0-13
B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体