低离子浓度,使平衡向溶解方向移动。
2.沉淀的转化
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。
根据难溶物质溶解度的大小,难溶物质间可以进行转化,例如:
沉淀转化在工业上的应用
在工业废水处理过程中,用FeS等难溶物作沉淀剂除去废水中的重金属离子。
【典例2】(2011·佛山模拟)某些物质的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示。
Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,通常采用向MgCl2溶液中加入NaClO3的方法制取。
下列有关说法中不正确的是()
A.用向MgCl2溶液中加入NaClO3的方法制取Mg(ClO3)2的主要原因是Mg(ClO3)2的溶解度受温度的影响比较大
B.Mg(ClO3)2不能与可燃物(如S、P4)一起存放
C.可采用溶解、过滤的方法分离Mg(ClO3)2与NaCl的混合物[来源:
]
D.通过这种方法制得的Mg(ClO3)2中常伴有NaCl等杂质
【答案】选C。
【解析】由常见的氧化剂KClO3可知Mg(ClO3)2具有氧化性,不能与可燃物一起存在。
因为Mg(ClO3)2的溶解度受温度的影响较大,而NaCl的溶解度受温度的影响较小,故所得的Mg(ClO3)2中常伴有NaCl等杂质,应采用重结晶的方法将其分离。
【感悟高考真题】
1.(2011·四川高考·6)下列“化学与生活”的说法不正确的是
A硫酸钡可用于钡餐透视
B盐卤可用于制豆腐
C明矾可用于水的消毒、杀菌
D醋可用于除去暖水瓶中的水垢
【答案】选C。
【解析】解答本题时应将化学物质与生产、生活密切地联系在一起,在判断选项时,
既要符合化学物质的性质,又要能够满足生产生活的需要。
因为硫酸钡既不溶于水,又不溶于酸和碱,医学方面,硫酸钡可用作胃肠道的造影剂,硫酸钡俗称钡餐,由此判断A项正确;B项将盐卤加入豆浆中,豆浆会发生聚沉,形成豆腐,,因此B项正确;C项明矾可用于净水,只对水起净化作用,不具有杀菌、消毒作用,由此可知C项错误;D项醋中含有醋酸,水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑;2CH3COOH+Mg(OH)2=(CH3COO)2Mg+2H2O,因此D项正确。
2.(2010•山东卷)某温度下,
分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液
,金属阳离子浓度的辩护如图所示。
据图分析,下列判断错误的是
A.
B.加适量
固体可使溶液由
点变到
点
C.
两点代表的溶液中
与
乘积相等
D.
、
分别在
、
两点代表的溶液中达到饱和
【答案】B
【解析】b、c两点金属阳离子的浓度相等,都设为x,
,
,则
,
,故
,A正确;a点到b点的碱性增强,而
溶解于水后显酸性,故B错;只要温度一定,
就一定,故C正确;溶度积曲线上的点代表的溶液都已饱和,曲线左下方的点都不饱和,右上方的点都是
,沉淀要析出,故D正确。
3.(2010•浙江卷)(15分)已知:
①25℃时弱电解质电离平衡数:
Ka(CH3COOH)=
,Ka(HSCN)=0.13;难溶电解质的溶度积常数:
Kap(CaF2)=
②25℃时,
mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系,如下图所示:
请根据以下信息回答下旬问题:
图2
(1)25℃时,将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图为图2所示:
反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是,反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-)c(SCN-)(填“>”、“<”或“=”)
(2)25℃时,HF电离平衡常数的数值Ka
,列式并说明得出该常数的理由。
(3)
mol·L-1HF溶液与
mol·L-1CaCl2溶液等体积混合,调节混合液pH为4.0(忽略调节混合液体积的变化),通过列式计算说明是否有沉淀产生。
【解析】
给信息多,可以对信息进行初步分析,也可以根据问题再去取舍信息。
[来源:
][来源:
]
信息分析:
①HSCN比CH3COOH易电离,CaF2难溶。
②F-PH=6,PH=0时以HF存在。
F-与HF总量不变。
问题引导分析(解题分析与答案):
(1)相同的起始条件,只能是因为两种酸的电离度不同导致溶液中起始反应时H+
浓度不同引起反应速率的不同。
反应结束后,溶质为CH3COONa和NaSCN,因CH3COOH酸性弱于HSCN,故CH3COONa水解程度大,c(CH3COO-)<c(SCN-)。
(2)HF电离平衡常数Ka=【c(H+)*c(F-)】/c(HF),其中c(H+)、c(F-)、c(HF)都是电离达到平衡时的浓度,选择中间段图像求解。
根据图像:
PH=4时,c(H+)=10-4,c(F-)=1.6×10-3、c(HF)=4.0×10-4。
Ka=0.4×10-3。
(3)PH=4.0,则c(H+)=10-4,此时:
根据HF电离,产生的c(F-)=1.6×10-3,而溶[来源:
]
液中的c(Ca2+)=2.0×10-4。
c2(F-)×c(Ca2+)=5.12×10-10,5.12×10-10大于Kap(CaF2)=
,此时有少量沉淀产生。
教与学提示:
本题比较全面地考察了电离平衡常数与溶解平衡常数的知识内容。
要求学生会读图,要掌握平衡常数的表达式和含义:
平衡时的溶液中的各种相关离子的浓度。
要理解溶解平衡的含义:
达到饱和溶液时的最大值,大于则沉淀析出,小于则不析出。
明确平衡常数是随温度变化的,不随溶液中的离子浓度的实际值而发生变化。
在平衡常数的教学中,可以设计一个关于化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数的专题,有比较,有触类旁通地系统地研究和学习平衡常数问题。
[来源:
]
26题再一次说明,平衡常数的题目不再只是说要考,而总是回避大题的内容。
难点突破在高考复习中意义重大。
也再一次说明,高考的热点往往和大学基础要求有联系。
4.(2009·广东卷·18)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下。
下列说法正确的是()
[来源:
]
A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO42-)的增大而减小
B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大
C.283K时,图中a点对应的溶液是不饱和溶液
D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液[来源:
]
【答案】BC
【解析】平衡常数只与温度有关,与物质的浓度无关,A错误。
由图可知,c(SO42-)相同时,三个不同温度中以313K的c(Sr2+)最大,所以平衡常数Ksp=c(Sr2+)·c(SO42-)最大,B正确。
从图中数据大小可知:
一定温度时线下的点都是浓度偏小,处于不饱和状态所以C项正确;线上的点处于过饱和状态(D项错误:
原状态处在363K线的上方)。
5.(2011·浙江卷)海水中含有丰富的镁资源。
某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案:
图0
模拟海水中的离
子浓度/mol·L-1
Na+
Mg2+
Ca2+
Cl-
HCO
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
注:
溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5mol·L-1,可认为该离子不存在;
实验过程中,假设溶液体积不变。
Ksp,CaCO3=4.96×10-9
Ksp,MgCO3=6.82×10-6
Ksp,Ca(OH)2=4.68×10-6
Ksp,Mg(OH)2=5.61×10-12
下列说法正确的是( )
A.沉淀物X为CaCO3
B.滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+
C.滤液N中存在Mg2+,Ca2+
D.步骤②中若改为加入4.2gNaOH固体,沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
【答案】A
【解析】 加入NaOH溶液,HCO与OH-反应生成CO,此时c(Ca2+)·c(CO)=0.011×0.001=1.1×10-5>Ksp(CaCO3),c(Mg2+)·c(CO)=0.050×0.001=5×10-5>Ksp(MgCO3),由于Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),因此先生成CaCO3沉淀,生成沉淀后溶液中c(CO)==4.51×10-7<1×10-5,因此CO完全沉淀,则无MgCO3沉淀生成,A对;滤液M中c(Ca2+)=0.010mol/L,c(Mg2+)=0.050mol/L,B错;滤液M加NaOH固体调节pH=11.0,此时c(Mg2+)·c2(OH-)=0.050×(10-3)2=5×10-8>Ksp[Mg(OH)2],c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(10-3)2=1×10-8<Ksp[Ca(OH)2],因此只有Mg(OH)2沉淀生成,而无Ca(OH)2沉淀生成,生成沉淀后溶液中c(Mg2+)==5.61×10-6<1×10-5,因此Mg2+完全沉淀,故滤液N中只有Ca2+而无Mg2+,C错;若改为加入4.2gNaOH,则c(OH-)=0.105mol/L,则c(Mg2+)·c2(OH-)=0.050×(0.105)2=5.51×10-4>Ksp[Mg(OH)2],c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(0.105)2=1.10×10-4>Ksp[Ca(OH)2],由于Ksp[Mg(OH)2]<Ksp[Ca(OH)2],则先生成Mg(OH)2沉淀,并且沉淀完全,生成沉淀后溶液中c(OH-)=0.105-0.05×2=0.005mol/L,此时c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(0.005)2=2.5×10-7<Ksp[Ca(OH)2],故无Ca(OH)2沉淀生成,D错。
【考点模拟演练】
1.(2010·山东省潍坊市高三检测)下列有关沉淀溶解平衡的说法中,正确的是
A.
,说明AB的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大
C.向氯化银沉淀溶解平衡体系中加人碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中加入稀盐酸,沉淀溶解平衡不移动
【答案】C
2.在100mL0.01mol/LKCl溶液中,加入1mL0.01mol/LAgNO3溶液,下列说法正确的是(AgClSP=1.8×10-10)
A.有AgCl沉淀析出B.无AgCl沉淀
C.无法确定D.有沉淀但不是AgCl
【答案】A
3.已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.0×10-16。
下列关于不溶物之间转化的说法中错误的是
A.AgCl不溶于水,不能转化为AgI
B.两种不溶物的Ksp相差越大,不溶物就越容易转化为更难溶的不溶物
C.AgI比AgCl更难溶于水,所以,AgCl可以转化为AgI
D.常温下,AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必须不低于×10-11mol·L-1
【答案】A
4.已知25℃时,AgI饱和溶液中c(Ag+)为1.22×10—8mol/L,AgCl的饱和溶液中c(Ag+)为1.25×10—5mol/L。
若在5mL含有KCl和KI各为0.01mol/L的溶液中,加入8mL0.01mol/LAgNO3溶液,这时溶液中所含溶质的离子浓度大小关系正确的是
A.c(K+)>c(NO3—)>c(Cl—)>c(Ag+)>c(I—)
B.c(K+)>c(NO3—)>c(Ag+)>c(Cl—)>c(I—)
C.c(NO3—)>c(K+)>c(Ag+)>c(Cl—)>c(I—)
D.c(K+)>c(NO3—)>c(Ag+)=c(Cl—)+c(I—)
【答案】D
5.去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入(已知Fe(OH)3只要在pH>4的环境里就可以沉淀完全)( )
A.NaOHB.Na2CO3
C.氨水D.MgO
【答案】D
【解析】要除去FeCl3实际上是除去Fe3+,除去Fe3+的方法是使其转化为Fe(OH)3,但直接引入OH-会导致Mg2+也生成沉淀.因此可利用Fe3+易水解生成Fe(OH)3和H+,减小c(H+)使水解平衡向右移动,且不引入杂质离子,选
用MgO.
6.(2011·梅州模拟)常温下,有关物质的溶度积如下
下列有关说法不正确的是()
A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好[来源:
]
B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好
C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2.125×1021
D.无法利用Ca(OH)2制备NaOH
【答案】选D。
【思路点拨】
(1)Ksp越小离子沉淀的越完全;
(2)当两种沉淀共存时,形成沉淀的相同离子具有相同的物
质的量浓度。
【解析】A项中Ksp[Mg(OH)2],代入数据,则有上述结果,C项正确;D项可用下述反应实现:
Ca(OH)2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH,D项错误。
7.(2011·日照模拟)常温下,Ksp(CaSO4)=9×10-6,常温下CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图。
下列说法正确的是()
A.常温下CaSO4饱和溶液中,c(Ca2+)、c(SO42-)对应曲线上任意一点
B.b点将有沉淀生成,平衡后溶液中c(SO42-)一定等于3×10-3mol/L
C.d点溶液通过蒸发可以变到c点
D.a
点对应的Ksp等于c点对应的Ksp
【答案】选D。
【解析】A项,常温下C
aSO4饱和溶液中,c(Ca2+)与c(SO42-)的乘积对应曲线上任意一点;B项,b点时Qc>Ksp,将有沉淀生成,Ca2+、SO42-的浓度按相同数值减小,平衡后溶液中c(SO42-)小于3×10-3mol/L;C项,d点时Qc8.(2011·佛山模拟)CaCO3溶于盐酸中生成CO2:
CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O。
则下列说法中,正确的是()
A.该反应的离子方程式为:
CO32-+2H+====CO2↑+H2O
B.与同浓度的盐酸反应,块状大理石的反应速率比粉末状的快
C.CaCO3溶于盐酸是因为H+破坏了CaCO3的沉淀溶解平衡,使其Ksp增大
D.CaCO3与适量的盐酸恰好完全反应所得溶液中:
c(H+)=c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)
【答案】选D。
【解析】CaCO3为难溶性物质,书写离子方程式时不可拆,离子方程式应为:
CaCO3+2H+====Ca2++CO2↑+H2O;由于块状的表面积比粉末状的表面积小,与同浓度的盐酸反应时,块状大理石的反应速率比粉末状的慢;Ksp值只随温度的变化而变化,温度不变Ksp值不变;CaCO3与适量的盐酸恰好完全反应,所得的溶液为CaCl2和H2CO3的混合液,根据电荷守恒:
2c(Ca2+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+2c(CO32-)
+c(HCO3-),由于2c(Ca2+)=c(Cl-),则存在:
c(H+)=c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-),故选D项。
9.Cu(OH)2在水中存在着如下溶解平衡:
Cu(OH)2(s)
Cu2+(aq)+2OH-(aq),在常温下Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。
某CuSO4溶液中,c(Cu2+)=0.02mol/L,在常温下要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液中加入碱溶液来调节溶液的pH,使溶液的pH大于()
A.2B.3C.4D.5
【答案】选D。
【解析】根据信息:
当c(Cu2+)·c2(OH-)=2×10-20时开始出现沉淀,则c(OH-)=
=1×
10-9(mol/L),c(H+)=
=1×10-5(mol/L),pH=5。
10.(2011·如皋一模)向胶体中加入电解质能使胶体凝聚。
使一定量的胶体溶液在一定时间内开始凝聚所需电解
质的浓度(amol/L)称作“聚沉值”,电解质的“聚沉值”越小,则表示其凝聚力越大。
实验证明,凝聚力主要取决于和胶粒带相反电荷的离子所带的电荷数,电荷数越大,凝聚力越大,则向Fe(OH)3胶体中加入下列电解质时,其“聚沉值”最小的是( )
A.NaCl B.FeCl3
C.K2SO4D.Na3PO4
【答案】D
【解析】Fe(OH)3胶粒带正电荷,电解质电离出的阴离子带负电荷越多,越易聚沉,即聚沉值越小。
11.(2011·山东东营胜利二中高三上期中)
8
将Na2O2逐渐加入到含有Al3+、Mg2+、NH4+的混合溶液中并加热,产生沉淀和气体的物质的量与加入Na2O2的物质的量的关系如图所示。
则原溶液中Al3+、Mg2+、NH4+的物质的量分别为
A.2mol、3mol、8mol
B.3mol、2mol、8mol
C.2mol、3mol、4mol
D.3mol、2mol、4mol
【答案】C
12.(2011·江苏金陵中学高三期中)下列示意图与对应的反应情况符合的是()
A.向含0.01molKOH和0.01molCa(OH)2的混合溶液中缓慢通入CO2至过量
B.向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量
C.向Kal(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量[来源:
]
D.向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸至过量
【答案】B
13.(2011·山东枣庄八中高三第一次调研)下列对沉淀溶解平衡的描述正确