1、第 12 讲 难溶电解质的溶解平衡第二单元化学基本理论2011 考纲展示2012 高考导视了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质。1.将溶解平衡理论应用于化工生产是近年高考的热点。尤其是利用不同物质沉淀的pH 的不同范围，进行分步沉淀是高频考点。2.溶度积曲线也是近年高频考点。考点考点 1 1难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡1难溶电解质的溶解平衡(1)溶解度定义：在一定温度下，某固体物质在 100 g 溶剂里达到饱和状态所溶解的质量。溶解度与溶解性的关系如图 2121。图 2121(2)溶解平衡溶解沉淀生成定义：在一定温度下，某_电解质溶液中，当_的速率等于_的速率时，建立了一个
2、固体与溶液中离子之间的动态平衡，叫沉淀溶解平衡。溶解平衡的建立过程沉淀溶解v(沉淀溶解)v(沉淀生成)，_；v(沉淀溶解)Ksp ，溶液过饱和，有沉淀析出；QcKsp ，溶液饱和，处于溶解平衡态；QcKsp ，溶液未饱和，沉淀溶解。cm(Mn)cn(Nm)1难溶电解质存在溶解平衡，可溶的电解质(如 NaCl)是否也存在溶解平衡呢？答：存在，如向饱和的 NaCl 溶液中滴加浓盐酸(或通入 HCl气体)可观察到有晶体析出。2能否由难溶电解质的溶度积来求其溶解度，反之已知溶解度能否求其溶度积？1(双选)一定温度下的难溶电解质 AmBn 在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，有Ksp=cm(An+)cn(Bm
3、-)。在 25时，AgCl的白色悬浊液中，依次加入等浓度的 KI 溶液和 Na2S 溶液，观察到的现象是先出现黄色沉淀，最后生成黑色沉淀。已知有关物质的颜色和溶度积如下：物质AgClAgIAg2S颜色白黄黑Ksp(25)1.810-101.510-161.810-50下列叙述不正确的是()A溶度积小的沉淀可以转化为溶度积更小的沉淀B25 时，饱和 AgCl、AgI、Ag2S 溶液中所含 Ag+的浓度相同C若先加入 Na2S 溶液，再加入 KI 溶液，则无黄色沉淀产生D25 时，AgCl 固体在等物质的量浓度的 NaCl、CaCl2溶液中的溶度积不相同解析：A 中，根据溶解平衡原理，溶度积小的沉
4、淀可以转化为更小的沉淀；B 中，由于三者的溶度积不同，饱和时各离子浓度不同；C 中，因为 Ag2S 的溶度积更小且二者相差很大，所以很难转化为 AgI；D 中温度相同，溶度积不变。答案：BD图 2122A(V2V1)/V1CV1/(V2V1)BV1/V2DV2/V1考点考点 2 2溶解平衡的应用溶解平衡的应用1溶解平衡的应用(1)沉淀的生成沉淀的方法：调整 pH 法、加沉淀剂法等。或者直接沉淀，或者分步沉淀，或者共沉淀，或者先氧化还原再沉淀以达到分离提纯等目的。(2)沉淀的溶解 实质是沉淀平衡的移动。加入适当的试剂跟某些离子作用进而使平衡向沉淀溶解的方向移动。如碳酸钙加入盐酸、氢氧化镁加入盐酸
5、或氯化铵溶液等。离子反应(3)沉淀的转化实质也是沉淀平衡的移动。转变为溶度积更小的容易实现，而且两种沉淀的溶度积差别较大更容易实现。2溶液中离子反应的实质和发生反应的条件 复分解反应水解反应络合反应氧化还原反应一个共同的特征就是_。使溶液中某种(或某些)离子浓度降低化学平衡电离平衡水解平衡溶解平衡前提条件一切可逆反应等弱电解质在溶液中进行的平衡电离平衡的另一种形式难溶电解质在溶液中进行的平衡平衡表达式平衡常数影响因素浓度、压强、温度浓度(包括同离子效应)、温度浓度(包括同离子效应)、温度浓度(包括同离子效应)、温度注：Ka表示酸的电离常数、Kb 表示碱的电离常数、KW 表示水的离子积常数、Ks
6、p表示难溶电解质的溶度积常数3几种平衡的比较硫化氢气体通入到一定浓度的硫酸铜溶液中，能生成沉淀吗？为什么？答：能，因为CuS 的 Ksp更小(比硫化氢的电离常数)，也就是 CuS 更难溶。(3)长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率。水垢中含有的 CaSO4，可先用 Na2CO3 溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的 CaCO3，而后用酸除去。CaSO4 转化为 CaCO3的离子方程式为_。请分析 CaSO4转化为 CaCO3的原理_。热点热点 1 1溶度积曲线溶度积曲线溶度积曲线分别以阳阴离子的对数浓度为坐标作出的曲线，不同温度下曲线形状不尽相同。曲线上方表示该物质在某一温度下
7、的过饱和溶液；曲线上表示该物质在该温度下的饱和溶液；而曲线下方表示该物质在某一温度下的不饱和溶液。【典例 1】(双选)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线)如图 2123，下列说法正确的是(图 2123解析：这是溶度积曲线，根据溶度积公式，硫酸根、钡离子浓度之积是常数，二者浓度的对数和就应该是常数。只不过是硫酸钡的溶解度随温度变化情况复杂，283 K 到 313 K 增大，再到 363 K 又减小。A 中温度不变，Ksp(SrSO4)不变；C 中曲线下方是对应温度曲线的不饱和溶液，曲线上是饱和溶液；D 中363 K 时的溶解度最小，析出沉淀。答案：BC1某温度时，BaSO4在水中的沉淀
8、溶解平衡曲线如图 2124 所示。下列说法正确的是()图 2124解析：A 中 b 点处于曲线上方，溶液过饱和，要生成沉淀的；B 中 d 点蒸发时硫酸离子根和钡离子浓度同时增大；D 中温度不变，溶度积不变。答案：C热点热点 2 2利用溶解平衡制备、分离物质利用溶解平衡制备、分离物质这里主要讲述两种类型问题。1利用元素在不同 pH 范围内的不同存在形式进行分离提纯制备。这种类型的考题主要是利用两性氢氧化物在不同 pH 范围内存在形式的不同，进行分离、提纯和制备。2利用难溶物的溶解性相对难易进行分离等。这种类型的考题主要是利用 Ksp 的相对大小，判断难溶物的溶解性的相对难易，控制 pH 实现逐步
9、分离或者相互转化。如 Fe(OH)3 完全沉淀时溶液的 pH 的 3.2，而 Cu(OH)2完全沉淀时溶液的 pH 为 6.7，那么 Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶，调整 pH 在 5 左右可使 Fe(OH)3完全沉淀，而 Cu(OH)2不沉淀，达到分离除杂等目的。图 2125用 NaOH 溶液调节(2)中溶液 pH 至 7，该过程中发生反应的离子方程式有_。请在答题卡的框图中，画出 0.01 molL1NH4Al(SO4)2 溶液中铝各形态的浓度的对数 lgc 随溶液 pH 变化的关系图，并进行必要的标注。与最终数值为2；刚开始产生沉淀时 pH 要增大；完全沉淀和沉淀溶解时的 pH 应
10、与原图一样；氢氧化铝完全溶解时的 pH 也是不变的。图 2126图 21273(2010 年广东深圳模拟，双选)一定温度下，溴化银在水)中的沉淀溶解平衡曲线如图 2128。下列说法正确的是(图 2128解析：A 中一定温度下的 Ksp 是不变的；D 中升高温度，两种离子浓度均有变化。答案：BC难溶电解质AgIAgOHAg2SPbI2Pb(OH)2PbSKsp8.310-175.610-86.310-507.110-91.210-153.410-281稀土金属在科技发展中的地位正越来越多地受到重视。我国拥有世界上最大的稀土矿，品位甚高，以 RE 表示稀土元素，可以向含 RE 的硫酸盐溶液中加入粉
11、状 Na2SO4，使稀土元素转RE2(SO4)3)入沉淀，反应为 RE2(SO4)3Na2SO4xH2ONa2SO4xH2O。下列有关叙述正确的是(A该反应为复分解反应B该反应一定在强碱性溶液中进行C产生的沉淀物和明矾一样属于复盐D产生的沉淀物一定是难溶物质答案：C2(2010 年山东)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 21213 所示。据图分析，下列判断错误的是(图 21213解析：图中曲线为溶解平衡曲线，曲线上的点对应的溶液都是达到平衡的溶液。b、c 两点，当溶液中的阳离子浓度相同时，Fe(OH)
12、3饱和溶液中的氢氧根浓度小于Cu(OH)2 饱和溶液中的氢氧根浓度，所以 KspFe(OH)3”、“”或“”)。4(2007 年广东)羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH是一种重要的生物无机材料。其常用的制备方法有两种：方法 A：用浓氨水分别调 Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4 溶液的 pH约为 12；在剧烈搅拌下，将(NH4)2HPO4 溶液缓慢滴入 Ca(NO3)2溶液中。方法 B：剧烈搅拌下，将 H3PO4 溶液缓慢滴加到 Ca(OH)2悬浊液中。3 种钙盐的溶解度随溶液 pH 的变化如图 21215 所示(图中纵坐标是钙离子浓度的对数)，回答下列问题：图 21215(1)完成方法 A
13、 和方法 B 中制备 Ca5(PO4)3OH 的化学反应方程式：5Ca(NO3)23(NH4)2HPO44NH3H2O=Ca5(PO4)3OH_；5Ca(OH)23H3PO4=_。(2)与方法 A 相比，方法 B 的优点是_。(3)方法 B 中，如果 H3PO4 溶液滴加过快，制得的产物不纯，其原因是_。(4)图 中 所 示 3 种 钙 盐 在 人 体 中 最 稳 定 的 存 在 形 式 是_(填化学式)。(5)糖沾附在牙齿上，在酶的作用下产生酸性物质，易造成龋齿。结合化学平衡移动原理，分析其原因_。解析：(3)反应液局部酸性过大，根据不同 pH 情况下，沉淀难易会有 CaHPO4 产生。(5
14、)根据沉淀平衡移动原理来考虑。5(2007 年广东)二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：图 21216沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Cu(OH)2pH5.23.29.710.46.7沉淀物Zn(OH)2CuSZnSMnSFeSpH8.00.422.577某 软 锰 矿 的 主 要 成 分 为 MnO2，还 含 有 Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和 Cu(0.86%)等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的 pH见下表，回答下列
15、问题：(1)硫酸亚铁在酸性条件下将 MnO2还原为 MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为_。6(2009 年广东)某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有 MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3 和 Fe2O3 等，回收其中镁的工艺流程如下：图 21217沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3.45.212.4部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH 见上表，请回答下列问题：(1)“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有_(要求写出两条)(2)滤渣 I 的主要成分有_。(3)从滤渣中可回收利用的主要物质有_。(4)Mg(ClO3)
16、2 在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：MgCl22NaClO3=Mg(ClO3)22NaCl已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图21218 所示：图 21218将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备 Mg(ClO3)2 的原因：_。按中条件进行制备实验。在冷却降温析出 Mg(ClO3)2过程中，常伴有 NaCl 析出，原因是_。除去产品中该杂质的方法是_。答案：(1)增大硫酸浓度；加热升高温度；边加硫酸边搅拌(或其他合理答案)(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Na2SO4(4)加热至某一温度并继续蒸发溶液时，NaCl 最先达到饱和而析出，发生复分解反应而制备 Mg(ClO3)2降温前溶液中 NaCl 已经饱和，且 NaCl 溶解度随温度变化很小，降温时溶解度降低而析出少量 NaCl重结晶
