第4讲 难溶电解质的溶解平衡
[考纲要求] 1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.了解难溶电解质的沉淀转化的本质。
考点一 沉淀溶解平衡及应用
1．沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。
(2)溶解平衡的建立 固体溶质
溶解沉淀
溶液中的溶质
①v溶解>v沉淀，固体溶解 ②v溶解＝v沉淀，溶解平衡 ③v溶解 (4)影响沉淀溶解平衡的因素 ①内因 难溶电解质本身的性质，这是决定因素。 ②外因 以AgCl(s)外界条件 升高温度 加水稀释 加入少量AgNO3 通入HCl 通入H2S 1 Ag(aq)＋Cl(aq) ΔH>0为例 移动方向 正向 正向 逆向 逆向 正向 平衡后c(Ag) 增大 减小 增大 减小 减小 ＋＋－ 平衡后c(Cl) 增大 减小 减小 增大 增大 －Ksp 增大 不变 不变 不变 不变 (5)电解质在水中的溶解度 20 ℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系： 2．沉淀溶解平衡的应用 (1)沉淀的生成 ①调节pH法 如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至7～8，离子方程式为Fe3＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4。 ②沉淀剂法 如用H2S沉淀Cu2，离子方程式为H2S＋Cu2===CuS↓＋2H。 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ (2)沉淀的溶解 ①酸溶解法 如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3＋2H===Ca2＋H2O＋CO2↑。 ＋ ＋ ②盐溶液溶解法 如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2＋2NH4===Mg2＋2NH3·H2O。 ＋ ＋ ③氧化还原溶解法 如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。 ④配位溶解法 如AgCl溶于氨水，离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋Cl＋2H2O。 ＋ － (3)沉淀的转化 ①实质：沉淀溶解平衡的移动(沉淀的溶解度差别越大，越容易转化)。 ②应用：锅炉除垢、矿物转化等。 深度思考 1．(1)0.1 mol·L －1 的盐酸与0.1 mol·L －1 的AgNO3溶液等体积混合完全反应后溶液中含有的 微粒有________________________。 (2)下列方程式①AgCl(s) ＋ － Ag(aq)＋Cl(aq)、 CH3COO＋H各表示什么意义？ － － ＋ ＋－ ②AgCl===Ag＋Cl、 ③CH3COOH ＋ － ＋ － 答案 (1)H2O、H、OH、Ag、Cl、NO3、AgCl (2)①AgCl的溶解平衡；②AgCl是强电解质，溶于水的AgCl完全电离；③CH3COOH的电离平衡。 2．难溶的氯化银在水中也存在着溶解平衡AgCl(s) 液中可以同时存在着少量的Ag和Cl？ 答案 取适量的AgCl溶解于试管中，滴加酸化的AgNO3溶液，生成白色沉淀，证明 ＋ － Ag(aq)＋Cl(aq)，怎样用实验证明溶 ＋－ 2 溶液中含Cl，另取适量AgCl溶解于试管中，滴加Na2S溶液，生成黑色沉淀，证明溶液中含Ag。 3．(1)在实验室中怎样除去NaCl溶液中的BaCl2? (2)怎样除去AgI中的AgCl? 答案 (1)向溶液中加入过量的Na2CO3溶液充分反应，过滤，向滤液中加适量盐酸。 (2)把混合物与饱和KI溶液混合，振荡静置，溶度积大的AgCl就慢慢转化为溶度积小的AgI。 ＋ － 题组一 沉淀溶解平衡及其影响因素 1．下列说法正确的是 ( ) ①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等 ②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 2 ③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，则SO24沉淀完全，溶液中只含Ba、Na － ＋ ＋ 和Cl，不含SO24 － － ④Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小 ⑤为减少洗涤过程中固体的损失，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀 ⑥洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好 A．①②③ C．⑤ 答案 C 解析 ①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，不同离子溶解(或沉淀)的速率不一定相等，这与其化学计量数有关。②难溶电解质是固体，其浓度可视为常数，增加它的量对平衡无影响，故D错误。③生成BaSO4沉淀后的溶液中仍然存在Ba2和SO2因为有BaSO44， ＋ － B．①②③④⑤⑥ D．①⑤⑥ 的沉淀溶解平衡存在。④同类型物质的Ksp越小，溶解能力越小，不同类型的物质则不能直接比较。⑤稀H2SO4可以抑制BaSO4的溶解。⑥洗涤沉淀一般2～3次即可，次数过多会使沉淀溶解。 2．已知溶液中存在平衡： Ca(OH)2(s) Ca2(aq)＋2OH(aq) ΔH<0，下列有关该平衡体系的说法正确的是( ) ＋ － ①升高温度，平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液 ④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高 ⑤给溶液加热，溶液的pH升高 3 ⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变 A．①⑥ B．①⑥⑦ D．①②⑥⑦ C．②③④⑥ 答案 A 解析 ②会生成CaCO3，使Ca2浓度减小，错误；加入氢氧化钠溶液会使平衡左移， ＋ 有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度积较大，要除去Ca2，应把Ca2转化为更难 ＋ ＋ 溶的CaCO3，③错误；恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH不变，④错；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡向右移动，Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错。 题组二 沉淀溶解平衡在工农业生产中的应用 (一)废水处理 3．水是人类生存和发展的宝贵资源，而水质的污染问题却越来越严重。目前，世界各国已 高度重视这个问题，并采取积极措施进行治理。 (1)工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是__________(填字母编号)。 选项 A B C ＋污染物 废酸 Cu2等重金属离子 含纯碱的废水 处理措施 加生石灰中和 加硫化物沉降 加石灰水反应 方法类别 物理法 化学法 化学法 (2)下图是某市污水处理的工艺流程示意图： ①下列物质中不可以作为混凝剂(沉降剂)使用的是______(填字母编号)。 A．偏铝酸钠 B．氧化铝 D．氯化铁 C．碱式氯化铝 ②混凝剂除去悬浮物质的过程是________(填字母编号)。 A．物理变化 B．化学变化 C．既有物理变化又有化学变化 (3)在氯氧化法处理含CN的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一)，氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。 － 4 某厂废水中含KCN，其浓度为650 mg·L1。现用氯氧化法处理，发生如下反应：KCN － ＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O，再投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请配平下列化学方程式： KOCN＋ KOH＋ Cl2―→ CO2＋ N2＋ KCl＋ H2O。若处理上述废水20 L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯__________g。 答案 (1)BC (2)①B ②C (3)2 4 3 2 1 6 2 35.5 解析 (1)工业废水中的废酸可加生石灰中和，属于化学变化。CuS、HgS、Ag2S均难溶，所以加硫化物如Na2S可沉淀Cu2等重金属离子，消除污染；纯碱可加入石灰水生成 ＋ CaCO3沉淀而除去。 (2)偏铝酸钠、碱式氯化铝、氯化铁水解生成胶体，除去悬浮物，而Al2O3难溶于水，不能产生胶体，不能作混凝剂。在除去悬浮物的过程中既有物理变化又有化学变化。 (3)根据KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O、2KOCN＋4KOH＋3Cl2===2CO2＋20 L×0.650 g·L1N2＋6KCl＋2H2O，n(KCN)＝＝0.2 mol， － 65 g·mol1－ 0.2 mol n(Cl2)＝0.2 mol＋×3＝0.5 mol， 2所以m(Cl2)＝0.5 mol×71 g·mol1＝35.5 g。 － (二)废物利用 4．硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组 的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。 已知溶液pH＝3.7时，Fe3已经沉淀完全；一水合氨电离常数Kb＝1.8×105，其饱和 ＋ － 溶液中c(OH)约为1×103 mol·L1。请回答： － － － (1)写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：_______________________________。 (2)上述流程中两次使用试剂①，推测试剂①应该是_______________(填字母编号)。 A．氢氧化钠 C．氨水 B．氧化铝 D．水 (3)溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH＝13，如果pH过小，可能导致的后果是________________(任写一点)。 5