第四节 沉淀溶解平衡
第1课时 沉淀溶解平衡
课后·训练提升
基础巩固
1.下列说法正确的是( )。
A.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp也发生改变
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Q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
答案:C
解析:Ksp与温度有关,有的难溶电解质的Ksp随温度升高而增大,也有的难溶电解质的Ksp随温度升高而减小。
2.已知25 ℃时Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,则下列由难溶电解质形成的饱和溶液中,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
答案:C
解析:由Ksp(AgCl)=1.8×10-10可求出c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1;由Ksp(AgI)=8.5×10-17可求出c(Ag+)≈9.2×10-9 mol·L-1;由Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12可求出c(Ag+)≈1.59×10-4 mol·L-1,所以c(Ag+)大小顺序为Ag2CrO4>AgCl>AgI。
3.一定温度下,将足量的AgCl分别加入下列物质中,AgCl的溶解程度由大到小的排列顺序是( )。
①20 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液
②30 mL 0.02 mol·L-1 CaCl2溶液
③40 mL 0.03 mol·L-1 HCl溶液
④10 mL蒸馏水
⑤50 mL 0.05 mol·L-1 AgNO3溶液
A.①>②>③>④>⑤
B.④>①>③>②>⑤
C.⑤>④>②>①>③
D.④>③>⑤>②>①
答案:B
解析:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),由于c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,溶液中c(Cl-)或c(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解程度就越小。AgCl的溶解程度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。①c(Cl-)=0.01 mol·L-1;②c(Cl-)=0.04 mol·L-1;③c(Cl-)=0.03 mol·L-1;④c(Cl-)=0 mol·L-1;⑤c(Ag+)=0.05 mol·L-1。Ag+或Cl-浓度由小到大的排列顺序为④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解程度由大到小的排列顺序为④>①>③>②>⑤。
4.25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI固体,下列说法正确的是( )。
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
答案:D
解析:加入KI固体时,溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动,因此溶液中c(Pb2+)减小,但由于溶液温度未发生改变,故PbI2的溶度积常数Ksp不发生变化。
5.在含有浓度均为0.01 mol·L-1的Cl-、Br-、I-的溶液中,缓慢且少量地加入AgNO3稀溶液,结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是( )。
A.AgCl、AgBr、AgI
B.AgI、AgBr、AgCl
C.AgBr、AgCl、AgI
D.三种沉淀同时析出
答案:B
解析:AgI比AgBr、AgCl更难溶于水,故Ag+不足时先生成AgI,析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl。
6.已知:常温下,Ksp(BaSO4)=a。取过量BaSO4溶于蒸馏水,过滤得到滤液R溶液。下列有关说法错误的是( )。
A.R溶液中c(Ba2+)= mol·L-1
B.常温下,向R溶液中加入少量Na2SO4固体,产生白色沉淀
C.常温下,向R溶液中加入少量BaCl2固体,Ksp(BaSO4)增大
D.向R溶液中加水,c(Ba2+)、c(S)均减小
答案:C
解析:R溶液中c(Ba2+)= mol·L-1,A项正确;加入Na2SO4,平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)向左移动,产生白色沉淀,B项正确;温度不变,溶度积不变,C项错误;向R溶液中加水,c(Ba2+)、c(S)均减小,D项正确。
7.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,在该温度下,下列判断正确的是( )。
A.向0.001 mol·L-1 AgNO3溶液中滴入0.001 mol·L-1 KCl溶液,无沉淀析出
B.向饱和AgCl溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)减小
C.在Mg(OH)2悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大
D.Mg(OH)2固体在氨水中的Ksp比在NH4Cl溶液中的Ksp小
答案:C
解析:向0.001 mol·L-1 AgNO3溶液中滴入0.001 mol·L-1 KCl溶液,Q=10-3×10-3=10-6>Ksp(AgCl),有沉淀生成,A错误;Ksp只受温度影响,向饱和AgCl溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)不变,B错误;N与OH-结合生成NH3·H2O,使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,c(Mg2+)增大,C正确;Ksp只受温度影响,Mg(OH)2固体在氨水中的Ksp和在NH4Cl溶液中的Ksp一样大,D错误。
8.已知一定温度下在Ca3(PO4)2的饱和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1, c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,则该温度下Ca3(PO4)2的Ksp为( )。
A.2.0×10-29 B.3.2×10-12
C.6.3×10-18 D.5.1×10-27
答案:A
解析:Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:Ca3(PO4)23Ca2++2P,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,则该温度下Ca3(PO4)2的Ksp=c3(Ca2+)·c2(P)≈2.0×10-29。
9.(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C)=1×10-3 mol·L-1,则Ca2+是否沉淀完全 (填“是”或“否”)。[已知c(Ca2+)≤1×10-5 mol·L-1时可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=3.4×10-9]
(2)已知25 ℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,此温度下若在实验室中配制2.8 mol·L-1 100 mL FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加入 mL 2 mol·L-1的盐酸(忽略加入盐酸的体积)。
答案:(1)是 (2)5
解析:(1)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C)=3.4×10-9,得c(Ca2+)= mol·L-1 =3.4×10-6 mol·L-1<1×10-5 mol·L-1,可视为沉淀完全。
(2)若使配制过程不出现浑浊现象,则c(Fe3+)·c3(OH-)≤Ksp,代入有关数据后可求出c(OH-)≤1×10-13 mol·L-1,c(H+)≥0.1 mol·L-1,故至少要加入5 mL相应的盐酸。
能力提升
1.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的浓度
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
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
A.①⑥ B.①④⑤
C.②③⑥ D.①②⑥
答案:A
解析:根据沉淀溶解平衡特点,正向放热,升温时,平衡左移,①对;加入碳酸钠粉末生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错;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;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,固体质量增大,⑥对。
2.已知30 ℃,Ksp[Mg(OH)2]=1.6×10-11,
Ksp[Co(OH)2]=6.4×10-15,Co(OH)2为玫瑰红色难溶物。某同学进行下列实验,依据下述实验操作及现象,下列说法错误的是( )。
实验 实验操作 现象
实验一 将镁条用砂纸打磨光亮后置于饱和氯化钠溶液中,滴加几滴酚酞 有无色气体和较多白色沉淀产生,溶液变红色
实验二 取出镁条,将悬浊液加热 红色加深
实验三 冷却后滴加适量CoCl2溶液 部分白色难溶物变成玫瑰红色难溶物
A.镁条和水发生置换反应生成H2和Mg(OH)2
B.NaCl增大了Mg(OH)2(s)在30 ℃水中的溶解度
C.Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq) ΔH>0
D.加入适量CoCl2溶液后,c(Mg2+)∶c(Co2+)=2 500∶1
答案:B
解析:由实验一的现象可知,镁条与水反应生成H2和难溶物Mg(OH)2,故A正确;氯化钠对Mg(OH)2在水中的溶解度无影响,故B错误;由实验二加热悬浊液红色加深可知,Mg(OH)2(s)在水中的溶解过程是吸热的,故C正确;由实验三现象可知,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加CoCl2溶液后,发生反应Mg(OH)2(s)+Co2+(aq)Co(OH)2(s)+Mg2+(aq),则c(Mg2+)∶c(Co2+)=[c(Mg2+)·c2(OH-)]∶[c(Co2+)·c2(OH-)]= Ksp[Mg(OH)2]∶Ksp[Co(OH)2]=2 500∶1,故D正确。
3.25 ℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+两种金属阳离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c(S2-)与lg c(M2+)的关系如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
B.25 ℃时,Ksp(CuS)约为1×10-35
C.向100 mL Zn2+、Cu2+浓度均为1×10-5 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入1×10-4 mol·L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀
D.向Cu2+浓度为1×10-5 mol·L-1的工业废水中加入等体积的ZnS饱和溶液,会有CuS沉淀析出
答案:A
解析:根据元素原子守恒,可知c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],A项错误;25 ℃时,CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-25×1×10-10=1×10-35,B项正确;依据题图可知,CuS的Ksp较小,当c(S2-)相同时,Cu2+先沉淀,C项正确;依据题图可知,25 ℃时,Ksp(ZnS)约为1×1,ZnS饱和溶液中c(S2-)约为1×1,等体积混合后的溶液中c(Cu2+)=5×10-6 mol·L-1,c(S2-)约为5×10-13 mol·L-1,Q(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=5×10-6×5×10-13=2.5×10-18,而Ksp(CuS)约为1×10-35,因此有CuS沉淀析出,D项正确。
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点后保持沉淀溶解平衡
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
答案:C
解析:A项,温度不变,加入 Na2SO4使沉淀溶解平衡向左移动,但两离子浓度的乘积仍不变,仍在曲线上,不会由A点变到B点;B项,通过蒸发,水量减少,Ba2+和S浓度都增大,不可能由D点变到C点;C项,D点还没有形成饱和溶液,因此无BaSO4沉淀生成;D项,从图像可以看出A点与C点的Ksp相等。
5.已知AgCl在水中的溶解是吸热过程。不同温度下,AgCl在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知T1温度下Ksp(AgCl)=1.6×10-9,下列说法正确的是( )。
A.T1>T2
B.a=4.0×10-5
C.M点溶液温度变为T1时,溶液中Cl-的浓度不变
D.T2时饱和AgCl溶液中,c(Ag+)、c(Cl-)可能分别为2.0×10-5 mol·L-1、4.0×10-5 mol·L-1
答案:B
解析:氯化银在水中溶解时吸收热量,温度越高,Ksp越大,在T2时氯化银的Ksp大,故T2>T1,A项错误;氯化银溶液中存在着沉淀溶解平衡,根据氯化银的溶度积常数可知a==4.0×10-5,B项正确;氯化银的溶度积常数随温度降低而减小,则M点溶液温度变为T1时,溶液中Cl-的浓度减小,C项错误;T2时氯化银的溶度积常数大于1.6×10-9,所以T2时饱和AgCl溶液中,c(Ag+)、c(Cl-)不可能为2.0×10-5 mol·L-1、4.0×10-5 mol·L-1,D项错误。
6.已知在25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
(1)假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 g·mL-1,则Mg(OH)2的溶解度为 g。
(2)在25 ℃时,向0.014 mol·L-1的MgCl2溶液中加入NaOH固体,如要生成Mg(OH)2沉淀,应使溶液中的c(OH-)最小为 mol·L-1。
(3)25 ℃时,向浓度均为0.02 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,先生成 (填化学式)沉淀,生成该沉淀的离子方程式为 ;当两种沉淀共存时,= 。
答案:(1)6.5×10-4
(2)2×10-5
(3)Cu(OH)2 Cu2++2OH-Cu(OH)2↓ 2.55×108
解析:(1)当Mg(OH)2达到沉淀溶解平衡时,
根据Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),c(OH-)=2c(Mg2+)
c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12,c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1。
因溶液的密度为1 g·mL-1,1.12×10-4 mol·L-1×58 g·mol-1≈6.5×10-3 g·L-1,1 L溶液中溶解的Mg(OH)2的质量为6.5×10-3 g,则Mg(OH)2的溶解度约为6.5×10-4 g。
(2)c(OH-)= mol·L-1=2×10-5 mol·L-1。
(3)因Cu(OH)2的Ksp较小,应先生成Cu(OH)2沉淀。
当两种沉淀共存时,≈2.55×108。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共53张PPT)
第1课时 沉淀溶解平衡
目 标 素 养
1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解其特征和影响因素,会用化学用语表示沉淀溶解平衡,认识沉淀反应的限度。
2.能用沉淀溶解平衡原理分析沉淀的溶解、生成与转化,会解决生产、生活中的实际问题。
3.了解溶度积(Ksp)与离子积的关系,会判断溶液混合后是否有沉淀生成。
知 识 概 览
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.溶解性与溶解度。
(1)20 ℃时,溶解性与溶解度的关系。
(2)反应完全的标志。
在一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5 mol·L-1时,化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了。
2.沉淀溶解平衡的建立(以AgCl为例)。
AgCl在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子作用下, 少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中 ;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引, 回到AgCl的表面析出 。
3.沉淀溶解平衡的含义。
在一定温度下,当 沉淀 和 溶解 的速率相等时,得到难溶电解质的 饱和 溶液,建立动态平衡。如AgCl的沉淀溶
解平衡可表示为 AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) 。由于沉
淀、溶解之间的这种动态平衡的存在,决定了Ag+与Cl-的反应 不能 完全进行到底。
微提醒 ①要标明各微粒的状态;②要与AgCl电离方程式区分开,强电解质完全电离:AgCl══Ag++Cl-。
4.沉淀溶解平衡的特征。
微思考 常温下,将AgCl分别溶于水和0.1 mol·L-1的NaCl溶液中,其溶解度相同吗 为什么
提示:不同。在NaCl溶液中,Cl-的存在会导致AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移动,使AgCl溶解度变得更小。
微训练1 1.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,是强电解质
C.说明Ag+与Cl-反应不能完全进行到底
D.说明Ag+与Cl-反应可以完全进行到底
答案:C
2.下列说法中正确的是( )。
A.只有易溶电解质在溶液中才存在溶解平衡
B.难溶电解质的溶液中只存在溶解平衡,不存在电离平衡
C.溶解平衡只能通过电解质溶解于水时建立
D.达到溶解平衡时,电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等
答案:D
二、溶度积和离子积
1.溶度积。
(1)与电离平衡、水解平衡一样,难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为溶度积常数,简称 溶度积 ,用符号
Ksp 表示。以Ag2S为例,写出溶度积常数的表达式:
Ksp=c2(Ag+)·c(S2-) 。
(2)Ksp反映了难溶电解质在水中的 溶解能力 。Ksp与
难溶电解质的性质 和 温度 有关。
2.离子积。
(1)用符号 Q 表示。对同一难溶电解质而言,离子积的表达式与溶度积 相同 。
(2)根据某温度下任意时刻的Q和Ksp的相对大小,可以判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况:
相对大小 溶液中沉淀或溶解情况
Q>Ksp 溶液中有沉淀析出
Q=Ksp 沉淀和溶解处于平衡状态
Q微判断 (1)溶度积是沉淀溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积。( )
(2)溶度积受离子浓度大小的影响。( )
(3)Ksp小的难溶电解质的溶解度一定小于Ksp大的难溶电解质的溶解度。( )
(4)改变外界条件使溶解平衡正向移动,Ksp一定增大。( )
(5)可利用溶液混合后的Q与Ksp的相对大小来判断溶液混合后是否有沉淀生成。( )
×
×
×
×
√
微训练2 1.室温下,向AgCl饱和溶液中加水,下列叙述正确的是( )。
A.AgCl的溶解度增大
B.AgCl的溶解度、Ksp均不变
C.AgCl的Ksp增大
D.AgCl的溶解度、Ksp均增大
答案:B
2.t ℃时,Ag2CrO4的Ksp为4.0×10-12。
(1)写出Ag2CrO4的平衡常数表达式:
;
(2)向一定量0.010 mol·L-1的Na2CrO4溶液中滴加1.0 mol·L-1的AgNO3溶液,假设溶液体积不变,要生成Ag2CrO4沉淀,溶液中c(Ag+)应 。
答案:(1)Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c( )
(2)大于2.0×10-5 mol·L-1
解析:(2)根据Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c( ), c2(Ag+)×0.010=4.0×10-12, c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1。要生成Ag2CrO4沉淀,溶液中c(Ag+)应大于2.0×10-5 mol·L-1。
一、沉淀溶解平衡的影响因素
问题探究
通过离子反应生成难溶电解质,或者直接将难溶电解质加入一定量水中,在一定温度下,都可以建立沉淀溶解平衡。跟其他平衡类似,当外界条件发生改变时,沉淀溶解平衡也会发生移动。
1.常温下,用离子反应生成AgCl沉淀,与直接将AgCl加入水中,得到的两个AgCl沉淀溶解平衡体系中Ag+和Cl-的浓度是否一定相同
提示:不一定。如果发生离子反应的溶液中初始n(Ag+)= n(Cl-),则两个AgCl沉淀溶解平衡体系中Ag+和Cl-的浓度相同。
2.对于AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0的平衡体系,改变条件:a.加热;b.加水;c.加入AgCl固体;d.加入NaCl晶体。平衡怎样移动 其Ksp是否一定增大
提示:a.升高温度,平衡正向移动,溶解度增大;b.加水,平衡正向移动;c.加入AgCl固体,平衡不移动;d.加入NaCl晶体,平衡逆向移动。不一定,Ksp与难溶电解质的性质和温度有关,若温度不变,该难溶电解质的Ksp不变。
归纳总结
1.内因。难溶电解质本身的性质,这是决定因素。
2.外因。沉淀溶解平衡属于化学平衡,外界因素对沉淀溶解平衡的影响,同样遵守勒夏特列原理。
(1)加水稀释。
保持温度不变,向平衡体系中加入少量水,平衡向沉淀溶解的方向移动,最终达到与原来同样的平衡状态;若向平衡体系中加入大量的水,最终难溶电解质完全溶解,形成不饱和溶液,平衡体系被破坏。
(2)改变温度。
大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向沉淀溶解的方向移动,Ksp变大。
(3)保持温度不变,向平衡体系中加入难溶电解质溶解产生的离子,平衡向生成沉淀的方向移动,难溶电解质的溶解程度减小,但是其Ksp不变。
(4)向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应的离子(生成更难溶或更难电离的物质或生成气体)时,平衡向沉淀溶解的方向移动。
典例剖析
【例1】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
答案:D
解析:A项,Ca(OH)2溶解度随温度升高而减小,因此,升高温度平衡逆向移动,c(OH-)减小,pH减小;B项,温度不变,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变;C项, +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。
【拓展延伸】 加热含有少量Ca(OH)2固体的Ca(OH)2溶液,会不会使固体减少
答案:不会,大多数物质的溶解度随温度升高而增大,但Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小,所以加热会使固体增多。
学以致用
1.25 ℃时,在氢氧化镁悬浊液中存在沉淀溶解平衡: Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)+2OH-(aq),已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12, Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。下列说法错误的是( )。
A.若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s),c(Mg2+)会增大
B.若向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,沉淀将由白色逐渐变为蓝色
C.若向Mg(OH)2悬浊液中加入适量蒸馏水,Ksp保持不变,故上述平衡不发生移动
D.若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2CO3(s),固体质量将增大
C
解析:向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s),c(OH-)减小,平衡正向移动,促进氢氧化镁的溶解,c(Mg2+)会增大,A项正确;向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,由于Ksp[Mg(OH)2]> Ksp[Cu(OH)2],则沉淀将由白色氢氧化镁逐渐变为蓝色的氢氧化铜,B项正确;加入少量水,Ksp保持不变,c(Mg2+)、c(OH-)减小,平衡正向移动,促进氢氧化镁的溶解,C项错误;向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2CO3(s),由于碳酸根水解,所以c(OH-)增大,平衡逆向移动,有固体析出,则固体质量将增大,D项正确。
二、溶度积的计算及应用
问题探究
已知,25 ℃时AgCl的Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Mg(OH)2的Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12。
1.25 ℃时,将0.01 mol·L-1的AgNO3溶液和0.01 mol·L-1的NaCl溶液等体积混合,能不能产生AgCl沉淀 试说明理由。
2.AgCl、Mg(OH)2中哪种物质更难溶
提示:Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Ag+)=1.8×10-10,
c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1,
即AgCl的溶解浓度为1.34×10-5 mol·L-1;
Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3(Mg2+)=5.6×10-12,
c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1,
即Mg(OH)2的溶解浓度为1.12×10-4 mol·L-1,则AgCl更难溶。
归纳总结
1.溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解能力;溶解度(S)表示在一定温度下,某固态物质在100 g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。
溶度积(Ksp)和溶解度(S)都可以用来衡量沉淀的溶解能力,它们可以互相换算。由于难溶电解质溶液浓度很小,溶液的密度近似为1 g·cm-3。
(1)对于阴、阳离子个数比相同的电解质,相同温度下,Ksp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解度越大。
(2)对于阴、阳离子个数比不同的电解质,Ksp小的电解质的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小,如相同温度下,Ksp(Ag2CrO4)2.溶度积可用于比较生成沉淀的顺序。例如向含有等浓度Br-、Cl-和 的溶液中滴加AgNO3溶液,可利用AgBr、AgCl、Ag2CrO4三种银盐的Ksp计算出产生三种沉淀所需Ag+的浓度,从而确定三种阴离子形成沉淀的顺序。
典例剖析
【例2】 可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡而不是碳酸钡作为内服造影剂。常温下, Ksp(BaCO3)=8.4×10-9,
Ksp(BaSO4)=1.2×10-10。下列推断错误的是( )。
A.可用Na2SO4稀溶液给Ba2+中毒患者洗胃
B.不用BaCO3的原因是其溶度积大于BaSO4的溶度积
C.常温下,BaSO4饱和溶液中c(Ba2+)≈1.1×10-5 mol·L-1
B
解析:BaSO4不溶于水和酸,将Ba2+转化为BaSO4后可消除其毒性,A项正确;不用BaCO3是因为其可溶于胃酸,B项错误;
学以致用
2.下列说法不正确的是( )。
A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关
B.因为Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀
C.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变
D.两种难溶电解质作比较时,Ksp小的,溶解度一定小
答案:D
解析:Ksp只与难溶电解质自身的性质和温度有关,与沉淀的量和离子的浓度无关,A、C正确;相同类型的难溶电解质,沉淀向着溶解度减小的方向转化,B项正确;只有相同类型的难溶电解质,Ksp小的,溶解度才一定小,D错误。
3.已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 ℃)见表:
难溶电解质 AgCl AgBr AgI
Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17
难溶电解质 Ag2SO4 Ag2CrO4 —
Ksp 1.2×10-5 2.0×10-12 —
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度大小
B.Ksp(Ag2CrO4)C.向等浓度的NaCl和Na2CrO4的混合液中逐滴加入AgNO3溶液,AgCl先沉淀
D.向100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,有白色沉淀生成
答案:D
1.常温下,将足量的AgCl固体分别加入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是( )。
①40 mL 0.01 mol·L-1KCl溶液
②30 mL 0.02 mol·L-1CaCl2溶液
③50 mL蒸馏水 ④20 mL 0.01 mol·L-1 Ag2SO4溶液
⑤10 mL 0.01 mol·L-1 AgNO3溶液
A.②>④>①=⑤>③ B.③>①=⑤>④>②
C.④>②>①>③>⑤ D.⑤>④>①>③>②
答案:B
解析:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),由于Ksp=c(Ag+)·c(Cl-),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,与溶液的体积无关。①c(Cl-)=0.01 mol·L-1;②c(Cl-)=0.04 mol·L-1;③c(Cl-)=0 mol·L-1;④c(Ag+)=0.02 mol·L-1;
⑤c(Ag+)=0.01 mol·L-1。Ag+或Cl-浓度由小到大的排列顺序为③<①=⑤<④<②,故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序为③>①=⑤>④>②。
2.将一定量的硫酸钡放入水中,下列有关叙述正确的是( )。
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
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
答案:B
3.为了防止热带鱼池中水藻的生长,需保持水中Cu2+的浓度约为1.2×10-5 mol·L-1。为避免在每次换池水时溶液浓度的改变,可把适当的含铜化合物放在池底,其饱和溶液提供适当的Cu2+。已知25 ℃时,CuS、Cu(OH)2、CuCO3的Ksp依次为1.3×10-36、2.2×10-20、1.4×10-10,下列四种物质中,能基本满足池水浓度要求的是( )。
A.CuSO4 B.CuCO3
C.Cu(OH)2 D.CuS
答案:B
4.关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是( )。
A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关
B.将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)
C.已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,则该温度下反应Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O的平衡常数K=2.8×103
D.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,在MgCl2溶液中加入氨水调节混合溶液的pH=11,产生沉淀,则此时溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-6 mol·L-1
答案:B
解析:将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明有硫酸钙沉淀生成,但溶度积表达式类型不同,不能比较Ca(OH)2与CaSO4的Ksp的大小,B项错误; Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+),所给反应的平衡常数
=2.8×103,C项正确;混合溶液的pH=11,Ksp[Mg(OH)2]=c2(OH-)·c(Mg2+),c(OH-)=1×10-3,代入求得c(Mg2+)=5.6×10-6 mol·L-1,D项正确。
5.已知25 ℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在0.1 mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)= mol·L-1。若在0.1 mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是 mol·L-1。
答案:2.2×10-8 0.2
解析:pH=8时,c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,由氢氧化铜的溶度积常数可知:Ksp=2.2×10-20=10-12×c(Cu2+),得c(Cu2+)=2.2×10-8 mol·L-1;使Cu2+沉淀完全,发生反应Cu2++H2S══CuS↓+2H+,得c(H+)=0.2 mol·L-1。
