1、第3节 沉淀溶解平衡2 0 1 3高 考 导 航考纲要求1.了解难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质。2.电解质溶液知识的综合应用。命题热点1.难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点及溶度积Ksp的概念。2.运用浓度商和平衡常数来分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化。教材回扣夯实双基一、溶解平衡和溶度积常数1沉淀溶解平衡的研究对象是_，即在一定温度下，当沉淀的_与_的速率相等时达到的平衡状态。难溶电解质沉积溶解物质的溶解性的大小是相对的，如PbI2为固体，但加水后仍有部分Pb2和I离开固体表面进入溶液，而进入溶液的Pb2和I又会形成_沉积下来，最终Pb2和I的浓度_增加，PbI2固体的量_减小，得到P
2、bI2的_溶液。PbI2不再不再饱和2沉淀溶解平衡的特点(1)逆；(2)等；(3)_(v溶解v沉积0)；(4)_(饱和溶液内各离子浓度不再发生变化)；(5)变外界条件改变、发生平衡移动。动定3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：4溶度积常数及其应用(1)表达式对于溶解平衡MmAn(s)mMn(aq)nAm(aq)，Ksp_。Ksp仅受_的影响。MnmAmn温度(2)溶度积规则某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度的乘积Qc(离子积)与Ksp的关系二、沉淀溶解平衡的应用1沉淀的生成，如：向CuSO4(aq)通入H2S可有_沉淀生成，反应的离子方程式为：Cu
3、2H2S=CuS2H，说明CuS_一般的强酸。CuS不溶于2沉淀的溶解，如：将CuS加入浓硝酸中，固体溶解，原因是_3沉淀的转化：沉淀溶解度差别越大，越容易转化，其实质是沉淀溶解平衡发生移动，如将AgCl固体加入KI溶液中，会观察到_色固体转化成_色固体，原因是AgClI=AgICl。白黄思考感悟为什么说BaSO4无毒而BaCO3有毒不能用做医学上的“钡餐”呢？【提示】BaSO4的Ksp很小且不溶于强酸(HCl)中，而BaCO3可溶于胃酸中(HCl)，Ba2是有毒，可使蛋白质变性死亡。考点串讲深度剖析考点一四大平衡的比较平衡类型存在条件平衡常数平衡移动的判断表示形式影响因素化学平衡一定条件下的
4、可逆反应K温度均符合平衡移动原理(勒夏特列原理)，即平衡始终是向减弱条件改变的方向移动平衡类型存在条件平衡常数平衡移动的判断表示形式影响因素电离平衡一定条件下的弱电解质溶液Ka或Kb温度均符合平衡移动原理(勒夏特列原理)，即平衡始终是向减弱条件改变的方向移动平衡类型存在条件平衡常数平衡移动的判断表示形式影响因素水解平衡含有弱酸根或弱碱阳离子的盐Kh温度 均符合平衡移动原理(勒夏特列原理)，即平衡始终是向减弱条件改变的方向移动沉淀溶解平衡一定条件下难溶或微溶盐的饱和溶液Ksp温度特别提醒(1)沉淀溶解平衡方程式的书写溶解平衡的表达式：MmAn(s)mMn(aq)nAm(aq)。注意在沉淀后用“s
5、”标明状态，溶液用“aq”标明状态，并用“”连接。如Ag2S(s)2Ag(aq)S2(aq)。(2)沉淀溶解平衡的影响因素内因：难溶物本身的性质，这是主要决定因素。外因：a.浓度：加水冲稀，平衡向溶解的方向移动，但Ksp不变。b温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大，有时升温Ksp会减小，如Ca(OH)2的Ksp。c同离子效应：向平衡体系中加入难溶产物溶解产生的离子，平衡逆向移动，Ksp不变。d其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。即时应用1(2012湖南岳阳高三质检)在t 时，
6、Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。At 时，Ag2CrO4的Ksp为1108。B在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点Ct 时，Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等Dt 时，将0.01 molL1AgNO3溶液滴入20 mL 0.01 molL 1 KCl和0.01 molL1 K2CrO4的混合溶液中，Cl先沉淀Y点、Z点溶液的温度相同，则Ksp相同，C正确；由AgCl的Ksp计算此条件下AgCl沉淀 时 的 c(Ag)1.810 8 molL 1，由Ag2CrO4的 Ksp计 算 c(Ag)3.1610 5molL1，可知Cl优先
7、沉淀。考点二沉淀溶解平衡的应用1沉淀生成的应用加入沉淀剂而析出沉淀是分离、除杂的常用方法。如以Na2S、H2S等沉淀剂，可使某些金属离子(Cu2、Hg2等)生成极难溶的沉淀物(CuS、HgS等)。(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀生成的反应进行得越完全越好。如果除去溶液中的Mg2，要使用NaOH等 使 之 转 化 为 溶 解 度 较 小 的Mg(OH)2。(2)因为沉淀溶解平衡是一可逆过程，所以不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1105 molL1时，沉淀完全。由Ksp的表达式可知，要使除去的离子在溶液中残留
8、的浓度尽可能地小，要加入过量的沉淀剂。2沉淀的转化(1)沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。通常，一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀，两种难溶物的溶解能力差别越大，这种转化的趋势就越大。(2)实例探究往ZnS的溶解平衡体系中加入CuSO4溶液可将其转化为更难溶的CuS沉淀。ZnS(s)Cu2(aq)=CuS(s)Zn2(aq)。依据沉淀转化的原理，可用FeS等难溶物作为沉淀剂除去废水中的重金属离子。FeS(s)Hg2(aq)=HgS(s)Fe2(aq)。硬 水 中 的 Mg(HCO3)2煮 沸 时 分 解 为MgCO3，继续煮沸过程中，MgCO3转化为更难溶的Mg(OH)2。即时应用
9、2有关难溶电解质的溶度积如下：Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)Ksp5.61012 mol3L3Cu(OH)2(s)Cu2(aq)2OH(aq)Ksp2.21020 mol3L3向温度一定、有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中加入某物质或溶液，能使Mg(OH)2固体的质量增加的是()ACH3COONa的饱和溶液BNH4Cl的饱和溶液CCuCl2的饱和溶液D蒸馏水解析：选A。CH3COONa水解显碱性，OH的浓度增大，Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向左移动，Mg(OH)2固体的质量增加。NH4Cl水解显酸性，H的浓度增大，Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向右移动，Mg(OH)2固体的质
10、量减少。KspCu(OH)2 KspMg(OH)2，加CuCl2饱和溶液使Mg(OH)2沉淀转化为Cu(OH)2沉淀，Mg(OH)2固体的质量减少。加蒸馏水降低了Mg2和OH的浓度，使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向右移动，Mg(OH)2固体的质量减少。3 已 知，常 温 下，Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(AgI)8.31017，下列叙述中正确的是()A常温下，AgCl在饱和NaCl溶液中的Ksp比在纯水中的Ksp小B向AgCl的悬浊液中加入KI溶液，沉淀由白色转化为黄色C将0.001 molL1 的AgNO3溶液滴入KCl和KI的混合溶液中，一定先产生AgI沉淀D向AgCl的饱和溶
11、液中加入NaCl晶体，有AgCl析出且溶液中c(Ag)c(Cl)解析：选B。A项，Ksp只与温度有关，而与浓度无关，错；B项，由于Ksp(AgCl)大于Ksp(AgI)，当溶液中I浓度达到一定量时AgCl可转化为AgI，对；C项，若溶液中Cl浓度比I浓度大许多，先生成的可能是AgCl沉淀，错；D项，有AgCl析出，但溶液中的c(Cl)会远大于c(Ag)，错。命题视角把脉高考视角1教材高频考点例例11(2010高考海南卷)已知Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(AgI)1.51016，Ksp(Ag2CrO4)2.01012，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag浓度大小顺序正确的是()AAgClA
12、gIAg2CrO4BAgClAg2CrO4AgICAg2CrO4AgClAgIDAg2CrO4AgIAgCl【答案】C【名师点评】利用Ksp判断难溶电解质饱和溶液中的离子浓度大小，这一知识点直接来源于教材，可直接根据Ksp的定义计算出来进行比较，这一知识点也可以拓展到：比较几种难溶电解质在某种溶液中的溶解度大小；计算判断沉淀转化的条件；分析某种离子完全被除去的条件、措施等。跟踪训练1A在t 时，AgBr的Ksp为4.91013B在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液c点到b点C图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液D 根 据 Ksp(AgCl)和 图 中 数 据 判 断AgBr(s)不可
13、能转化成AgCl(s)。解析：选BD。根据图中c点的c(Ag)和c(Br)可得t 时的Ksp(AgBr)4.91013，A项正确；在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，使c(Br)增大，溶解平衡逆向移动，c(Ag)减小，故B错，只有加热的条件下同时加入适量NaBr固体才有可能使c点变成b点；在a点时QcKsp，故为AgBr的不饱和溶液，C正确；根据Ksp(AgCl)与Ksp(AgBr)比较可知，当c(Cl)/c(Br)817时，AgBr(s)就会转化成AgCl(s)，所以D项错误。(2012河北师大附中高三模拟)在1 molL1的CuSO4溶液中含有少量Fe3杂质，pH控制在_范围内就可能将F
14、e3除去。(已知KspFe(OH)32.61039，KspCu(OH)2)5.61020)视角2追踪命题热点例例22【解析】首先要明确将Fe3浓度降至105 molL1以下就等于将Fe3完全除去，其次在调pH时不能使Cu2沉淀，可采取加入CuO的方式调pH。Fe(OH)3(s)Fe3(aq)3OH(aq)KspFe(OH)3Fe3OH32.61039mol4L4OH(最小)6.41012 molL1，pH(最大)lg 2.410104.4所以应控制pH范围在2.84.4之间。【答案】控制pH范围在2.84.4之间(2010高 考 山 东 卷)某 温 度 下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2
15、(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()视角3易错易误剖析例例33AKspFe(OH)3KspCu(OH)2B加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点Cc、d两点代表的溶液中c(H)与c(OH)乘积相等DFe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和【常见错误】A或D【错因分析】(1)常见错误分析不能正确理解曲线上各点和曲线外各点的含义及联系，对Ksp的定义理解不到位而错选A或D。(2)其他错因分析不能理解C项所述内容就是KW，因为c点、d点所代表的溶液温度相同，KW就相同。【正确解答】正确理解难溶电
16、解质溶度积常数的意义，在曲线上的任意一点，c(Fe3)c3(OH)KspFe(OH)3，c(Cu2)c2(OH)KspCu(OH)2，D对；比较b、c两点，两金属离子的浓度相等，【答案】B跟踪训练2(2012烟台市统考题)随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于105 molL1时通常认为该离子沉淀完全)。金属离子KsppH(101m
17、olL1)pH(105molL1)Fe34.010382.73.7Cr36.010314.35.6Cu22.210204.76.7Ca24.010512.314.3(1)某厂排出的废水中含有Cu2和Fe3，测得其浓度均小于0.1 molL1。为除去其中的Fe3，回收铜，需控制溶液的pH范围是_。(2)沉淀转化在生产中也有重要应用，如用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K_(写数值)，需加入的Na2CO3的浓度最小值为_molL1。已知Ksp(CaSO4)9.1106，Ksp(CaCO3)2.8109错因分析：可从表格数
18、据中找出各种金属离子沉淀开始和完全时所需的pH，由于没有看清是除去Fe3而回收铜，误认为只要pH3.7即可，而忽视了对Cu2不沉淀的条件控制而错解。在计算CaSO4(s)Na2CO3(aq)CaCO3(s)Na2SO4(aq)的K时，不能正确建立K与Ksp的关系而错解，很多同学甚至认为，Ksp(CaSO4)Ksp(CaCO3)，该转化不能发生等错误认识。解析：(1)除去其中的Fe3，回收铜，则控制溶液pH时，需只沉淀Fe3而不沉淀Cu2，根据表格数据，当pH3.7时，Fe3沉淀完全，而Cu2没有沉淀，当pH4.7时，Cu2沉淀，所以溶液pH范围为3.7pH4.7。答案：(1)3.7pH4.7(
19、2)3.251037.0105沉淀反应在化学实验中的应用【实验目的】利用沉淀溶解平衡的知识进行分离提纯。【实验原理】利用沉淀法进行物质的分离提纯主要应遵循除杂三原则，即：实验探究专项突破(1)所选试剂一般只能与杂质反应，且杂质与试剂反应的生成物要跟被提纯物质易分离，而最佳试剂是将杂质转化为被提纯的物质。(2)除杂后的物质成分不变。(3)实验过程和操作方法简单易行。在有些实验中不但要把沉淀分离出来，还要准确称量所得沉淀的质量。因此，一方面要让沉淀剂适当过量，另一方面还要把沉淀洗涤干净。1沉淀剂过量的检验根据沉淀溶解平衡原理可知，欲使杂质离子沉淀完全，应加入稍过量的沉淀剂。判断沉淀剂加入是否过量的
20、一般的操作方法是：把反应混合物静置后，吸取少量上清液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的沉淀剂，若没有沉淀生成则证明沉淀剂已过量。2沉淀的洗涤由于沉淀生成时，表面溶液吸附一定量的离子(尤其是沉淀成分离子)。因此，过滤后紧接着要进行沉淀的洗涤。洗涤方法是：向过滤器中慢慢注入适量的蒸馏水，至刚好浸没沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作23次，直至洗涤干净。3沉淀是否洗涤干净的检验欲检验沉淀是否洗涤干净，主要是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子。一般的检验方法是：取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现则证明沉淀已洗涤干净。典例探究已知25 下，
21、有下表电解质Mg(OH)2Cu(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3溶度积Ksp1.81011 2.210208.010164.01036完全沉淀时的pH9.75.05.54.0在物质的提纯中，常利用难溶电解质的沉淀溶解平衡原理除去某些离子。例如：为了除去氯化铵晶体中的氯化铁杂质，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂a反应，过滤结晶即可；为了除去氯化镁晶体中的氯化铁杂质，先将混合物溶于水，再加入足量的氢氧化镁充分反应，过滤结晶即可；为了除去硫酸铜晶体中的硫酸亚铁杂质，先将混合物溶于水，再加入一定量的双氧水，将亚铁离子氧化，然后加入试剂b调节溶液的pH4，过滤结晶即可。(1)上述三种除杂方案
22、都将Fe2、Fe3转化为_(填化学式)而除去。(2)试剂a为_。(3)写出中除杂所发生的总反应的离子方程式：_。(4)下列与方案有关的叙述正确的是_(填字母序号)。AH2O2是绿色氧化剂，在氧化过程中不引入杂质，不产生污染B将亚铁离子氧化的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤C调节溶液pH4的试剂b是氢氧化铜或氧化铜D在pH大于4的溶液中Fe3已完全不存在【解析】本题主要结合物质的除杂，来考查难溶电解质的沉淀溶解平衡原理。(3)Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶，利用沉淀转化的原理可除去Fe3。(4)B项将亚铁离子氧化的主要原因是Fe(OH)2沉淀完全时pH比较大，不利于除杂；在pH大于4的溶液中Fe3不是 完 全 不 存 在，而 是 浓 度 降 低 到1.0105 mol/L以下。【答案】(1)Fe(OH)3(2)氨水(3)2Fe33Mg(OH)2=2Fe(OH)33Mg2(4)AC
