第八章第八章 水溶液中的離子平衡水溶液中的離子平衡第第 課時課時 難溶并非不溶，任何難溶電解質(zhì)在水中均存在溶解平衡。難溶電解質(zhì)的溶解平衡如同化學(xué)平衡一樣也是有條件的，條件變化，平衡被破壞。沉淀溶解平衡受溫度和濃度等條件的影響，通過條件的變化可以使沉淀生成、溶解，也可以使沉淀轉(zhuǎn)化。難溶電解質(zhì)的溶解平衡難溶電解質(zhì)的溶解平衡 電離平衡、水解平衡、溶解平衡的共性： 加水均能促進三大平衡； 加熱均能促進三大平衡（溶解平衡個別例外）； 三大平衡均為水溶液中的平衡，故都不受壓強的影響； 均遵循勒夏特列原理。 沉淀物并非絕對不溶，其在水及各種不同的溶液中溶解度有所不同，同離子效應(yīng)、絡(luò)合物的形成都會使沉淀物的溶解度有所改變。下圖是AgCl在NaCl、AgNO3溶液中的溶解情況。 由以上信息可知： （1）AgCl的溶度積常數(shù)的表達式: _,由圖知AgCl的溶度積常數(shù)為_。 （2）AgCl在NaCl溶液中的溶解出現(xiàn)如圖所示情況的原因是_ _ _。 （3）反應(yīng)AgCl+NaBrAgBr+NaCl能在水溶液中進行，是因為_ _。Ksp=c（Ag+）c（Cl-）10-12Cl-抑制了抑制了AgCl的溶解，的溶解，但但Cl-濃度的增大使?jié)舛鹊脑龃笫笰gCl形成絡(luò)合物：形成絡(luò)合物：AgCl+Cl-AgCl2-AgBr的溶解度小于的溶解度小于AgCl的溶解度的溶解度 一定溫度下，難溶電解質(zhì)AmBn在水中溶解平衡的溶度積為Ksp=cm（An+）cn（Bm-）。25 ，向AgCl的白色懸濁液中，依次加入等濃度的KI溶液和Na2S溶液，先出現(xiàn)黃色沉淀，最終生成黑色沉淀。已知有關(guān)物質(zhì)的顏色和溶度積如下：物質(zhì)AgClAgIAg2S顏色白黃黑Ksp(25 )1.810-101.510-161.810-50 下列敘述不正確的是（ ） A.溶度積小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶度積更小的沉淀 B.若先加入Na2S溶液，再加入KI溶液，則無黃色沉淀產(chǎn)生 C.25 時，飽和AgCl、AgI、Ag2S溶液中所含Ag+的濃度相同 D.25 時，AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度積相同C 1.溶度積和溶解度的關(guān)系 對于同類型的難溶電解質(zhì)，在相同條件下，溶度積越大，溶解度就越大，溶度積越小，溶解度就越小。如AgCl、AgBr、AgI的溶解度逐漸減小，溶度積也逐漸減小。 對于不同類型的難溶電解質(zhì)，不能直接根據(jù)溶度積比較溶解度的大小。要通過計算。沉淀反應(yīng)的應(yīng)用沉淀反應(yīng)的應(yīng)用 2.沉淀的生成和分步沉淀 同一類型的難溶電解質(zhì)（如AgCl、AgI）沉淀的析出順序是溶度積小的物質(zhì)（AgI）先沉淀，溶度積較大的物質(zhì)（如AgCl）后沉淀，這種先后沉淀叫分步沉淀。利用分步沉淀原理，可以分離離子，對于同一類型的難溶電解質(zhì)，溶度積差別越大，分離的效果越好。分步沉淀的先后次序，不僅與溶度積有關(guān)，還與溶液中對應(yīng)的離子的濃度有關(guān)。如，有Cl-、I-的混合溶液中，Cl-濃度大到與Ag+濃度的乘積達到AgCl的溶度積時，則AgCl沉淀可先于AgI沉淀析出。 控制溶液pH分離金屬氫氧化物。金屬氫氧化物的沉淀或溶解和溶液的pH緊密相關(guān)，可以通過控制溶液的pH來達到分離金屬氫氧化物的目的。下表是常見金屬氫氧化物生成沉淀的pH。 常見金屬氫氧化物沉淀的溶度積和pH(25 )氫氧化物溶度積pH開始沉淀金屬離子濃度(0.1 molL -1)沉淀完全金屬離子濃度(10-5 molL-1)Fe(OH)31.110-362.33.7Al(OH)3210-333.44.8Fe(OH)21.6410-147.69.6Mg(OH)21.210-119.011.0 某溫度時，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是（ ） 提示：BaSO4（s）Ba2+（aq）+SO2-4 (aq)的平衡常數(shù)Ksp=c（Ba2+）c（SO2-4），稱為溶度積常數(shù)。 A.加入Na2SO4可以使溶液由a點變到b點 B.通過蒸發(fā)可以使溶液由d點變到c點 C.d點無BaSO4沉淀生成 D.a點對應(yīng)的Ksp大于c點對應(yīng)的Ksp A項，當加入Na2SO4溶液時，c（SO42-）增大，因Ksp為常數(shù)，則c（Ba2+）就會減小，故A錯；B項，蒸發(fā)會使溶液的c（SO42-）和c（Ba2+）都變大，故B錯；C項，在d點時，因其在沉淀溶解平衡點c點的下方，c（Ba2+）較小，故它們濃度的乘積小于Ksp，則無BaSO4沉淀生成，C正確；D項，因ac兩點對應(yīng)的都是在相同溫度下的Ksp，故二者的Ksp相同，D錯。C 已知Ag2SO4的Ksp為2.010-5，將適量Ag2SO4固體溶于100 mL水中至剛好飽和,該過程中Ag+和SO2-4濃度 隨時間變化關(guān)系如右 圖飽和Ag2SO4溶液 中c（Ag+）=0.034 molL-1。 若t1時刻在上述體系中 加入100 mL 0.020 molL-1Na2SO4溶液，下列示意圖中，能正確表示t1時刻后Ag+和SO2-4濃度隨時間變化關(guān)系的是（ ） 本題考查沉淀溶解平衡的移動。Ag2SO4剛好為100 mL的飽和溶液,因為c（Ag+）=0.034 mol/L,所以c（SO2-4）=0.017 mol/L；當加入100 mL 0.020 mol/L Na2SO4溶液后，c（SO2-4）=0.0185 mol/L，c（Ag+）=0.017 mol/L（此時QcAgIAg2CrO4 BAgClAg2CrO4AgI CAg2CrO4AgClAgI DAg2CrO4AgIAgClC 2.(2010山東)某溫度下，F(xiàn)e(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，改變?nèi)芤簆H，金屬陽離子濃度的變化如圖所示。據(jù)圖分析，下列判斷錯誤的是( ) AKspFe(OH)3KspCu(OH)2 B加適量NH4Cl固體可使溶液由a點變到b點 Cc、d兩點代表的溶液中c(H)與c(OH) 乘積相等 DFe(OH)3、Cu(OH)2分別在b、c兩點代表的溶液中達到飽和 b、c兩點金屬陽離子的濃度相等，都設(shè)為x，c(OH)c109.6，c(OH)b1012.7，則KspFe(OH)3x(1012.7)3，KspCu(OH)2x(109.6)2，故KspFe(OH)3K，沉淀要析出，故D正確。 3.(2010江蘇)下列實驗操作與預(yù)期實驗?zāi)康乃脤嶒灲Y(jié)論一致的是( )B選項實驗操作實驗?zāi)康幕蚪Y(jié)論A某鉀鹽溶于鹽酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體說明該鉀鹽是K2CO3B向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末，攪拌一段時間后過濾除去MgCl2溶液中少量FeCl3C常溫下，向飽和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末，過濾，向洗凈的沉淀中加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生說明常溫下Ksp(BaCO3)Ksp(BaSO4)DC2H5OH與濃硫酸170 共熱，制得的氣體通入酸性KMnO4溶液檢驗制得氣體是否為乙烯 1.下列化學(xué)原理的應(yīng)用用溶解平衡原理來解釋的是( ) 熱的純堿溶液洗滌油污效果好；誤服可溶性的鋇鹽可通過口服低濃度的硫酸鈉來解毒；溶洞、珊瑚的形成；碳酸鋇不能作鋇餐而硫酸鋇可以；泡沫滅火器的原理 A B C DA 2.有關(guān)AgCl沉淀的溶解平衡說法正確的是( ) AAgCl的溶解速率為0 BAgCl難溶于水，溶液中沒有Ag和Cl C升高溫度，AgCl沉淀的溶解度增大 D向AgCl沉淀中加入NaCl固體，AgCl沉淀的溶解度不變C 3.Cu(OH)2在水溶液中存在著如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s) Cu2(aq)2OH(aq)，在常溫下Ksp21020。在常溫下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向0.02 molL1的CuSO4溶液中加入堿來調(diào)整溶液的pH，應(yīng)使溶液的pH大于( ) A2 B3 C4 D5D 4.下列說法正確的是( ) A溶度積常數(shù)大者，溶解度也大 B由于AgCl水溶液導(dǎo)電性很弱，所以它是弱電解質(zhì) C難溶電解質(zhì)離子濃度的乘積就是該物質(zhì)的溶度積常數(shù) D難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)與溫度有關(guān)D 5.常溫下二價鋅在水溶液中的存在形式與pH的關(guān)系如圖，縱坐標為Zn2或Zn(OH)42物質(zhì)的量濃度的對數(shù)。下列說法正確的是( ) ApH12的溶液中不存在Zn(OH)42 B如果溶液中c(Zn2)0.1 molL1，則c(H)1106 molL1 C控制pH在812可以分離出溶液中的鋅離子 DZn(OH)2(s) Zn2(aq)2OH(aq)的平衡常數(shù)為11010BC 6.向5 mL NaCl溶液里滴入一滴AgNO3溶液，出現(xiàn)白色沉淀，繼續(xù)加入一滴KI溶液，沉淀變?yōu)辄S色，再加入一滴Na2S溶液，沉淀又變?yōu)楹谏?，?jù)此分析此三種沉淀物的Ksp的一般關(guān)系為( ) AKsp(AgCl)Ksp(AgI)Ksp(Ag2S) BKsp(AgCl)Ksp(AgI)Ksp(Ag2S) CKsp(AgCl)Ksp(AgI)Ksp(Ag2S) D因發(fā)生特殊反應(yīng)，無法判斷 C 7.(2010浙江高三五校聯(lián)考)常溫時，KspMg(OH)21.11011，Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(Ag2CrO4)1.91012，Ksp(CH3COOAg)2.3103，下列敘述不正確的是( ) A濃度均為0.2 molL1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等體積混合一定產(chǎn)生CH3COOAg沉淀 B將0.001 molL1的AgNO3溶液滴入0.001 molL1的KCl和0.001 molL1的K2CrO4的混合溶液中，產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀 Cc(Mg2)為0.11 molL1的溶液中要產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，溶液的pH要控制在9以上 D在其他條件不變的情況下，向飽和AgCl水溶液中加入NaCl溶液，Ksp(AgCl)不變B 二、非選擇題(有4小題，共51分) 8.(10分)痛風是以關(guān)節(jié)炎反復(fù)發(fā)作及產(chǎn)生腎結(jié)石為特征的一類疾病，關(guān)節(jié)炎的原因歸結(jié)于在關(guān)節(jié)滑液中形成了尿酸鈉(NaUr)晶體，有關(guān)平衡如下： HUr(尿酸,aq) Ur(尿酸根,aq)H(aq)(37 時，Ka4.0106) NaUr(s) Ur(aq)Na(aq) (1)37 時，1.0 L水中可溶解8.0103 mol尿酸鈉，此溫度下尿酸鈉的Ksp為_。 (2)關(guān)節(jié)炎發(fā)作大都在腳趾和手指的關(guān)節(jié)處，這說明溫度降低時，反應(yīng)的Ksp_(填“增大”、“減小”或“不變”)，生成尿酸鈉晶體的反應(yīng)是_(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。6.4105 (mol/L)2(單位可不寫單位可不寫)減小減小放熱放熱 (1)尿酸鈉的Kspc(Na)c(Ur)8.01038.01036.4105。 (2)由題給信息，關(guān)節(jié)炎是因為形成了尿酸鈉晶體，說明反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動，Ksp減小。溫度降低平衡逆向移動，說明生成尿酸鈉晶體的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 (3)37 時，某病人尿液中尿酸分子和尿酸根離子的總濃度為2.0103 mol/L，其中尿酸分子的濃度為5.0104 mol/L，該病人尿液的c(H)為_。1.33106 mol/L (3)c(HUr)5.0104 molL1，c(Ur)2.0103 molL15.0104 molL11.5103molL1， 根據(jù)：Kac(H)c(Ur)/c(HUr)， c(H)4.01065.0104/1.51031.33106(molL1)。 9.(12分)(2010江蘇)以水氯鎂石(主要成分為MgCl26H2O)為原料生產(chǎn)堿式碳酸鎂的主要流程如下： (1)預(yù)氨化過程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常溫下Mg(OH)2的Ksp1.81011，若溶液中c(OH)3.0106molL1，則溶液中c(Mg2)_。 (2)上述流程中的濾液濃縮結(jié)晶，所得主要固體物質(zhì)的化學(xué)式為_。2.0 molL1NH4Cl (3)高溫煅燒堿式碳酸鎂得到MgO。取堿式碳酸鎂4.66 g，高溫煅燒至恒重，得到固體2.00 g和標準狀況下CO2 0.896 L，通過計算確定堿式碳酸鎂的化學(xué)式。 答案:n(CO2)0.896 L/22.4 Lmol14.00102 mol n(MgO)2.00 g/40 gmol15.00102 mol n(H2O)4.66g4.00102mol44 gmol12.00 g/18 gmol15.00102 mol n(MgO) n(CO2) n(H2O) 5.00102:4.00102:5.001025 4 5 堿式碳酸鎂的化學(xué)式為： Mg(OH)24MgCO34H2O (4)若熱水解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有MgCO3，則產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量分數(shù)_(填“升高”“降低”或“不變”)。升高升高 10.(12分)已探明我國錳礦儲量居世界第三位，但富礦僅占6.4%，每年尚需進口大量錳礦石。有人設(shè)計了把我國的貧菱錳礦(MnCO3 含量較低)轉(zhuǎn)化為高品位“菱錳礦砂”(MnCO3含量高)的綠色工藝。該工藝流程如下圖所示： 已知焙燒反應(yīng)的化學(xué)方程式：(NH4)2SO4MnCO3 MnSO4+2NH3+CO2+H2O。 (1)寫出反應(yīng)的離子方程式_。 (2)上述工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有(NH4)2SO4、_、_。從物料守恒角度看，理論上生產(chǎn)過程中_(填“需要”或者“不需要”)添加(NH4)2SO4。450 CO2H2O 2NH4MnCO3Mn22NH3NH3CO2不需要不需要 (3)向物質(zhì)的量濃度均為0.01 molL1的MnSO4和BaCl2混合溶液中，滴加Na2CO3溶液，先沉淀的是_(填離子符號)；當兩種沉淀共存時，溶液中c(Ba2)/c(Mn2)_。Ksp(BaCO3)8.1109，Ksp(MnCO3)1.81011Mn2540 工業(yè)流程的實質(zhì)是將MnCO3富集，(NH4)2SO4可循環(huán)使用，不需要添加(NH4)2SO4。由Ksp(BaCO3)8.1109，可知當c(CO32)為8.1107 molL1時，BaCO3開始沉淀。Ksp(MnCO3)1.81011，可知當c(CO32)為1.8109 molL1時，MnCO3開始沉淀。先沉淀的是MnCO3。當兩種沉淀共存時，兩者均達到飽和狀態(tài)，則溶液中c(Ba2)Ksp(BaCO3)/c(CO32)，c(Mn2)Ksp(MnCO3)/c(CO23)，則c(Ba2)/c(Mn2)Ksp(BaCO3)/Ksp(MnCO3)450。 11.(17分)粗鹽提純的研究。 【有關(guān)資料】 某研究性學(xué)習小組對粗鹽的提純和檢驗進行研究，并提出一些新的方案。已知該粗鹽樣品中主要含有不溶性雜質(zhì)、Mg2、Ca2等(忽略SO42的存在)，該小組設(shè)計流程如下：化學(xué)式CaCO3CaSO3CaC2O4Mg(OH)2Ksp4.961094.961092.341095.611012 【設(shè)計除雜過程】 (1)操作中需要使用的玻璃儀器有操作中需要使用的玻璃儀器有_、_。操作的名稱為。操作的名稱為_。 (2)混合液混合液A的主要成分是的主要成分是_。(填化學(xué)式填化學(xué)式)燒杯燒杯玻璃棒玻璃棒過濾過濾NaOH、Na2CO3 【檢驗除雜效果】 (3)為檢驗溶液B中Mg2、Ca2是否除盡，通常分別取少量溶液B于兩支試管中，進行如下實驗： 步驟一：檢驗Mg2是否除盡。向其中一支試管中加入_溶液(填化學(xué)式)，看是否有沉淀生成。NaOH 步驟二：檢驗Ca2是否除盡。向另一支試管中加入某溶液，看是否有沉淀生成。效果最好的是 _(填字母)。 ANa2CO3 BNa2SO3 CNa2C2O4C 【獲取純凈食鹽】 (4)對溶液B加熱并不斷滴加6 molL1的鹽酸溶液，同時用pH試紙檢測溶液，直至pH2時停止加鹽酸 ， 得 到 溶 液 C ， 該 操 作 的 目 的 是_。 (5)將溶液C倒入_(填儀器名稱)中，加熱 蒸 發(fā) 并 用 玻 璃 棒 不 斷 攪 拌 ， 直 到_時(填現(xiàn)象)，停止加熱。 除去除去NaOH和和Na2CO3蒸發(fā)皿蒸發(fā)皿蒸發(fā)皿中有大量固體析出蒸發(fā)皿中有大量固體析出 【問題討論】 (6)在除雜過程中，向粗鹽懸濁液中加混合液A，該操作中控制溶液pH12可確保Mg2除盡，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計算，溶液B中Mg2物質(zhì)的量濃度將被控制在_以下。5.61108 molL1