2018-2019学年高中化学 第03章 水溶液中的离子平衡 专题3.4 难溶电解质的溶解平衡试题 新人教版选修4.doc

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第四节 难溶电解质的溶解平衡 一、溶解平衡 1．溶解平衡 （1）概念：在一定温度下，当沉淀_______和_______的速率相等时，即达到溶解平衡。 （2）表达式(以AgCl为例)_____________________。 2．生成难溶电解质的离子反应的限度 （1）25℃时，溶解性与溶解度的关系。 溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶 溶解度 >10 g 1~10 g 0.01~1 g <0.01 g （2）反应完全的标志。 对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于__________时，反应就达完全。 二、沉淀反应的应用 1．沉淀的生成 （1）应用：可利用生成沉淀来达到_________________的目的。 （2）条件： ①生成沉淀的反应能够发生； ②生成沉淀的反应进行得越完全越好： （3）方法： 方法 实例 加入试剂 发生反应的离子方程式 调节pH法 除去NH4Cl溶液中的Fe3+ ____ ___________________________ 沉淀剂法 除去污水中的重金属离子 ____ H2S+Cu2+CuS↓+2H+ 2．沉淀的溶解 （1）含义：减少溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。 （2）方法： ①酸溶解法：如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为：_______________________________。 ②盐溶液溶解法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为：__________________________。 实验名称 氢氧化镁沉淀在蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液中的溶解 实验装置 实验原理 氢氧化镁难溶于水，但与酸反应，溶于酸性溶液。NH4Cl水解显酸性，能溶解氢氧化镁。 化学方程式分别为_____________________________________________ 实验用品 蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液、氢氧化镁固体；三支试管、胶头滴管。 实验步骤 ①取三支干燥的试管，分别加入等量的氢氧化镁固体。 ②分别向三支试管中依次加入蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液，充分振荡，观察沉淀的溶解情况。 实验现象 氢氧化镁中加入蒸馏水沉淀量无明显减少；氢氧化镁中加入盐酸溶液，沉淀迅速____________，得无色溶液；氢氧化镁中加入氯化铵溶液，沉淀完全溶解，得无色溶液。 实验结论 ①氢氧化镁溶于酸和酸性溶液。在含有难溶物氢氧化镁的溶液中存在溶解平衡，加入酸或酸性溶液能促进沉淀的溶解。 ②加入能与沉淀溶解所产生的离子发生反应的试剂，生成挥发性物质或弱电解质而使溶解平衡向溶解的方向移动。 3．沉淀的转化 （1）含义：由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程。 （2）实质：_____________________________的移动。(沉淀的溶解度差别______，越容易转化) （3）应用：_______、_______等。 实验名称 氯化银、碘化银、硫化银沉淀的转化 实验装置 实验原理 ______________________________ 实验用品 0.1 mol/L AgNO3溶液、0.1 mol/L NaCl溶液、0.1 mol/L KI溶液、0.1 mol/L Na2S溶液；试管、胶头滴管。 实验步骤 ①向盛有10滴0.1 mol/L AgNO3溶液试管中滴加0.1 mol/L NaCl溶液，至不再有百色沉淀生成。 ②向上述固液混合物中滴加适量0.1 mol/L KI溶液，直到沉淀颜色不再改变为止，观察并记录现象。 ③向上支试管中滴加0.1 mol/L Na2S溶液，直到到沉淀颜色不再改变为止，观察并记录现象。 实验现象 ①NaCl溶液和AgNO3溶液混合产生白色沉淀。 ②向所得固液混合物中滴加KI溶液，沉淀颜色逐渐变成黄色。 ③再向所得固液混合物中滴加Na2S溶液，沉淀颜色逐渐变成黑色。 实验结论 ①溶解度由大到小的顺序为：_________________________________________ [或Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，因沉淀类型不同通常不能比较Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)与Ksp(Ag2S)的大小]。 ②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀，且两者差别越大，转化越容易。 实验说明 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时，与多个沉淀均相关的离子(如Ag+)不能过量。 实验名称 氢氧化镁、氢氧化铁沉淀的转化 实验装置 实验原理 ________________________________________________ 实验用品 0.1 mol/L MgCl2溶液、0.1 mol/L FeCl3溶液、2 mol/L NaOH溶液；试管、量筒、胶头滴管 实验步骤 向盛有1 mL 0.1 mol/L MgCl2溶液的试管中滴加1〜2滴2 mol/L NaOH溶液，再滴加2滴 0.1 mol/L FeCl3溶液，静置，观察并记录现象。 实验现象 MgCl2溶液中加入NaOH得到白色沉淀，再加入FeCl3后，沉淀逐渐变为红褐色。 实验结论 ①溶解度由大到小的顺序为：__________________(因沉淀类型不同通常不能比较两者Ksp的大小)。 ②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀，且两者差别越大，转化越容易。 实验说明 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时，与多个沉淀均相关的离子(如OH−)不能过量。 一、1．（1）溶解 生成 （2）AgCl(s)Ag+(aq)+Cl−(aq) 2．（2）110−5 molL−1 二、1．（1）分离或除去某些离子 （3）氨水 Fe3+ +3NH3H2OFe(OH)3↓+3 Na2S或H2S 2．（2）①CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O ②Mg (OH)2+2Mg2++2NH3 H2O Mg(OH)2+2H+Mg2++H2O，Mg(OH)2 +2Mg2++2NH3•H2O 完全溶解 3．（2）难溶电解质溶解平衡 越大 （3）锅炉除垢 矿物转化 Ag+ +Cl−AgCl↓，AgCl+I−AgI+Cl−，2AgI+S2−Ag2S+2I− AgCl>AgI>Ag2S Mg2++2OH−Mg(OH)2↓，3Mg(OH)2+2Fe3+3Mg2++2Fe(OH)3 Mg(OH)2>Fe(OH)3 溶度积规则 1．表达式 对于一般的溶解平衡：AmBn(s)mAn+(aq)+nBm−(aq)，Ksp=[c(An+)]m[c(Bm−)]n。 2．通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下能否生成沉淀或溶解。 Qc＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡； Qc=Ksp：溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态； Qc＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。 注意事项：（1）Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀的量无关。 （2）溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动，并不能改变溶度积。 （3）沉淀的生成和溶解这两个相反过程相互转化的条件是离子浓度的大小，改变反应所需的离子浓度，可使反应向着所需的方向转化。 （4）只有组成相似的物质（如AgCl与AgI、CaCO3与BaCO3），才能用Ksp的相对大小来判断物质溶解度的相对大小。 （5）Ksp小的难溶电解质也能向Ksp大的难溶电解质转化，需看溶液中生成沉淀的离子浓度的大小。 AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.810－10和2.010－12，若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度，则下面的叙述中正确的是 A．AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等 B．AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度 C．两者类型不同，不能由Ksp的大小直接判断溶解能力的大小 D．都是难溶盐，溶解度无意义 【解析】AgCl和Ag2CrO4阴、阳离子比类型不同，不能直接利用Ksp来比较二者溶解能力的大小，所以只有C对；其余三项叙述均错误。比较溶解度大小，若用溶度积必须是同类型，否则不能比较。 【答案】C 1．下列物质的溶解度随温度升高而减小的是 ①KNO3　②Ca(OH)2　③BaSO4　④CO2 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 2．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是 A．沉淀开始溶解时，溶液中各离子浓度相等 B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等 C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变 D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解 3．下列说法中，正确的是 A．水的离子积KW随温度、外加酸(碱)浓度的改变而改变 B．能自发进行的化学反应，一定是ΔH<0、ΔS>0 C．对已达化学平衡的反应，仅改变浓度，若平衡移动，则平衡常数(K)一定改变 D．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 4．牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列溶解平衡： Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3(aq)+OH−(aq)。试回答问题： （1）小孩吃糖后，如果不及时刷牙或漱口，细菌和酶就会作用于糖，在口腔内产生有机羧酸，久而久之，牙齿就会受到腐蚀，其原因是 。 （2）已知Ca5 (PO4)3F(s)的溶解度比上述矿化产物Ca5(PO4)3OH的溶解度更小，质地更坚硬。当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿，其原因是(用离子方程式和简要文字说明)_______________________。 （3）根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法：_________________________________。 5．海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案： 模拟海水中的离子浓度/molL－1 Na＋ Mg2＋ Ca2＋ Cl－ HCO3－ 0.439 0.050 0.011 0.560 0.001 注：溶液中某种离子的浓度小于1.010－5 molL－1，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。 Ksp[CaCO3]＝4.9610－9　　Ksp[MgCO3]＝6.8210－6 Ksp[Ca(OH)2]＝4.6810－6 Ksp[Mg(OH)2]＝5.6110－12 下列说法正确的是 A．沉淀物X为CaCO3 B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋ C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋ D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物 6．一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，其平衡常数Ksp = cm(An+)cn(Bm−)，称为难溶电解质的溶度积。已知下表数据： 物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Ksp(25C) 8.010−16 2.210−20 4.010−38 完全沉淀时的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 3~4 对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不科学的是 A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀 B．该溶液中c(SO42−)：[c(Cu2+)+c(Fe2+)+ c(Fe3+)]＞5：4 C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3〜4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液 D．在pH=5的溶液中Fe3+不能大量存在 7．[2018新课标3卷]用0.100 molL-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500 molL-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是 A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10 B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)c(Cl-)=Ksp(AgCl) C．相同实验条件下，若改为0.0400 molL-1 Cl-，反应终点c移到a D．相同实验条件下，若改为0.0500 molL-1 Br-，反应终点c向b方向移动 8．[2017新课标Ⅱ]由下列实验及现象不能推出相应结论的是 实验 现象 结论 A． 向2 mL 0.1 的溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液 黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变 还原性： B． 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶 集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生 CO2具有氧化性 C． 加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸 石蕊试纸变蓝 NH4HCO3显碱性 D． 向2支盛有2 mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液 一只试管中产生黄色沉淀，另一支中无明显现象 9．[2017新课标Ⅲ]在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是 A．的数量级为 B．除反应为Cu+Cu2++2=2CuCl C．加入Cu越多，Cu+浓度越高，除效果越好 D．2Cu+=Cu2++Cu平衡常数很大，反应趋于完全 1．【答案】D 【解析】Ca(OH)2的溶解度比较特殊，随温度升高而减小，其他绝大多数固体物质随温度升高，溶解度增大；气体物质溶解度随温度升高而减小。 2．【答案】B 3．【答案】D 【解析】A项中KW只与温度有关。B项只要满足ΔH－TΔS<0，都是自发反应。C项中化学平衡常数K只与温度有关。 4．【答案】（1）有机羧酸电离出H+与Ca5(PO4)3OH电离出的OH−发生反应：H++OH−H2O，使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向右移动 （2）F−与Ca5(PO4)3OH溶解产生的Ca2+、发生反应生成更难溶的Ca5(PO4)3F：5Ca2++3+F− Ca5(PO4)3F↓ （3）在牙膏中加Ca2+，使题中溶解平衡向左移动 5．【答案】A 【解析】由HCO3－＋OH－===CO32－＋H2O知步骤①反应后c(Ca2＋)c(CO32－)＝0.0111.010－3＝1.110－5＞Ksp(CaCO3)，故有CaCO3生成。Ca2＋过量，其浓度为0.011 molL－1－1.010－3 molL－1＝0.010 molL－1，故B选项错误。溶液中c(CO32－)＝ molL－1＝4.9610－7molL－1，c(Mg2＋)c(CO32－)＝0.0504.9610－7＝2.4810－8＜Ksp(MgCO3)，故无MgCO3生成，A选项正确。同理可通过类似计算判断滤液N中有Ca2＋而无Mg2＋，C选项错误，D选项中沉淀物Y中无Ca (OH)2，D选项错误。 6．【答案】C 【解析】根据溶度积常数可判断A正确；由于c(Cu2+)、c(Fe2+)、c(Fe3+)在溶液中均发生水解反应而使金属阳离子浓度减小，因此B正确；由选项C的操作可知，溶液中还有氯离子，即溶液中还存在CuCl2，C错误；由表中数据知Fe3+在pH=3〜4的环境中已沉淀完全，因此选项D正确。 7．【答案】C 【解析】A．选取横坐标为50mL的点，此时向50mL 0.05mol/L的Cl-溶液中，加入了50mL 0.1mol/L的AgNO3溶液，所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025mol/L（按照银离子和氯离子1:1沉淀，同时不要忘记溶液体积变为原来2倍），由图示得到此时Cl-约为110-8mol/L（实际稍小），所以KSP(AgCl)约为0.02510-8=2.510-10，所以其数量级为10-10，选项A正确。 B．由于KSP(AgCl)极小，所以向溶液滴加硝酸银就会有沉淀析出，溶液一直是氯化银的饱和溶液，所以c(Ag+)c(Cl-)＝KSP(AgCl)，选项B正确。 C．滴定的过程是用硝酸银滴定氯离子，所以滴定的终点应该由原溶液中氯离子的物质的量决定，将50mL 0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL 0.04mol/L的Cl-溶液，此时溶液中的氯离子的物质的量是原来的0.8倍，所以滴定终点需要加入的硝酸银的量也是原来的0.8倍，因此应该由c点的25mL变为250.8=20mL，而a点对应的是15mL，选项C错误。 D．卤化银从氟化银到碘化银的溶解度应该逐渐减小，所以KSP(AgCl)应该大于KSP(AgBr)，将50mL 0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL 0.05mol/L的Br-溶液，这是将溶液中的氯离子换为等物质的量的溴离子，因为银离子和氯离子或溴离子都是1:1沉淀的，所以滴定终点的横坐标不变，但是因为溴化银更难溶，所以终点时，溴离子的浓度应该比终点时氯离子的浓度更小，所以有可能由a点变为b点。选项D正确。 点睛：本题虽然选择了一个学生不太熟悉的滴定过程——沉淀滴定，但是其内在原理实际和酸碱中和滴定是一样的。这种滴定的理论终点都应该是恰好反应的点，酸碱中和滴定是酸碱恰好中和，沉淀滴定就是恰好沉淀，这样就能判断溶液发生改变的时候，滴定终点如何变化了。 8．【答案】C 9．【答案】C 【解析】A．Ksp(CuCl)=c(Cu+)c(Cl－)，在横坐标为1时，纵坐标大于－6，小于−5，所以Ksp(CuCl)的数量级是10－7，A正确；B．除去Cl－反应应该是Cu+Cu2＋＋2Cl－＝2CuCl，B正确；C．溶液中存在平衡：Cu++Cl－CuCl、2Cu+Cu2++Cu，加入纯固态物质Cu对平衡无影响，故C错误；D．在没有Cl－存在的情况下，反应2Cu＋Cu2＋＋Cu的平衡常数约为，平衡常数很大，反应趋于完全，D正确。答案选C。