1、微型专题6 沉淀溶解平衡与离子反应,第3章 物质在水溶液中的行为,学习目标定位 1.知道酸碱中和滴定的原理，熟记酸碱中和滴定实验仪器，实验操作、计算方法和误差分析。 2.知道离子反应的实质，学会水溶液中离子能否大量共存的判断。 3.会分析沉淀溶解平衡及其应用。,一、沉淀溶解平衡,1.沉淀的溶解、生成及转化 例1 已知常温下：Ksp(AgCl)1.81010 mol2L2，Ksp(Ag2CrO4)1.91012 mol3L3，下列叙述正确的是 A.AgCl在饱和NaCl溶液中的Ksp比在纯水中的Ksp小 B.已知Ksp(AgBr)Ksp(AgCl) ，故AgBr不可能转化为AgCl。 C.将0.
2、001 molL1的AgNO3溶液滴入0.001 molL1的KCl和0.001 molL1的K2CrO4溶液中先产生Ag2CrO4沉淀 D.向AgCl的悬浊液中滴加浓氨水，沉淀溶解，说明AgCl的溶解平衡向右移动,答案,解析,解析 A项，Ksp的值只跟温度有关； B项，若将AgBr投入足够大浓度的NaCl溶液中，使Q(AgCl) Ksp(AgCl)即可生成AgCl； C项，将AgNO3溶液滴入0.001 molL1的KCl中开始产生AgCl沉淀时，c(Ag) molL11.8107 molL1，而AgNO3溶液滴入 0.001 molL1 K2CrO4溶液中开始产生Ag2CrO4沉淀时，c(
3、Ag) molL11.8107 molL1，所以先产生AgCl沉淀。,误区警示,(1)一般情况下溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀，但是适当的条件下也可反过来转化。 (2)当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀，但是一定要进行计算后再判断，尤其是组成不同的难溶物质不能仅凭Ksp的相对大小判断沉淀的先后。,教师用书独具,相关链接 沉淀溶解、生成及转化的判断及措施 沉淀的溶解、生成及转化本质上是沉淀溶解平衡的移动，可借助相关物质的Q与Ksp的相对大小判断，然后改变适当的条件来完成。 (1)沉淀的生成 当QKsp时，沉淀溶解平衡向左移动，会生成沉淀。常用方法
4、有：调节溶液的pH，加入合适的沉淀剂。 (2)沉淀的溶解 当QKsp时，沉淀溶解平衡向右移动，沉淀会溶解。常用方法有：酸、碱溶解法，盐溶法，配位溶解法，氧化还原溶解法。,(3)沉淀转化的一般原则 溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀。若满足QKsp溶解度小的物质也可以转化为溶解度较大的物质。 当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。 如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。,2.溶解平衡曲线的综合考查 例2 在t 时，Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知AgCl的Ksp1.81010
5、 mol2L2。下列说法不正确的是,答案,解析,A.t 时，Ag2CrO4的Ksp为1108 mol3L3 B.饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点 C.t 时，Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等 D.t 时，将0.01 molL1 AgNO3溶液滴入20 mL 0.01 molL1 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项正确；,方法指导,(1)溶度积曲线上的点表示该条件下，达到溶解与沉淀平衡状态； (2)在曲线下方的点表示该温度下未达到平衡； (3)在曲线上方的点表示过饱和状态。,教师用
6、书独具,相关链接 溶解平衡图像的类型及解题策略 溶解平衡图像的类型及解题策略 (1)常见溶解平衡图像的类型 c(Mn)、c(An)型图像：如果横、纵坐标分别 是阴、阳离子的浓度，溶解平衡曲线应是双曲线 的一支。以BaSO4沉淀溶解平衡曲线为例，,图中曲线上的任意一点均为达到溶解平衡的平衡点，可利用曲线上点(例如a、c点)的坐标来计算Ksp(BaSO4)；b点溶液过饱和，c(Ba2) Ksp(BaSO4)，有沉淀生成；d点为不饱和溶液，c(Ba2) Ksp(BaSO4)，无沉淀生成，加入BaSO4可继续溶解。,SpH或c(Mn)pH图像：如果图像反映的是难溶氢氧化物的溶解度或金属阳离子浓度与pH
7、的关系，则平衡曲线应是一条体现S或c随着pH的增大而减小的曲线。以Fe(OH)3和Cu(OH)2为例，cpH关系如图： 图中曲线为相应金属离子氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线，可利用图像判断有关氢氧化物的Ksp的大小以及离子分离方法的选择。,离子浓度(或离子浓度对数)溶液体积图：一般横坐标为滴加溶液的体积，纵坐标为随溶液体积增加，相应离子浓度的变化，例如用0.1 molL1 AgNO3溶液滴定20.00 mL含有Cl、Br、I且浓度均为0.1 molL1的混合溶液，绘得滴定曲线如图：,图中曲线的起始部分，滴入n(Ag)不足，c(X)变化较小，在恰好反应时出现突跃，突跃后的三条曲线为相应AgX的沉淀溶
8、解平衡曲线，若已知a、b、c所代表的卤素离子的曲线，则可比较相应AgX的Ksp大小或利用Ksp的大小分析a、b、c分别代表哪种卤素离子的曲线。,难溶电解质溶液中离子浓度都很小，为研究方便，常取离子浓度的对数或负对数。如果横、纵坐标是离子浓度的对数或负对数，则二者的关系应是一条直线。例如在一定温度下，三种碳酸盐MCO3(M：Mg2、Ca2、Mn2)的沉淀溶解平衡曲线如图所示：已知：pMlgc(M)，,图中曲线为相应碳酸盐的沉淀溶解平衡曲线，因此可对比不同碳酸盐Ksp的大小，对比线外点对不同碳酸盐来说是过饱和溶液还是不饱和溶液，以及判断相应金属离子与碳酸根离子浓度的大小。,(2)溶解平衡图像的解题
9、策略 沉淀溶解平衡曲线图像题同其他类型图像解答方法一样，也是一看(看横坐标的意义、线的走势以及关键点等)，二想(想有关计算公式、规律等)，三判断(依据公式进行计算，作出相应判断)，具体解题方法和技巧有： 沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任意一点都表示饱和溶液，曲线上方或下方的任一点则表示过饱和溶液或不饱和溶液。 从图像中找到数据，根据公式计算Ksp的值。 比较溶液中Q与Ksp大小，判断溶液中有无沉淀析出。 涉及Q的计算时，所代入的浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积，即Q是任意状态下离子浓度幂的乘积，其值是不固定的。,二、溶液中三种
10、离子平衡的综合,1.有关平衡常数的综合考查 例3 Ka、Kw、Ksp分别表示酸的电离常数、水的离子积常数、溶度积常数，下列判断正确的是 A.室温下向10 mL pH3的醋酸溶液中加入水稀释后，溶液中 不变 B.室温下Ka(HCN)Ka(CH3COOH)，说明CH3COOH的电离度一定比HCN的大 C.25 时，pH均为4的盐酸和NH4I溶液中Kw不相等 D.两种难溶电解质作比较时，Ksp越小的电解质，其溶解度一定越小,答案,解析,电离平衡常数越大，酸性越强，越易电离，但电离度还与温度、浓度等有关，B项错误； 电离常数、水的离子积常数、溶度积常数都只与温度有关，C项错误； 同类型的难溶物(如Ag
11、Cl、AgBr、AgI)，Ksp越小，溶解度越小，而不同类型的难溶物(如Ag2SO4和AgI)，Ksp小的溶解度不一定小，需要进行换算，D项错误。,误区警示,Ka、Kw、Ksp只是温度的函数，只与相关物质的性质和温度有关，溶液中有关离子浓度的改变只能使平衡移动，但不改变Ka、Kw、Ksp的值。,教师用书独具,相关链接 溶液中三大平衡的分析与比较,2.盐类水解平衡与沉淀溶解平衡的综合应用 例4 硫酸镁在医疗上具有镇静、抗挛等功效。以菱镁矿(主要成分是MgCO3)为主要原料制备硫酸镁的方法如下：,(1)步骤中发生反应的离子方程式为_ _。,答案,解析,H2O,解析 步骤中发生的反应为硫酸铵和氧化镁
12、反应生成氨气、硫酸镁和水。,(2)步骤中调节pH6.06.5的目的是_ _。,解析 步骤中将硫酸镁溶液蒸发、结晶时，为了抑制镁离子的水解，调节pH为弱酸性，使镁离子的水解平衡逆向移动，得到纯净的硫酸镁晶体。,答案,解析,抑制Mg2水解，以便得到较纯,的产品,(3)步骤的操作为_。,解析 MgSO47H2O在加热条件下容易失去结晶水，无法得到纯净的MgSO47H2O，所以从硫酸镁溶液中获得MgSO47H2O的方法为蒸发浓缩、冷却结晶。,答案,解析,蒸发浓缩、冷却结晶,25 时，向Mg(OH)2的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的颜色为_(25 时 ，KspMg(OH)25.61012
13、 mol3L3)。,(4)已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如表所示：,蓝色,答案,解析,解析 25 时，Mg(OH)2的溶度积Ksp5.61012 mol3L3，根据反应Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)可得：,Mg2OH25.61012 mol3L3， 设OH2Mg2x，则0.5xx25.61012 mol3L3， 解得：x2.24104 molL1，,溶液的pH10.39.6，所以溶液呈蓝色。,方法规律,电离平衡、水解平衡、溶解平衡的共性：1.加水均能促进三大平衡；2.加热均能促进三大平衡(溶解平衡个别例外)；3.三大平衡均为水溶液中的平衡，故都不受压强的影响；4.均遵循
14、勒夏特列原理。,三、溶液中离子能否大量共存的判断 例5 室温时，在由水电离出的OH1.01014molL1的溶液中，一定能大量共存的离子组是,答案,解析,解析 由水电离出的OH1014molL1的溶液可能呈强酸性或强碱性。A选项中的 在酸性或碱性溶液中都不能大量存在；,D选项中的Al3、 在碱性溶液中不能大量共存。,方法指导,解答离子共存问题时注意限定条件，注意“一定共存”、“可能共存”等限定要求。,教师用书独具,相关链接 若几种离子在溶液中不发生任何反应，则离子能大量共存；若离子之间能发生反应，则不能大量共存。通常有： (1)离子间发生复分解反应而不能大量共存：,(2)离子间发生氧化还原反应
15、而不能大量共存：,(4)离子间发生络合反应而不能大量共存：Fe3与SCN等不能大量共存。,四、酸碱中和滴定,1.酸碱滴定曲线的综合考查 例6 室温下，用相同浓度的NaOH溶液，分别滴定浓度均为0.1 molL1的三种酸(HA、HB和HD)溶液，滴定曲线如图所示。下列判断错误的是,解析,答案,A.三种酸的电离常数关系：KHAKHBKHD B.滴定至P点时，溶液中：BNaHBHOH C.pH7时，三种溶液中：ABD D.当中和百分数达100%时，将三种溶液混合后：HAHBHDOHH,解析 A项，根据图像知，在未滴加NaOH溶液时，0.1 molL1的三种酸(HA、HB和HD)溶液的pH均大于1，说
16、明三种酸均为弱酸，且HA的pH最小、酸性最强，HD的pH最大、酸性最弱，因酸性越强，电离常数越大，故KHAKHBKHD，正确；B项，滴定至P点时，溶液中未反应的HB与生成的NaB的浓度相等，且溶液呈酸性，说明HB的电离程度大于B的水解程度，故BNaHB HOH，正确； C项，pH7时，三种离子的浓度分别等于Na，然而三种溶液中阴离子水解程度不同，加入的NaOH的体积不同，故三种阴离子的浓度也不同，错误； D项，根据质子守恒即可得出，三种溶液混合后溶液的质子守恒关系：HAHBHDOHH，正确。,误区警示,酸碱中和滴定时，滴定终点、中和点、中性点不一定重合。中和点是指酸和碱恰好完全反应，溶液可能呈
17、中性，也可能呈酸性或碱性，取决于所生成盐的类型；滴定终点是指指示剂恰好变色的点，二者不完全相同。中性点是指溶液呈中性，酸和碱不一定完全反应。,教师用书独具,相关链接 滴定曲线解题方法 (1)注意纵横坐标含义：一般横坐标为滴加酸碱溶液的体积。 (2)注意起点时的pH：可以通过起点时的pH判断溶液的酸碱性的强弱和谁滴定谁。 (3)注意“滴定终点”“恰好中和”“呈中性”的不同。 滴定终点：指示剂变色时即“达到了滴定的终点”，通常与理论终点存在着一定的误差(允许误差)，而指示剂变色点都不是pH7的情况。 恰好中和：指酸和碱恰好完全反应生成盐和水的时刻，此时的溶液不一定呈中性。 呈中性：溶液中的氢离子浓
18、度等于氢氧根离子浓度(常温下pH7)。,2.滴定原理的迁移与应用 例7 (2017全国卷，28)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下： .取样、氧的固定 用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。 .酸化、滴定 将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I还原为Mn2，在暗处静置5 min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2,回答下列问题： (1)取水样时应尽量避免搅动水体表面，这样操作的主要目的是_。,解析 本题采用碘量法测
19、定水中的溶解氧的含量，属于氧化还原滴定。 取水样时，若搅拌水体，会造成水底还原性杂质进入水样中，或者水体中的氧气因搅拌溶解度降低逸出。,答案,解析,避免水底还原性杂质进入水样中(或者防止水体中的氧气逸出),(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_。,解析 根据氧化还原反应原理，Mn(OH)2被氧气氧化为MnO(OH)2，由此可得方程式为2Mn(OH)2O2=2MnO(OH)2。,答案,解析,2Mn(OH)2O2=2MnO(OH)2,(3)Na2S2O3溶液不稳定，使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和_；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除_及二氧
20、化碳。,解析 配制溶液时还需要量筒量取液体体积；加热可以除去溶解的氧气，避免实验结果不准确。,量筒 氧气,(4)取100.00 mL水样经固氧、酸化后，用a molL1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为_ _；若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL，则水样中溶解氧的含量为_ mgL1。,解析 该实验用硫代硫酸钠标准液滴定I2，因此终点现象为当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化； 根据关系式O22MnO(OH)22I24Na2S2O3 可得水样中溶解氧的含量为(ab103) mol432 mgmol11030.1 L80ab mgL1。,答案,解析,当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色,变为无色，且半分钟内无变化,80ab,(5)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏_。(填“高”或“低”),解析 终点读数时有气泡，气泡占据液体应占有的体积，会导致所测溶液体积偏小，最终结果偏低。,答案,解析,低,教师用书独具,相关链接 氧化还原滴定过程中指示剂的选择及计算依据 (1)指示剂的选择 用KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液或Fe2溶液时，不需另加指示剂。用Na2S2O3溶液滴定含I2的溶液时，以淀粉为指示剂。 (2)计算 依据化学方程式或离子方程式或关系式列比例式，或运用原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等列式进行计算。,
