魏振國(guó)
高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章第四節(jié)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”內(nèi)容指出:在一定條件下,難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時(shí),溶質(zhì)的離子與該固態(tài)物質(zhì)之間建立了動(dòng)態(tài)平衡,叫做沉淀溶解平衡。以AgCl溶解為例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。AgCl在溶液中存在以下兩個(gè)過(guò)程:一方面,在水分子的作用下,少量Ag+和Cl-脫離AgCl固體表面溶入水中;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl固體表面正、負(fù)離子的吸引,回到AgCl表面析出沉淀。在一定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時(shí),便得到AgCl的飽和溶液。此時(shí)溶液達(dá)到飽和,各離子濃度最大且不變。
像電離、水解平衡一樣,沉淀溶解平衡也有平衡常數(shù),即溶度積Ksp。(1)溶度積(Ksp)概念:在一定溫度下,在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,各離子濃度冪之積為一常數(shù)。(2)表達(dá)式以MmAn的飽和溶液為例:Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n。(3)溶度積規(guī)則:(Qc為離子濃度冪之積)當(dāng)Qc>Ksp時(shí),溶液處于過(guò)飽和狀態(tài),會(huì)生成沉淀;當(dāng)Qc=Ksp時(shí),沉淀和溶解達(dá)到平衡,溶液為飽和溶液;當(dāng)Qc 現(xiàn)以高中化學(xué)教學(xué)中有關(guān)溶度積的幾種常見(jiàn)例題及其解題方式舉例進(jìn)行說(shuō)明。 一、概念的理解 【例1】 室溫下,已知AgCl的Ksp=1.8×10-10,計(jì)算在1L溶液中,①Ag+和Cl-的濃度;②已溶解AgCl的物質(zhì)的量;③AgCl的溶解度。 【知識(shí)背景】該題主要強(qiáng)調(diào)對(duì)溶度積的概念和公式的應(yīng)用,尤其和溶解度相結(jié)合,使問(wèn)題更加具體化,不僅加深了概念的內(nèi)涵,而且拓展了外延。 【解析】①因?yàn)閏(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,c(Ag+)=c(Cl-),所以c(Ag+)=c(Cl-)=1.8×10-5mol/L。②由于限定溶液為1L,因此在1L溶液中溶解的AgCl的物質(zhì)的量為1.8×10-5mol。③溶解度指100克水中溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量,因?yàn)槿芤簶O稀,因此溶液的密度近似等于純水的密度,那么100克水中溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量是1.8×10-6mol,所以S=1.8×10-6mol×143.5g/mol=1.9×10-4g。 【評(píng)注】該題看似簡(jiǎn)單,但如果對(duì)溶解平衡理解不到位就會(huì)難于計(jì)算,尤其在利用溶度積計(jì)算溶解度時(shí),要注意隱含條件。當(dāng)比較不同物質(zhì)的溶解度時(shí),不能直接利用Ksp來(lái)比較二者溶解能力的大小,要結(jié)合溶度積和物質(zhì)的摩爾質(zhì)量等進(jìn)行換算。 二、離子濃度的計(jì)算 【例2】 已知在常溫下FeS的Ksp=6.25×10-18,H2S飽和溶液中c(H+)與c(S2-)之間存在如下關(guān)系:c(H+)2·c(S2-)=1.0×10-22。在該溫度下,將適量FeS投入硫化氫飽和溶液中,欲使溶液中c(Fe2+)達(dá)到1mol/L,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的c(H+)為 。 【知識(shí)背景】此題在溶度積的基礎(chǔ)上,結(jié)合電離常數(shù)解題,旨在強(qiáng)化各種常數(shù)間的應(yīng)用。 【解析】依題意,由c(Fe2+)·c(S2-)=6.25×10-18,c(Fe2+)=1mol/L求得c(S2-)=6.25×10-18mol/L,又因?yàn)閏(H+)2·c(S2-)=1.0×10-22,代入后解得c(H+)=4×10-3mol·L-1。 【評(píng)注】本題綜合考查相關(guān)平衡問(wèn)題的知識(shí)以及新信息處理能力,尤其要注意細(xì)節(jié),如c(Fe2+)達(dá)到1mol·L-1等,突出對(duì)離子間存在的平衡常數(shù)的應(yīng)用。 三、沉淀的轉(zhuǎn)化 【例3】 已知AgCl的Ksp=1.8×10-10,AgI的Ksp=1.8×10-16,常溫下,若AgCl要在NaI溶液中開(kāi)始轉(zhuǎn)化為AgI,則NaI的濃度最小為多少? 【知識(shí)背景】此題屬于常規(guī)題,主要考查AgCl沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和Ag+(aq)+I-(aq)AgI(s)平衡的建立,由Ksp值大小判斷兩個(gè)平衡的破壞與建立。解題關(guān)鍵是求得Ag+的濃度,再用AgI的Ksp=1.8×10-16去解I-的濃度。 【解析】因?yàn)閏(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,c(Ag+)=c(Cl-),所以c(Ag+)=c(Cl-)=1.8×10-5mol/L,又由AgI的Ksp可知,開(kāi)始沉淀時(shí)c(Ag+)·c(I-)≥Ksp(AgI),因此,c(I-)≥7.5×10-10mol/L,故NaI的濃度最小是7.5×10-10mol/L。 【評(píng)注】沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般來(lái)說(shuō),溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大,沉淀轉(zhuǎn)化越容易。對(duì)于常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng),通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí),沉淀完全。此數(shù)據(jù)常用在離子濃度、離子是否沉淀完全等的計(jì)算中。 四、圖像分析 【例4】 某溫度時(shí),BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如右圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )。 提示:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO2-4(aq)的溶度積常數(shù)表達(dá)式Ksp=c(Ba2+)·c(SO2-4)。 A.加入Na2SO4可以使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn) B.通過(guò)蒸發(fā)可以使溶液由d點(diǎn)變到c點(diǎn) C.d點(diǎn)無(wú)BaSO4沉淀生成 D.a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp 【知識(shí)背景】此題重在考查曲線上的平衡點(diǎn),a點(diǎn)和c點(diǎn)等曲線上的任意一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp值為定值且為平衡點(diǎn),曲線外的點(diǎn)不是平衡點(diǎn)。 【解析】加入Na2SO4溶液,c(SO2-4)增大,c(Ba2+)減小,圖中a點(diǎn)和b點(diǎn)的c(Ba2+)相等,所以A不正確;蒸發(fā)溶液不可能使c(Ba2+)增大,c(SO2-4)不變,所以B不正確;溶度積是溫度的函數(shù),所以a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp等于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp,D不正確。故選C。 【評(píng)注】將平衡圖像、濃度變化、平衡常數(shù)等知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)在圖像中,通過(guò)識(shí)圖、分析圖像中的數(shù)據(jù)變化等,將獲得的信息綜合處理,得出結(jié)論。 練習(xí):(2008·廣東高考卷)已知Ag2SO4的Ksp為2.0×10-3,將適量Ag2SO4固體溶于100mL水中至剛好飽和,該過(guò)程中Ag+和SO2-4濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖所示[飽和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034mol/L]。若t1時(shí)刻在上述體系中加入100mL0.020mol/LNa2SO4溶液,下列示意圖中,能正確表示t1時(shí)刻后Ag+和SO2-4濃度隨時(shí)間變化關(guān)系的是( )。 【解析】Ag2SO4剛好為100mL的飽和溶液,因?yàn)閏(Ag+)=0.034mol/L,所以c(SO2-4)=0.017mol/L;當(dāng)加入100mL0.020mol/LNa2SO4溶液后,c(SO2-4)=0.0185mol/L,c(Ag+)=0.017mol/L,此時(shí)Qc 【評(píng)注】根據(jù)溶度積原理,可以判斷溶液中沉淀的生成和溶解。這里注意離子積Qc是非平衡狀態(tài)下離子濃度的乘積,所以Qc值不固定。(1)Qc=Ksp表示溶液是飽和的。這時(shí)溶液中的沉淀與溶解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,既無(wú)沉淀析出又無(wú)沉淀溶解。(2)QcKsp表示溶液為過(guò)飽和。溶液會(huì)有沉淀析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡。 以上幾例是有關(guān)難溶物質(zhì)溶度積習(xí)題的解題思路,分析問(wèn)題的時(shí)候最主要的是針對(duì)離子濃度,結(jié)合Ksp進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,不要把問(wèn)題復(fù)雜化,按照電解質(zhì)溶液去理解,進(jìn)而熟練掌握溶度積概念的應(yīng)用。 (責(zé)任編輯 羅 艷)
高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章第四節(jié)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”內(nèi)容指出:在一定條件下,難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時(shí),溶質(zhì)的離子與該固態(tài)物質(zhì)之間建立了動(dòng)態(tài)平衡,叫做沉淀溶解平衡。以AgCl溶解為例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。AgCl在溶液中存在以下兩個(gè)過(guò)程:一方面,在水分子的作用下,少量Ag+和Cl-脫離AgCl固體表面溶入水中;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl固體表面正、負(fù)離子的吸引,回到AgCl表面析出沉淀。在一定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時(shí),便得到AgCl的飽和溶液。此時(shí)溶液達(dá)到飽和,各離子濃度最大且不變。
像電離、水解平衡一樣,沉淀溶解平衡也有平衡常數(shù),即溶度積Ksp。(1)溶度積(Ksp)概念:在一定溫度下,在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,各離子濃度冪之積為一常數(shù)。(2)表達(dá)式以MmAn的飽和溶液為例:Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n。(3)溶度積規(guī)則:(Qc為離子濃度冪之積)當(dāng)Qc>Ksp時(shí),溶液處于過(guò)飽和狀態(tài),會(huì)生成沉淀;當(dāng)Qc=Ksp時(shí),沉淀和溶解達(dá)到平衡,溶液為飽和溶液;當(dāng)Qc 現(xiàn)以高中化學(xué)教學(xué)中有關(guān)溶度積的幾種常見(jiàn)例題及其解題方式舉例進(jìn)行說(shuō)明。 一、概念的理解 【例1】 室溫下,已知AgCl的Ksp=1.8×10-10,計(jì)算在1L溶液中,①Ag+和Cl-的濃度;②已溶解AgCl的物質(zhì)的量;③AgCl的溶解度。 【知識(shí)背景】該題主要強(qiáng)調(diào)對(duì)溶度積的概念和公式的應(yīng)用,尤其和溶解度相結(jié)合,使問(wèn)題更加具體化,不僅加深了概念的內(nèi)涵,而且拓展了外延。 【解析】①因?yàn)閏(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,c(Ag+)=c(Cl-),所以c(Ag+)=c(Cl-)=1.8×10-5mol/L。②由于限定溶液為1L,因此在1L溶液中溶解的AgCl的物質(zhì)的量為1.8×10-5mol。③溶解度指100克水中溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量,因?yàn)槿芤簶O稀,因此溶液的密度近似等于純水的密度,那么100克水中溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量是1.8×10-6mol,所以S=1.8×10-6mol×143.5g/mol=1.9×10-4g。 【評(píng)注】該題看似簡(jiǎn)單,但如果對(duì)溶解平衡理解不到位就會(huì)難于計(jì)算,尤其在利用溶度積計(jì)算溶解度時(shí),要注意隱含條件。當(dāng)比較不同物質(zhì)的溶解度時(shí),不能直接利用Ksp來(lái)比較二者溶解能力的大小,要結(jié)合溶度積和物質(zhì)的摩爾質(zhì)量等進(jìn)行換算。 二、離子濃度的計(jì)算 【例2】 已知在常溫下FeS的Ksp=6.25×10-18,H2S飽和溶液中c(H+)與c(S2-)之間存在如下關(guān)系:c(H+)2·c(S2-)=1.0×10-22。在該溫度下,將適量FeS投入硫化氫飽和溶液中,欲使溶液中c(Fe2+)達(dá)到1mol/L,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的c(H+)為 。 【知識(shí)背景】此題在溶度積的基礎(chǔ)上,結(jié)合電離常數(shù)解題,旨在強(qiáng)化各種常數(shù)間的應(yīng)用。 【解析】依題意,由c(Fe2+)·c(S2-)=6.25×10-18,c(Fe2+)=1mol/L求得c(S2-)=6.25×10-18mol/L,又因?yàn)閏(H+)2·c(S2-)=1.0×10-22,代入后解得c(H+)=4×10-3mol·L-1。 【評(píng)注】本題綜合考查相關(guān)平衡問(wèn)題的知識(shí)以及新信息處理能力,尤其要注意細(xì)節(jié),如c(Fe2+)達(dá)到1mol·L-1等,突出對(duì)離子間存在的平衡常數(shù)的應(yīng)用。 三、沉淀的轉(zhuǎn)化 【例3】 已知AgCl的Ksp=1.8×10-10,AgI的Ksp=1.8×10-16,常溫下,若AgCl要在NaI溶液中開(kāi)始轉(zhuǎn)化為AgI,則NaI的濃度最小為多少? 【知識(shí)背景】此題屬于常規(guī)題,主要考查AgCl沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和Ag+(aq)+I-(aq)AgI(s)平衡的建立,由Ksp值大小判斷兩個(gè)平衡的破壞與建立。解題關(guān)鍵是求得Ag+的濃度,再用AgI的Ksp=1.8×10-16去解I-的濃度。 【解析】因?yàn)閏(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,c(Ag+)=c(Cl-),所以c(Ag+)=c(Cl-)=1.8×10-5mol/L,又由AgI的Ksp可知,開(kāi)始沉淀時(shí)c(Ag+)·c(I-)≥Ksp(AgI),因此,c(I-)≥7.5×10-10mol/L,故NaI的濃度最小是7.5×10-10mol/L。 【評(píng)注】沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般來(lái)說(shuō),溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大,沉淀轉(zhuǎn)化越容易。對(duì)于常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng),通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí),沉淀完全。此數(shù)據(jù)常用在離子濃度、離子是否沉淀完全等的計(jì)算中。 四、圖像分析 【例4】 某溫度時(shí),BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如右圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )。 提示:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO2-4(aq)的溶度積常數(shù)表達(dá)式Ksp=c(Ba2+)·c(SO2-4)。 A.加入Na2SO4可以使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn) B.通過(guò)蒸發(fā)可以使溶液由d點(diǎn)變到c點(diǎn) C.d點(diǎn)無(wú)BaSO4沉淀生成 D.a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp 【知識(shí)背景】此題重在考查曲線上的平衡點(diǎn),a點(diǎn)和c點(diǎn)等曲線上的任意一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp值為定值且為平衡點(diǎn),曲線外的點(diǎn)不是平衡點(diǎn)。 【解析】加入Na2SO4溶液,c(SO2-4)增大,c(Ba2+)減小,圖中a點(diǎn)和b點(diǎn)的c(Ba2+)相等,所以A不正確;蒸發(fā)溶液不可能使c(Ba2+)增大,c(SO2-4)不變,所以B不正確;溶度積是溫度的函數(shù),所以a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp等于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp,D不正確。故選C。 【評(píng)注】將平衡圖像、濃度變化、平衡常數(shù)等知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)在圖像中,通過(guò)識(shí)圖、分析圖像中的數(shù)據(jù)變化等,將獲得的信息綜合處理,得出結(jié)論。 練習(xí):(2008·廣東高考卷)已知Ag2SO4的Ksp為2.0×10-3,將適量Ag2SO4固體溶于100mL水中至剛好飽和,該過(guò)程中Ag+和SO2-4濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖所示[飽和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034mol/L]。若t1時(shí)刻在上述體系中加入100mL0.020mol/LNa2SO4溶液,下列示意圖中,能正確表示t1時(shí)刻后Ag+和SO2-4濃度隨時(shí)間變化關(guān)系的是( )。 【解析】Ag2SO4剛好為100mL的飽和溶液,因?yàn)閏(Ag+)=0.034mol/L,所以c(SO2-4)=0.017mol/L;當(dāng)加入100mL0.020mol/LNa2SO4溶液后,c(SO2-4)=0.0185mol/L,c(Ag+)=0.017mol/L,此時(shí)Qc 【評(píng)注】根據(jù)溶度積原理,可以判斷溶液中沉淀的生成和溶解。這里注意離子積Qc是非平衡狀態(tài)下離子濃度的乘積,所以Qc值不固定。(1)Qc=Ksp表示溶液是飽和的。這時(shí)溶液中的沉淀與溶解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,既無(wú)沉淀析出又無(wú)沉淀溶解。(2)QcKsp表示溶液為過(guò)飽和。溶液會(huì)有沉淀析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡。 以上幾例是有關(guān)難溶物質(zhì)溶度積習(xí)題的解題思路,分析問(wèn)題的時(shí)候最主要的是針對(duì)離子濃度,結(jié)合Ksp進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,不要把問(wèn)題復(fù)雜化,按照電解質(zhì)溶液去理解,進(jìn)而熟練掌握溶度積概念的應(yīng)用。 (責(zé)任編輯 羅 艷)
高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章第四節(jié)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”內(nèi)容指出:在一定條件下,難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時(shí),溶質(zhì)的離子與該固態(tài)物質(zhì)之間建立了動(dòng)態(tài)平衡,叫做沉淀溶解平衡。以AgCl溶解為例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。AgCl在溶液中存在以下兩個(gè)過(guò)程:一方面,在水分子的作用下,少量Ag+和Cl-脫離AgCl固體表面溶入水中;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl固體表面正、負(fù)離子的吸引,回到AgCl表面析出沉淀。在一定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時(shí),便得到AgCl的飽和溶液。此時(shí)溶液達(dá)到飽和,各離子濃度最大且不變。
像電離、水解平衡一樣,沉淀溶解平衡也有平衡常數(shù),即溶度積Ksp。(1)溶度積(Ksp)概念:在一定溫度下,在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,各離子濃度冪之積為一常數(shù)。(2)表達(dá)式以MmAn的飽和溶液為例:Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n。(3)溶度積規(guī)則:(Qc為離子濃度冪之積)當(dāng)Qc>Ksp時(shí),溶液處于過(guò)飽和狀態(tài),會(huì)生成沉淀;當(dāng)Qc=Ksp時(shí),沉淀和溶解達(dá)到平衡,溶液為飽和溶液;當(dāng)Qc 現(xiàn)以高中化學(xué)教學(xué)中有關(guān)溶度積的幾種常見(jiàn)例題及其解題方式舉例進(jìn)行說(shuō)明。 一、概念的理解 【例1】 室溫下,已知AgCl的Ksp=1.8×10-10,計(jì)算在1L溶液中,①Ag+和Cl-的濃度;②已溶解AgCl的物質(zhì)的量;③AgCl的溶解度。 【知識(shí)背景】該題主要強(qiáng)調(diào)對(duì)溶度積的概念和公式的應(yīng)用,尤其和溶解度相結(jié)合,使問(wèn)題更加具體化,不僅加深了概念的內(nèi)涵,而且拓展了外延。 【解析】①因?yàn)閏(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,c(Ag+)=c(Cl-),所以c(Ag+)=c(Cl-)=1.8×10-5mol/L。②由于限定溶液為1L,因此在1L溶液中溶解的AgCl的物質(zhì)的量為1.8×10-5mol。③溶解度指100克水中溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量,因?yàn)槿芤簶O稀,因此溶液的密度近似等于純水的密度,那么100克水中溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量是1.8×10-6mol,所以S=1.8×10-6mol×143.5g/mol=1.9×10-4g。 【評(píng)注】該題看似簡(jiǎn)單,但如果對(duì)溶解平衡理解不到位就會(huì)難于計(jì)算,尤其在利用溶度積計(jì)算溶解度時(shí),要注意隱含條件。當(dāng)比較不同物質(zhì)的溶解度時(shí),不能直接利用Ksp來(lái)比較二者溶解能力的大小,要結(jié)合溶度積和物質(zhì)的摩爾質(zhì)量等進(jìn)行換算。 二、離子濃度的計(jì)算 【例2】 已知在常溫下FeS的Ksp=6.25×10-18,H2S飽和溶液中c(H+)與c(S2-)之間存在如下關(guān)系:c(H+)2·c(S2-)=1.0×10-22。在該溫度下,將適量FeS投入硫化氫飽和溶液中,欲使溶液中c(Fe2+)達(dá)到1mol/L,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的c(H+)為 。 【知識(shí)背景】此題在溶度積的基礎(chǔ)上,結(jié)合電離常數(shù)解題,旨在強(qiáng)化各種常數(shù)間的應(yīng)用。 【解析】依題意,由c(Fe2+)·c(S2-)=6.25×10-18,c(Fe2+)=1mol/L求得c(S2-)=6.25×10-18mol/L,又因?yàn)閏(H+)2·c(S2-)=1.0×10-22,代入后解得c(H+)=4×10-3mol·L-1。 【評(píng)注】本題綜合考查相關(guān)平衡問(wèn)題的知識(shí)以及新信息處理能力,尤其要注意細(xì)節(jié),如c(Fe2+)達(dá)到1mol·L-1等,突出對(duì)離子間存在的平衡常數(shù)的應(yīng)用。 三、沉淀的轉(zhuǎn)化 【例3】 已知AgCl的Ksp=1.8×10-10,AgI的Ksp=1.8×10-16,常溫下,若AgCl要在NaI溶液中開(kāi)始轉(zhuǎn)化為AgI,則NaI的濃度最小為多少? 【知識(shí)背景】此題屬于常規(guī)題,主要考查AgCl沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和Ag+(aq)+I-(aq)AgI(s)平衡的建立,由Ksp值大小判斷兩個(gè)平衡的破壞與建立。解題關(guān)鍵是求得Ag+的濃度,再用AgI的Ksp=1.8×10-16去解I-的濃度。 【解析】因?yàn)閏(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,c(Ag+)=c(Cl-),所以c(Ag+)=c(Cl-)=1.8×10-5mol/L,又由AgI的Ksp可知,開(kāi)始沉淀時(shí)c(Ag+)·c(I-)≥Ksp(AgI),因此,c(I-)≥7.5×10-10mol/L,故NaI的濃度最小是7.5×10-10mol/L。 【評(píng)注】沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般來(lái)說(shuō),溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大,沉淀轉(zhuǎn)化越容易。對(duì)于常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng),通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí),沉淀完全。此數(shù)據(jù)常用在離子濃度、離子是否沉淀完全等的計(jì)算中。 四、圖像分析 【例4】 某溫度時(shí),BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如右圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )。 提示:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO2-4(aq)的溶度積常數(shù)表達(dá)式Ksp=c(Ba2+)·c(SO2-4)。 A.加入Na2SO4可以使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn) B.通過(guò)蒸發(fā)可以使溶液由d點(diǎn)變到c點(diǎn) C.d點(diǎn)無(wú)BaSO4沉淀生成 D.a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp 【知識(shí)背景】此題重在考查曲線上的平衡點(diǎn),a點(diǎn)和c點(diǎn)等曲線上的任意一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp值為定值且為平衡點(diǎn),曲線外的點(diǎn)不是平衡點(diǎn)。 【解析】加入Na2SO4溶液,c(SO2-4)增大,c(Ba2+)減小,圖中a點(diǎn)和b點(diǎn)的c(Ba2+)相等,所以A不正確;蒸發(fā)溶液不可能使c(Ba2+)增大,c(SO2-4)不變,所以B不正確;溶度積是溫度的函數(shù),所以a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp等于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp,D不正確。故選C。 【評(píng)注】將平衡圖像、濃度變化、平衡常數(shù)等知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)在圖像中,通過(guò)識(shí)圖、分析圖像中的數(shù)據(jù)變化等,將獲得的信息綜合處理,得出結(jié)論。 練習(xí):(2008·廣東高考卷)已知Ag2SO4的Ksp為2.0×10-3,將適量Ag2SO4固體溶于100mL水中至剛好飽和,該過(guò)程中Ag+和SO2-4濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖所示[飽和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034mol/L]。若t1時(shí)刻在上述體系中加入100mL0.020mol/LNa2SO4溶液,下列示意圖中,能正確表示t1時(shí)刻后Ag+和SO2-4濃度隨時(shí)間變化關(guān)系的是( )。 【解析】Ag2SO4剛好為100mL的飽和溶液,因?yàn)閏(Ag+)=0.034mol/L,所以c(SO2-4)=0.017mol/L;當(dāng)加入100mL0.020mol/LNa2SO4溶液后,c(SO2-4)=0.0185mol/L,c(Ag+)=0.017mol/L,此時(shí)Qc 【評(píng)注】根據(jù)溶度積原理,可以判斷溶液中沉淀的生成和溶解。這里注意離子積Qc是非平衡狀態(tài)下離子濃度的乘積,所以Qc值不固定。(1)Qc=Ksp表示溶液是飽和的。這時(shí)溶液中的沉淀與溶解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,既無(wú)沉淀析出又無(wú)沉淀溶解。(2)QcKsp表示溶液為過(guò)飽和。溶液會(huì)有沉淀析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡。 以上幾例是有關(guān)難溶物質(zhì)溶度積習(xí)題的解題思路,分析問(wèn)題的時(shí)候最主要的是針對(duì)離子濃度,結(jié)合Ksp進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,不要把問(wèn)題復(fù)雜化,按照電解質(zhì)溶液去理解,進(jìn)而熟練掌握溶度積概念的應(yīng)用。 (責(zé)任編輯 羅 艷)