高三化学高考备考一轮复习专题课件模型认知与Ksp相关的计算

[解析]由Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38=c(Fe3+)×c3(OH-)=10-5×c3(OH-),则c(OH-)=10-11 mol·L-1,则pOH=-lg c(OH-)=-lg 10-11=11, 因c(OH-)×c(H+)=KW=10-14, 则c(H+)=10-3 mol·L-1,则pH=3。
液时,最先沉淀的离子是 ( A )
3+3+
2+
2+
例6 已知:25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=7.0×10-
31,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。在溶液中有浓度均为 0.01 mol·L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,当向其中滴加氢氧化钠溶
铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);
继续加碱至pH为 6 时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上
述过程不加H2O2,后果是 无法将Zn2+和Fe2+分离
是
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
。
,原因
化合物 Ksp近似值
探究点7 外加溶液稀释后的计算
①加水时,各离子浓度都会减小,先要计算出稀释后各离子浓度,再 计算出Q,然后与Ksp比较,看是否有沉淀生成 模型7
②加同离子的电解质溶液时,先要计算出稀释后各离子浓度,再计 算出Q,然后与Ksp比较,看是否有沉淀生成
例7 已知25 ℃时,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,向100 mL
Zn(OH)2 10-17
Fe(OH)2 10-17
Fe(OH)3 10-38
变式题 (1)用低品铜矿(主要含CuS、FeO)制备Cu2O的一种工艺流程如图:
“调pH”后滤液中Fe3+刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1认为沉淀完全),
此时pH约为 3
。[Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38]
变式题 (2)工业通过处理废旧钴酸锂电池正极材料(主要成分为LiCoO2,含少量
金属Cu等)回收Co和Li。沉钴,回收Co(OH)2时,向0.100 mol·L-1 CoSO4溶液中滴加 NaOH溶液调节pH,pH=7时开始出现Co(OH)2沉淀。继续滴加NaOH溶液至pH= 时,Co2+沉淀完全[c(Co2+)≤109-5 mol·L-1]。
①根据离子浓度数据,分别求得Ksp和Q,若Q>Ksp,则有沉淀生成;若 模型3 Q<Ksp,无沉淀生成
②利用Ksp的数值计算某一离子浓度,若该离子浓度小于10-5 mol·L-1,则该离子沉淀完全
例3 将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3和4×10-3 mol·L-1 K2CrO4溶液混
探究点二 利用溶度积求溶液的pH 4.氧化锌是一种常用的化学添加剂,广泛应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、
模型认知——与Ksp相关的计算
探究点1 利用溶度积求溶液中某离子的浓度
①已知溶度积,求溶液中的某种离子的浓度 如Ksp=a的饱和AgCl溶液中,c(Ag+)= mol·L-1
模型1 ②已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的 浓度 如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的 AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)= mol·L-1=10a mol·L-1
例2 已知:部分难溶化合物的相关数据如下表所示:
化合物 Ksp近似值
Zn(OH)2 10-17
Fe(OH)2 10-17
Fe(OH)3 10-38
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方
法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为Fe3+,常温下加碱调节至pH为 3 时,
例5 已知某温度下,Ag2CrO4(相对分子质量为332)的溶解度S=4.349 2×
10-3 g,计算Ag2CrO4的Ksp= 9×10-12 。
变式题 (1)已知常温下CaCO3的Ksp=2.9×10-9,则该温度下CaCO3的溶解度
S= 5.4×10-4 g 。
C
探究点6 沉淀先后的计算与判断
该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 mol·L-1Na2SO4溶液,通过计 算判断是否有沉淀生成?
变式题 已知:草酸钙的Ksp=4.0×10-8,碳酸钙的Ksp=2.5×10-9。25 ℃时向20
mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入1.0×10-3 mol·L-1的草酸钾溶液20 mL, 不能 (填“能”或“不能”)产生沉淀。
[解析]根据题意,pH=7时开始出现Co(OH)2沉淀,可得Ksp=c(Co2+)×c2(OH)=0.1×(10-7)2=10-15;则Co2+沉淀完全时,Ksp=10-5×c2(OH-)=10-15,c(OH-)=10-5 mol·L1,c(H+)=10-9 mol·L-1, 故pH=9。
探究点3 利用溶度积判断沉淀的生成
②由饱和溶液的溶解度S(g) 饱和溶液的物质的量浓度c(mol·L-1) Ksp。
20 ℃时,S(AgCl)=1.5×10-4 g,即100 g水中溶解了AgCl的质量为1.5× 10-4 g,由于溶液极稀,其溶液近似等于水的密度,ρ=1 g·cm-3,也就是0.1 L 模型5 水中溶解了AgCl的质量为1.5×10-4 g,也就是0.1 L溶液中溶解了AgCl的 质量为1.5×10-4 g,此时n(AgCl)==1.05×10-6 mol, c(AgCl)==,c(AgCl)=1.05×10-5 mol·L-1,Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)= 1.05×10-5×1.05×10-5=1.1×10-10
探究点一 利用溶度积求溶液中某离子的浓度 1.甲烷重整可选氧化物NiO-Al2O3作为催化剂。工业上常用Ni(NO3)2、
Al(NO3)3混合液加入氨水调节pH=12(常温),然后将浊液高压恒温放置及煅烧 等操作制备。加入氨水调节pH=12时,c(Ni2+)为 5×10-12 mol·L-1 (已 知:Ksp[Ni(OH)2]=5×10-16)。
①由饱和溶液的物质的量浓度c(mol·L-1) 饱和溶液的溶解度 S(g)。
以AgCl(s) ⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)为例,饱和溶液的物质的量浓度 c=1.34×10-5 mol·L-1。即1 L溶液中含有1.34×10-5 mol的AgCl溶质, 模型5 也就是(1.34×10-5×143.5) g=1.92×10-3 g。即1 L溶液中溶解的AgCl 为1.92×10-3 g,由于溶液极稀,其溶液近似等于水的密度,ρ=1 g·cm-3。 即1000 g溶液中溶解了1.92×10-3 g的AgCl,100 g水中溶解了 1.92×10-4 g的AgCl。即AgCl的溶解度S(AgCl)=1.92×10-4 g
[解析]软锰矿粉中加入木炭焙烧,Fe2O3转化为Fe,CaCO3分解为CaO,根据题意MnO2转化 为MnO,加入硫酸浸取,Fe、MnO得到相应的硫酸盐,CaO转化为微溶物CaSO4,过滤得到 的滤液中主要含有Fe2+、Mn2+等阳离子,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,再加入10%NaOH 溶液调节pH生成Fe(OH)3沉淀,过滤后向滤液中加入Na2S除去重金属离子,过滤后加入 碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀,分离烘干得到成品。Ksp(PbS)=1×10-28,当溶液中 c(Pb2+)=1×10-5 mol·L-1时,c(S2-)=1×10-23 mol·L-1;而Ksp(MnS)=1×10,要使Mn2+不形成 MnS沉淀,则c(S2-)·c(Mn2+)<1×10,故 c(Mn2+)<1×10 mol·L-1。
液时,最先沉淀的离子是 ( A )
3+3+
2+
2+
变式题 磷酸铁对热稳定,较易循环利用,可用于农药、电动汽车电池电极材料。 常温下,Ksp(FePO4)=1.3×10-22,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,下列说法错误的是 ( B )
A.常温下,在FePO4悬浊液中加入NaOH溶液,FePO4沉淀可以转化为Fe(OH)3沉 淀 B.常温下要除去FeCl2溶液混有的FeCl3,可通过加入NaClO溶液调节溶液的pH 为4,然后过滤,即可除去Fe3+ C.分别缓慢地向浓度为0.01 mol·L-1的FeCl3 溶液中滴加0.01 mol·L-1的Na3PO4溶 液和NaOH溶液,先产生的沉淀是FePO4沉淀 D.磷酸铁可用于电动汽车电极材料,是因为其对热稳定,较易循环利用
例1 以工业炼钢污泥(主要成分为铁的氧化物,还含有CaO、SiO2、C等杂质)
为原料制备脱硫剂活性Fe2O3·H2O,并用该脱硫剂处理沼气中H2S的流程如下: “除杂”:若使还原后的滤液中Ca2+完全沉淀(离子浓度小于10-6 mol·L-1),则滤液 中c(F-)需大于 1.2×10-2 mol·L-1 。[Ksp(CaF2)=1.44×10-10,Ka(HF)=3.53×10-4]
①沉淀类型相同,则Ksp小的化合物先沉淀 ②沉淀类型不同,则需要转化为溶解度进行判断,溶解度小的最先 模型6 沉淀或根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度,所需离子浓度小的先沉 淀
例6 已知:25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=7.0×10-
31,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。在溶液中有浓度均为 0.01 mol·L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,当向其中滴加氢氧化钠溶
液时,最先沉淀的离子是 ( A )
3+3+
2+
2+
例6 已知:25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=7.0×10-
31,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。在溶液中有浓度均为 0.01 mol·L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,当向其中滴加氢氧化钠溶
依据沉淀的转化反应和Ksp,计算该反应的平衡常数,K值越大,转化 反应越易进行,转化程度越大。 模型4
如对于反应Cu2+(aq)+ZnS(s) ⇌CuS(s)+Zn2+(aq),该反应的平衡常数 K===
4.7×10-7
(1)生成BaMoO4的离子方程式为
。
探究点5 溶度积与溶解度的相互计算
合,有无Ag2CrO4沉淀产生?[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12]
变式题 等体积混合0.2 mol·L-1的AgNO3和0.2 mol·L-1的CH3COONa溶液,是
否会生成CH3COOAg沉淀?(已知CH3COOAg的Ksp为2.3×10-3)
探究点4 利用溶度积求沉淀转化反应的平衡常数
[解析]根据题意可得Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=10-6×c2(F-)=1.44×10-10, 故c(F)=1.2×10-2 mol·L-1。
B
探究点2 利用溶度积求溶液的pH
①根据氢氧化物的Ksp,先计算初始浓度溶液中c(OH-),再求得溶液 的pH 模型2
②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10-5 mol·L-1,依据Ksp可计 算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH-),进而求得pH
5.0×10-3
2.0×10-5
3.铁氧体、合成二氧化锰和制造其他锰盐 的原料,也用作脱硫的催化剂,瓷釉、涂 料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主 要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3 等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示: 其中,还原焙烧主反应为2MnO2+C 2MnO+CO2↑。根据要求回答问题: 加入Na2S可以除去Pb2+、Al3+等离子。已知Ksp(PbS)=1×10-28,Ksp(MnS)=1×10,当溶 液中c(Pb2+)=1×10-5 mol·L-1时,溶液中c(Mn2+)应不大于 1×10 mol·L-1 。