难溶电解质的溶解平衡
闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞、娄底梅山龙宫，它们就是由于水和二氧化碳的缓慢侵蚀而创造出来的杰作。
石灰石的主要成分为CaCO3，当它遇到溶有CO2的水时就会发生反应变成可溶性的碳酸氢钙，溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶滴到洞底时，由于水分的蒸发或压强减小，以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等，洞顶的钟乳石与地面的石笋连接起来了，就会形成奇特的石柱。反应的化学方程式为 CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2
Ca(HCO3)2， CaCO3↓+CO2↑+H2O。
在自然界中不断发生上述反应于是就形成了溶洞中的各种景观。
问题1.CaCO3难溶于水，属于电解质吗？(素养角度——宏观辨识与微观探析) 提示：是。CaCO3难溶于水，但其属于盐类，属于强电解质。
问题2.试从溶解平衡的角度解释碳酸钙溶于含有CO2的水的原理？(素养角度——变化观念与平衡思想)
提示：CaCO3溶于水的溶解平衡为CaCO3(s)Ca(aq)+C
2+
(aq)，当遇到含有CO2的水时发
生：CO2+H2O+C溶液。
2 HC，促进碳酸钙的溶解平衡向右进行，逐渐溶解，生成Ca(HCO3)2
问题3.“滴水石穿”是物理变化还是化学变化？你能解释其道理吗？(素养角度——变化观念与平衡思想)
提示：化学变化。原理同问题2。
- 1 -
问题4.碳酸钙可以溶于强酸(如硝酸)，但硫酸钡不能溶于强酸，为什么？(素养角度——变化观念与平衡思想)
提示：CaCO3的溶解平衡为CaCO3(s)Ca(aq)+C
2+
(aq)，加入硝酸后C与H反应生成
+
CO2，使c(C)减小，溶解平衡右移，碳酸钙逐渐溶解；BaSO4的溶解平衡为
BaSO4(s)Ba(aq)+S
2+
(aq)，加入硝酸后， Ba、S
2+
都不与H和N
+
反应，两者浓
度都不改变，平衡不移动，故BaSO4不溶解。
1.镁在自然界中以化合态存在，主要分布于镁矿石(白云石矿、菱镁矿等)、盐湖、海水等资源中。
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 /mol·L
-1
Na 0.439
+
Mg 0.050
-5
-1
2+
Ca 0.011
2+
Cl 0.560
-
HC
0.001
注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10 mol·L，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。已知：
Ksp(CaCO3)=4.96×10-9，Ksp(MgCO3)=6.82×10-6 ， Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6，Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12。
下列说法中正确的是 ( ) A.沉淀物X为CaCO3
B.滤液M中存在Mg，不存在Ca C.滤液N中存在Mg、Ca
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
2+
2+
2+
2+
- 2 -
【解析】选A。加入NaOH溶液， HC与OH反应生成C
-
，此时
c(Ca2+)·c(C)=0.011×0.001=1.1×10>Ksp(CaCO3)，
-5
c(Mg2+)·c(C)=0.050×0.001=5×10>Ksp(MgCO3)，由于Ksp(CaCO3) -5 成CaCO3沉淀，生成沉淀后溶液中c(C)==4.5×10<1×10，因此C -7-5 完 全沉淀，则无MgCO3沉淀生成，A对；滤液M中c(Ca)=0.010 mol·L，c(Mg)=0.050 mol·L，B错；pH= 11时，c(OH)=10 mol·L，c(Ca)·c(OH)=10×10=10<4.68×10，Ca不沉淀， --3 -1 2+ 2 --2 -6 -8 -6 2+ 2+-12+-1 c(Mg2+)·c2(OH-)=5×10-2×10-6=5×10-8>5.61×10-12，Mg2+沉淀，故滤液N中存在Ca2+，不存在 Mg，C错；若改为加入4.2 g NaOH固体，则c(OH)= 0.105 mol·L，则c(Mg)·c(OH)=0.050×(0.105)=5.51×10>Ksp[Mg(OH)2]， -1 2+ 2 -2 -4 2+ - c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(0.105)2=1.10×10-4>Ksp[Ca(OH)2]，由于Ksp[Mg(OH)2] 则先生成Mg(OH)2沉淀，并且沉淀完全，生成沉淀后溶液中c(OH)=(0.105-0.05×2) mol·L=0.005 mol·L，此时c(Ca)·c(OH)=0.010×(0.005)=2.5×10 2.一种废料的主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍(已知常温下Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10)，工艺流程如图。下列叙述错误的是 ( ) -15 -1 -1 2+ 2 -2 -7 - A.废渣的主要成分为二氧化硅 B.黄钠铁矾渣中铁元素为+3价 C.除钙镁过程中，为了提高钙镁的去除率，氟化钠实际用量应该越多越好 D.“沉镍”过程中为了将镍沉淀完全，需调节溶液pH>9 - 3 - 【解析】选C。酸溶后过滤所得废渣的主要成分为二氧化硅，A正确；双氧水具有强氧化性，加入双氧水将Fe全部氧化为Fe，所以黄钠铁矾渣中铁元素为+3价，B正确；根据流程图可知除铜后的滤液应显酸性，若NaF的用量过大，会生成剧毒物质HF，污染环境，还会浪费原料、增加成本，故氟化钠的用量不是越多越好，C错误； 2+ 3+ Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)c2(OH-)=1.0×10-5×c2(OH-)=2.0×10-15，则c(OH-)= ×10 mol·L， -5-1 c(H+)= ×10 mol·L，则“沉镍”过程中为了将镍沉淀完全，需调节溶液pH>9，D正确。 -9-1 【加固训练】 1.杂卤石是主要的固体钾矿物。 杂卤石中含有K2SO4·MgSO4·2CaSO4，其在水中存在如下平衡： K2SO4·MgSO4· 2CaSO4(s)2Ca(aq)+2K(aq)+Mg(aq)+4S 2++2+ (aq)，不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时( ) + 间的关系如图所示。则下列说法错误的是 A.向该体系中分别加入饱和NaOH溶液和饱和碳酸钠溶液，沉淀溶解平衡均向右移动 B.分析可知T1>T2>T3 C.升高温度，溶浸速率增大，平衡向右移动 D.该物质的Ksp=c(Ca)·c(K)·c(Mg)·c(S 22+2+2+4 )/c(K2SO4·MgSO4·2CaSO4) 2+ 2+ 【解析】选D。加入饱和NaOH溶液和饱和碳酸钠溶液，Ca和Mg浓度减小，则溶解平衡向右移动，故A正确；温度越高，溶浸速率越快，达到平衡所需要时间越短，据题干图示可知温度由高到低的顺序为T1>T2>T3，故B正确；由题图可知，溶解平衡吸热，则升高温度，溶浸速率增大，平衡向正反应方向移动，故C正确；K2SO4·MgSO4·2CaSO4是纯固体，则由反应可知， 该平衡的Ksp=c(Ca)·c(K)·c(Mg)·c(S 22+2+2+4 )，故D错误。 - 4 - 2.溶洞的形成与碳酸钙的溶解平衡有关。如图是碳酸钙(CaCO3)在25 ℃和100 ℃两种情况下，在水中的沉淀溶解平衡曲线。下列有关说法正确的是 ( ) A.CaCO3(s)Ca(aq)+C 2+ (aq) ΔH<0 B.a、b、c、d四点对应的溶度积Ksp相等 C.25 ℃时，CaCO3的Ksp=2.8×10 D.温度不变，挥发水分，可使溶液由a点变到c点 【解析】选C。由题干图象可知，100 ℃时碳酸钙的溶度积大于25 ℃时的溶度积，故其溶解过程吸热，即ΔH>0，A项错误；Ksp仅与温度有关，但a、d点温度不确定，B项错误；25 ℃ -9 时，用c点数据计算，Ksp=c(Ca)·c(C 2+ )=2.0×10 -5 ×1.4×10=2.8×10，C项正确；挥发水分，c(Ca)、c(C不变，D项错误。 -4-92+ )均增大，而a点到c点，c(Ca) 2+ - 5 -
2021版高考化学一轮复习8.4难溶电解质的溶解平衡练习(含解析)新人教版
