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1、(人教通用版)2022高考化學(xué)新一線大一輪復(fù)習(xí) 第一章 溶解度曲線在高考中的拓展應(yīng)用講義+精練(含解析)
1.溶解度
在一定溫度下,某固體物質(zhì)在100 g溶劑(通常是水)里達(dá)到飽和狀態(tài)時所溶解的質(zhì)量,叫做這種物質(zhì)在該溶劑里的溶解度,其單位為“g”。
固體物質(zhì)溶解度(飽和溶液)S=×100 g。
影響溶解度大小的因素
(1)內(nèi)因:物質(zhì)本身的性質(zhì)(由結(jié)構(gòu)決定)。
(2)外因:
①溶劑的影響(如NaCl易溶于水不易溶于汽油)。
②溫度的影響:升溫,大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度增大,少數(shù)物質(zhì)卻相反,如Ca(OH)2;溫度對NaCl的溶解度影響不大。
2.溶解度曲線
(1)定義:溶解度曲線
2、是同種物質(zhì)在不同溫度下的溶解度繪制出來的曲線,一般隨著溫度的升高而升高,但是少部分物質(zhì)會隨著溫度的升高而降低。由于固體物質(zhì)的溶解度隨溫度變化而變化,該變化可以用溶解度曲線來表示;用縱坐標(biāo)表示溶解度,橫坐標(biāo)表示溫度,繪出固體物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的曲線就叫做溶解度曲線。
(2)意義:
①表示同一種物質(zhì)在不同溫度時的溶解度或溶解度隨溫度變化的情況;
②表示不同物質(zhì)在同一溫度時的溶解度,可以比較同一溫度時,不同物質(zhì)的溶解度的大小。若兩種物質(zhì)的溶解度曲線相交,則在該溫度下兩種物質(zhì)的溶解度相等;
③根據(jù)溶解度曲線可以確定從飽和溶液中析出晶體或進(jìn)行混合物分離提純的方法;可以用冷卻熱飽和溶液或蒸發(fā)溶
3、劑;
④根據(jù)溶解度曲線能進(jìn)行有關(guān)的計算。要在一定的溫度下,溶液質(zhì)量、溶劑質(zhì)量,溶解度這是進(jìn)行溶解度計算所要的四個重要條件。
(3)曲線舉例
[增分題例]
增分點(diǎn)1 溶解度曲線概念的理解
【例1】 (安徽高考)蔗糖是生活中常用的調(diào)味劑其溶解度曲線如下圖。下列說法正確的是( )
A.蔗糖在熱水中的溶解度比在冷水中的小
B.將蔗糖飽和溶液蒸發(fā)溶劑后恢復(fù)至原溫度,有結(jié)晶現(xiàn)象
C.溫度升高,溶液中蔗糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定增大
D.t1℃和t2℃時的兩份蔗糖溶液,所含溶質(zhì)的質(zhì)量不可能相等
解析 A.由于蔗糖的溶解度隨溫度的升高而增大,故A錯誤;B.給蔗糖的飽和溶液蒸發(fā)溶劑再恢復(fù)
4、到原來的溫度,則原來溶解在這部分溶劑中的溶質(zhì)就會結(jié)晶析出,故B正確;C.如果只是單純的溫度升高,在不考慮溶劑蒸發(fā)的情況下,溶液中若沒有未溶解的溶質(zhì)存在,則溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則不發(fā)生變化,故C錯誤;D.由于溫度越高溶解度越大,只能說這兩個溫度下的飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不可能相等,但溶液所含溶質(zhì)的質(zhì)量可能相等,故D錯誤。
答案 B
【例2】 工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結(jié)晶后的母液(含少量雜質(zhì)Fe3+)生產(chǎn)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。工藝流程及相關(guān)物質(zhì)溶解度曲線如圖:
(1)由Na2Cr2O7生產(chǎn)K2Cr2O7的化學(xué)方程式為________________________
5、_
_______________________________________________________________。
通過冷卻結(jié)晶析出大量K2Cr2O7的原因是____________________________
________________________________________________________________。
(2)向Na2Cr2O7母液中加堿液調(diào)pH的目的是_________________________。
(3)固體A主要為________________(填化學(xué)式),固體B主要為______________(填化學(xué)式)。
6、
(4)用熱水洗滌固體A,回收的洗滌液轉(zhuǎn)移到母液________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)中,既能提高產(chǎn)率又可使能耗最低。
解析 (1)Na2Cr2O7與KCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),化學(xué)方程式為Na2Cr2O7+2KCl===K2Cr2O7+2NaCl,根據(jù)圖像可知,低溫下K2Cr2O7溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,隨溫度的降低,K2Cr2O7的溶解度明顯減小。
(2)加堿使Fe3+生成沉淀而除去Fe3+。
(3)根據(jù)溶解度的大小,高溫濃縮時,NaCl析出,所以固體A主要為NaCl;冷卻結(jié)晶時,K2Cr2O7析出,所以固體B主要為K2Cr2O7。
(4)用熱水洗滌固體NaCl,洗滌液中含有NaCl
7、,所以洗滌液轉(zhuǎn)移到母液Ⅱ中,既能提高產(chǎn)率又能使能耗最低。
答案 (1)Na2Cr2O7+2KCl===2NaCl+K2Cr2O7 低溫下K2Cr2O7溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,隨溫度的降低,K2Cr2O7溶解度明顯減小(合理即可)
(2)除去Fe3+ (3)NaCl K2Cr2O7 (4)Ⅱ
增分點(diǎn)2 分離、提純
【例3】 (2017·課標(biāo)全國Ⅲ,27)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:
回答下列問題:
(1)步驟①的主要反應(yīng)為:
FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+
8、Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為________。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是_________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是________,濾渣2的主要成分是________及含硅雜質(zhì)。
(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變________(填“大”或“小”),原因是___________________________
9、_________________________________
(用離子方程式表示)。
(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到________(填標(biāo)號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。
a.80 ℃ b.60 ℃ c.40 ℃ d.10 ℃
步驟⑤的反應(yīng)類型是________。
解析 (1)首先標(biāo)出變價元素的化合價,分析價態(tài)變化可知:1 mol FeO·Cr2O3失去7 mol電子,1 mol NaNO3得到2 mol電子,則由得失電子守恒可知二者系數(shù)比應(yīng)為2∶7;該步驟中主要反應(yīng)的反
10、應(yīng)物中有Na2CO3,而陶瓷中含有二氧化硅,二者在熔融時反應(yīng),故不能使用陶瓷容器;(2)步驟①的反應(yīng)產(chǎn)生了不溶于水的Fe2O3,故熔塊水浸后濾渣1的主要成分是Fe2O3,則含量最多的金屬元素是鐵元素;將濾液1調(diào)節(jié)pH=7后,Al3+會變?yōu)锳l(OH)3沉淀而除去,故濾渣2的主要成分是Al(OH)3和含硅雜質(zhì);(3)濾液2中的主要成分是Na2CrO4,濾液3中的主要成分應(yīng)為Na2Cr2O7,則第④步調(diào)節(jié)pH的作用是使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,離子方程式為2CrO+2H+Cr2O+H2O,酸性越強(qiáng)越利于Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,故應(yīng)調(diào)節(jié)pH使之變小;(4)由溶解度曲線圖可知
11、,10 ℃時K2Cr2O7溶解度最小,而Na2Cr2O7、KCl、NaCl此時溶解度均大于K2Cr2O7,三者均存在于溶液當(dāng)中,故冷卻到10 ℃時得到的K2Cr2O7固體最多,該步驟的化學(xué)反應(yīng)方程式為2KCl+Na2Cr2O7===2NaCl+K2Cr2O7,顯然該反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)。
答案 (1)2∶7 陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng)
(2)Fe Al(OH)3
(3)小 2CrO+2H+Cr2O+H2O
(4)d 復(fù)分解反應(yīng)
【例4】 (廣東化學(xué))以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產(chǎn)品硫酸鈉,工藝流程如下:
氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如下圖所示。回答下列問題:
12、
(1)欲制備10.7 g NH4Cl,理論上需NaCl________ g。
(2)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有________、燒杯、玻璃棒、酒精燈等。
(3)“冷卻結(jié)晶”過程中,析出NH4Cl晶體的合適溫度為______。
(4)不用其他試劑,檢查NH4Cl產(chǎn)品是否純凈的方法及操作是______________________________________________________________。
(5)若NH4Cl產(chǎn)品中含有硫酸鈉雜質(zhì),進(jìn)一步提純產(chǎn)品的方法是________。
解析 根據(jù)氯守恒可列關(guān)系求m(NaCl)=10.7 g×58.5 g/mol÷53.
13、5 g/mol=11.7 g,氯化銨的溶解度隨溫度變化較大,而硫酸鈉在30~100 ℃變化不大,故可用冷卻結(jié)晶法。但溫度不能太低以防硫酸鈉析出。所以應(yīng)大約在33~40 ℃。
答案 (1)11.7
(2)蒸發(fā)皿
(3)35 ℃(33 ℃~40 ℃都可以)
(4)加熱法;取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部,加熱,若試管底部無殘留物,表明氯化銨產(chǎn)品純凈
(5)重結(jié)晶
增分點(diǎn)3 與溶度積的結(jié)合
【例5】 (2014·新課標(biāo)Ⅰ卷,11)溴酸銀(AgBrO3)溶解度隨溫度變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.溴酸銀的溶解是放熱過程
B.溫度升高時溴酸銀溶解速度加快
C.60 ℃時
14、溴酸銀的Ksp約等于6×10-4
D.若硝酸鉀中含有少量溴酸銀,可用重結(jié)晶方法提純
解析 A項,由題圖可知,隨著溫度升高,溴酸銀的溶解度逐漸增大,因此AgBrO3的溶解是吸熱過程,錯誤;B項,由圖像曲線可知,溫度升高斜率增大,因此AgBrO3的溶解速度加快,正確;C項,由溶解度曲線可知,60 ℃時AgBrO3的溶解度約為0.6 g,則其物質(zhì)的量濃度為0.025 mol·L-1,AgBrO3的Ksp=c(Ag+)·c(BrO)=0.025×0.025≈6×10-4,正確;D項,由于溫度對KNO3的溶解度的影響程度遠(yuǎn)大于AgBrO3,故可用重結(jié)晶的方法提純含有少量AgBrO3的KNO3,正確。
15、
答案 A
【歸納總結(jié)】
溶解度曲線上的點(diǎn)、線、面
1.點(diǎn)的意義
(1)溶解度曲線上的點(diǎn)表示物質(zhì)在該點(diǎn)所示溫度下的溶解度,溶液所處的狀態(tài)是飽和溶液。
(2)溶解度曲線下面的點(diǎn),表示溶液所處的狀態(tài)是不飽和狀態(tài),依其數(shù)據(jù)配制的溶液為對應(yīng)溫度時的不飽和溶液。
(3)溶解度曲線上面的點(diǎn),依其數(shù)據(jù)配制的溶液為對應(yīng)溫度時的飽和溶液,且該溶質(zhì)有剩余。
(4)兩條溶解度曲線的交點(diǎn),表示在該點(diǎn)所示的溫度下,兩種物質(zhì)的溶解度相等。
2.線的意義
溶解度曲線表示某物質(zhì)在不同溫度下的溶解度或溶解度隨溫度的變化情況。曲線的坡度越大,說明溶解度受溫度影響越大;反之,說明受溫度影響較小。
溶解度曲線也有三個方面的應(yīng)用:
(1)根據(jù)溶解度曲線,可以看出物質(zhì)的溶解度隨著溫度的變化而變化的情況。
(2)根據(jù)溶解度曲線,比較在一定溫度范圍內(nèi)的物質(zhì)的溶解度大小。
(3)根據(jù)溶解度曲線,選擇分離某些可溶性混合物的方法。
3.面的意義
對于曲線下部面上的任何點(diǎn),依其數(shù)據(jù)配制的溶液為對應(yīng)溫度時的不飽和溶液;曲線上部面上的點(diǎn),依其數(shù)據(jù)配制的溶液為對應(yīng)溫度時的飽和溶液,且溶質(zhì)有剩余。如果要使不飽和溶液(曲線下部的一點(diǎn))變成對應(yīng)溫度下的飽和溶液,方法有兩種:第一種方法是向該溶液中添加溶質(zhì)使之到達(dá)曲線上;第二種方法是蒸發(fā)一定量的溶劑。