1、第四单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡 第1课时沉淀溶解平衡原理目标要求1.能描述沉淀溶解平衡。2.了解溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向。一、沉淀溶解平衡的建立1生成沉淀的离子反应之所以能够发生的原因生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度小。尽管生成物的溶解度很小，但不会等于0。2溶解平衡的建立以AgCl溶解为例：从固体溶解平衡的角度，AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量Ag和Cl脱离AgCl的表面溶于水中；另一方面，溶液中的Ag和Cl受AgCl表面正、负离子的吸引，回到AgCl的表面析出沉淀。溶解平衡：在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率
2、相等时，即得到AgCl的饱和溶液，如AgCl沉淀体系中的溶解平衡可表示为AgCl(s)溶解沉淀Cl(aq)Ag(aq)。由于沉淀、溶解之间的这种动态平衡的存在，决定了Ag和Cl的反应不能进行到底。3生成难溶电解质的离子反应的限度不同电解质在水中的溶解度差别很大，例如AgCl和AgNO3；但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限，习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说，0.01 g是很小的，因此一般情况下，相当量的离子互相反应生成难溶电解质，可以认为反应完全了。化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1105 molL1时，沉淀就达完全。二、溶度积1表达式
3、对于下列沉淀溶解平衡：MmAn(s)mMn(aq)nAm(aq)Kspc(Mn)mc(Am)n。2意义Ksp表示难溶电解质在溶液中的溶解能力。3规则通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积Qc的相对大小，可以判断在给定条件下沉淀能否生成或溶解：QcKsp，溶液过饱和，有沉淀析出；QcKsp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；Qc1.81010 mol2L2Ksp，故有AgCl沉淀析出。5下列说法正确的是()A在一定温度下的AgCl水溶液中，Ag和Cl浓度的乘积是一个常数BAgCl的Ksp1.81010 mol2L2，在任何含AgCl固体的溶液中，c(Ag)c(Cl)且Ag与Cl浓度的乘
4、积等于1.81010 mol2L2C温度一定时，当溶液中Ag和Cl浓度的乘积等于Ksp值时，此溶液为AgCl的饱和溶液D向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大答案C解析在AgCl的饱和溶液中，Ag和Cl浓度的乘积是一个常数，故A错；只有在饱和AgCl溶液中c(Ag)c(Cl)才等于1.81010 mol2L2，故B项叙述错误；当QcKsp，则溶液为饱和溶液，故C项叙述正确；在AgCl水溶液中加入HCl只会使溶解平衡发生移动，不会影响Ksp，所以D错。6对于难溶盐MX，其饱和溶液中M和X的物质的量浓度之间的关系类似于c(H)c(OH)KW，存在等式c(M)c(X)Ksp。一定温度下，将足量
5、的AgCl分别加入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是()20 mL 0.01 molL1 KCl；30 mL 0.02 molL1 CaCl2溶液；40 mL 0.03 molL1 HCl溶液；10 mL蒸馏水；50 mL 0.05 molL1 AgNO3溶液ABCD答案B解析AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)，由于c(Ag)c(Cl)Ksp，溶液中c(Cl)或c(Ag)越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度就越小。AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag或Cl的浓度有关，而与溶液的体积无关。c(Cl)0.01 molL1；c(Cl)0.04 molL1；c(Cl)0.03
6、 molL1；c(Cl)0 molL1；c(Ag)0.05 molL1。Ag或Cl浓度由小到大的排列顺序：。练基础落实125时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2(aq)2I(aq)，加入KI溶液，下列说法正确的是()A溶液中Pb2和I浓度都增大B溶度积常数Ksp增大C沉淀溶解平衡不移动D溶液中Pb2浓度减小答案D2CaCO3在下列哪种液体中，溶解度最大()AH2O BNa2CO3溶液 CCaCl2溶液 D乙醇答案A解析在B、C选项的溶液中，分别含有CO、Ca2，会抑制CaCO3的溶解，而CaCO3在乙醇中是不溶的。3下列说法正确的是()A溶度积就是溶解平衡时难溶电解
7、质在溶液中的各离子浓度的乘积B溶度积常数是不受任何条件影响的常数，简称溶度积C可用离子积Qc判断沉淀溶解平衡进行的方向D所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的答案C解析溶度积不是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的简单乘积，还与平衡式中化学计量数的幂指数有关，溶度积受温度的影响，不受离子浓度的影响。4AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.81010 mol2L2和2.01012 mol3L3，若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度，则下面的叙述中正确的是()AAgCl和Ag2CrO4的溶解度相等BAgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度C两者类型不同，不能由Ksp的大小直接判断溶
8、解能力的大小D都是难溶盐，溶解度无意义答案C解析AgCl和Ag2CrO4阴、阳离子比类型不同，不能直接利用Ksp来比较二者溶解能力的大小，所以只有C对；其余三项叙述均错误。比较溶解度大小，若用溶度积必须是同类型，否则不能比较。5已知HF的Ka3.6104 molL1，CaF2的Ksp1.461010 mol2L2。向1 L 0.1 molL1的HF溶液中加入11.1 g CaCl2，下列有关说法正确的是()A通过计算得知，HF与CaCl2反应生成白色沉淀B通过计算得知，HF与CaCl2不反应C因为HF是弱酸，HF与CaCl2不反应D如果升高温度，HF的Ka、CaF2的Ksp可能增大，也可能减小
9、答案A解析该题可采用估算法。0.1 molL1的HF溶液中c(HF)0.1 molL1，因此，c2(F)c(H)c(F)3.6104 molL10.1 molL13.6105 mol2L2，又c(Ca2)11.1 g111 g/mol1 L0.1 molL1，c2(F)c(Ca2)3.6106Ksp，显然，A是正确的；D项，由于HF的电离是吸热的，升高温度，Ka一定增大，D错误。练方法技巧6.已知Ag2SO4的Ksp为2.0105 mol3L3，将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和，该过程中Ag和SO浓度随时间变化关系如图所示饱和Ag2SO4溶液中c(Ag)0.034 molL
10、1。若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 molL1 Na2SO4溶液，下列示意图中，能正确表示t1时刻后Ag和SO浓度随时间变化关系的是()答案B解析已知Ag2SO4的Ksp2.0105 mol3L3c(Ag)2c(SO)，则饱和溶液中c(SO) molL10.017 molL1，当加入100 mL 0.020 molL1 Na2SO4溶液时，c(SO)0.018 5 molL1，c(Ag)0.017 molL1(此时Q cKsp(MgF2)，则会产生MgF2沉淀，D错误。8Mg(OH)2难溶于水，但它溶解的部分全部电离。室温下时，饱和Mg(OH)2溶液的pH11，若不考虑KW
11、的变化，则该温度下Mg(OH)2的溶解度是多少？(溶液密度为1.0 gcm3)答案0.002 9 g解析根据Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)，c(OH)103 molL1，则1 L Mg(OH)2溶液中，溶解的nMg(OH)21 L103 molL15104 mol，其质量为58 gmol15104 mol0.029 g，再根据可求出S0.002 9 g。凡是此类题都是设溶液的体积为1 L，根据1 L溶液中溶解溶质的质量，计算溶解度。练综合拓展9金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，以达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(
12、S/molL1)如下图。(1)pH3时溶液中铜元素的主要存在形式是_。(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3，应该控制溶液的pH为_。A1 B4左右 C6(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2杂质，_(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_。(4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成Cu(NH3)42，写出反应的离子方程式_。(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：物质FeSMnSCuSPbSHgSZnSKsp6.310182.510131.310363.410286.410531.61024某工业废水中含有Cu2、Pb2、Hg2，最适宜向此
13、工业废水中加入过量的_除去它们。(选填序号)ANaOH BFeS CNa2S答案(1)Cu2(2)B(3)不能Co2和Ni2沉淀的pH范围相差太小(4)Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O(5)B解析(1)据图知pH45时，Cu2开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH3时，铜元素主要以Cu2形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3，以保证Fe3完全沉淀，而Cu2还未沉淀，据图知pH应为4左右。(3)据图知，Co2和Ni2沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2。(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O。(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此应用沉淀的转化可除去废水中的Cu2、Pb2、Hg2，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。