1、第三章 水溶液中的离子平衡第四节 难溶电解质的溶解平衡学习目标核心素养1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2能用沉淀溶解平衡原理分析沉淀的溶解、生成与转化的实质，并会解决生产、生活中的实际问题。3了解溶度积和离子积的关系，学会判断反应进行的方向。1.变化观念与平衡思想：通过对沉淀溶解平衡等存在的证明及移动的分析，形成微粒观、平衡观和守恒观。2证据推理与模型认知：难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡相似，可建立同样的平衡模型。3科学探究与创新意识：利用沉淀溶解平衡原理，解释生产生活中有关的现象，并能解决一些有关溶解平衡的简单问题。课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、溶解
2、平衡及溶度积1溶解平衡概 念：在 一 定 温 度 下，当 沉 淀 _ 和_的速率相等时，固体质量、离子浓度不变的状态。2溶度积概念：以 AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)为例，Ksp_。在一定温度下，Ksp是一个常数，称为溶度积常数，简称_。溶解生成c(An)mc(Bm)n溶度积3溶解平衡的特点(1)逆：可逆过程(离子之间生成难溶电解质的反应不能完全进行到底)。(2)等、动：v 溶解_v 生成_0。(3)定：固体质量、离子浓度不变(即达到饱和溶液状态)。(4)变：条件改变，平衡移动。4溶度积应用：判断难溶电解质在一定条件下沉淀能否生成或溶解。(1)Qc_Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出。
3、(2)Qc_Ksp：溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。(3)Qc_Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出。二、沉淀反应的应用1沉淀的生成(1)调节 pH 法加入氨水调节 pH 至 78，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应离子方程式：_。Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4(2)加沉淀剂法以 Na2S、H2S 等作沉淀剂，使 Cu2、Hg2等生成极难溶的硫化物 CuS、HgS 等沉淀。反应离子方程式如下：_，_；_，_。Cu2S2=CuSCu2H2S=CuS2HHg2S2=HgSHg2H2S=HgS2H2沉淀的溶解(1)原理根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断_溶解平衡体系中的相应离
4、子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。减少(2)方法酸溶解法难溶电解质 CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2 可溶于强酸，其反应的离子方程式如下：_；_；_；_。CaCO32H=Ca2CO2H2OFeS2H=Fe2H2SAl(OH)33H=Al33H2OCu(OH)22H=Cu22H2O盐溶液溶解法Mg(OH)2 能溶于 NH4Cl 溶液，反应的离子方程式为：_。3沉淀的转化(1)实质_的沉淀转化成_的沉淀。两种沉淀的溶解度差别_，沉淀越容易转化。Mg(OH)22NH4=Mg22NH3H2O溶解度小溶解度更小越大(2)应用锅炉除水垢水垢CaSO4(s)Na2CO3CaC
5、O3(s)盐酸 Ca2(aq)其反应的化学方程式如下：_；_。CaSO4Na2CO3=Na2SO4CaCO3CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O自然界中矿物的转化原生铜的硫化物氧化、淋滤_溶液渗透，加闪锌矿ZnS和方铅矿PbS_其反应的化学方程式如下：_，_。CuSO4铜蓝(CuS)CuSO4ZnS=CuSZnSO4CuSO4PbS=CuSPbSO4探究点一 沉淀溶解平衡1溶解度和溶解性(1)溶解度(S)定义：一定温度下，100 g 溶剂(水)中溶解某种物质达到饱和状态时，所溶解的溶质质量叫这种物质在该温度的溶解度。设 t 时，某物质的饱和溶液中溶质质量为 m(溶质)，溶剂质量为 m(溶
6、剂)，则 t 时该物质的溶解度 Sm溶质m溶剂100 g。同种物质的溶解度随着温度的不同而不同。几种电解质的溶解度(20)(2)溶解性根据物质溶解能力的大小对物质进行的定性分类。在 20 时，溶解性与溶解度的关系如下表：溶解性难溶微溶可溶易溶溶解度10 g(3)重要结论不同物质在水中的溶解度不同，甚至相差很大。没有溶解度为零的物质。同族元素的同类化合物的溶解度随着原子序数递增呈一定的变化规律。如卤化银 AgX、A 元素的氢氧化物 M(OH)2、硫酸盐 MSO4 等的溶解度。物质在水中“溶”与“不溶”是相对的。“不溶”是指难溶，没有绝对不溶的物质。生成沉淀的离子反应不可能真正进行到底。如 AgC
7、l=AgCl，AgCl 的溶解度虽然很小，但不等于零。生成沉淀的离子反应之所以能够发生，是因为生成物的溶解度很小。通常认为残留在溶液中的离子浓度小于 1105 mol/L时，沉淀达到完全。2溶解平衡(1)定义难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，溶质的沉淀与溶解之间建立的动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。例如：AgCl(s)溶解沉淀 Ag(aq)Cl(aq)。尽管 AgCl 溶解度很小，但并非绝对不溶，生成的 AgCl 沉淀会有少量溶解。从固体溶解平衡的角度分析，不难理解 AgCl在溶液中存在下述两个过程：在 AgCl 的溶液中，一方面，在水分子作用下，少量 Ag和 Cl脱离 AgCl 的表面溶入水中；另
8、一方面，溶液中的 Ag和 Cl回到 AgCl 的表面析出沉淀。在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，得到 AgCl 的饱和溶液，即建立动态平衡。(2)难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡的区别首先从物质类别方面看，难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质如BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质，而难电离物质只能是弱电解质。再从变化的过程来看，溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到的平衡状态。(3)特征动：动态平衡，溶解的速率和沉淀的速率均不为 0。等：v(溶解)v(沉淀)0。定
9、：达到平衡时，溶液中离子浓度不再改变。变：当外界条件改变，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。(4)溶解平衡的表达式MmAn(s)溶解沉淀 mMn(aq)nAm(aq)注意在沉淀后用“s”标明状态，溶液中用“aq”标明状态，并用“”连接。如：CaCO3(s)Ca2(aq)CO23(aq)Ag2S(s)2Ag(aq)S2(aq)(5)影响因素内因：溶质本身的性质。绝对不溶的物质是没有的；同是微溶物质，溶解度差别也很大；易溶溶质的饱和溶液中也存在溶解平衡。外因：包括浓度、温度等，遵循勒夏特列原理。a浓度：加水，平衡向溶解方向移动。b温度：升温，多数平衡向溶解方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动如
10、Ca(OH)2 的溶解平衡。c同离子效应：向平衡体系中加入相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动。d化学反应：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动。只有难溶电解质才存在溶解平衡吗？提示：错误。固体物质在溶液中都存在溶解平衡，不仅难溶电解质存在溶解平衡，在易溶电解质的饱和溶液中也存在溶解平衡，只要存在溶解平衡，改变适当的条件就会有沉淀析出。如在 NaCl 饱和溶液中存在溶解和结晶平衡。【例 1】已 知 25 时 BaSO4 饱 和 溶 液 中 存 在BaSO4(s)Ba2(aq)SO24(aq)，Ksp1.11010，下列有关BaSO4 的溶度
11、积和溶解平衡的叙述正确的是()A25 时，向 c(SO24)1.05105 mol/L 的 BaSO4 溶液中加入 BaSO4 固体，c(SO24)增大B向该饱和溶液中加入 Ba(NO3)2 固体，BaSO4 的溶度积增大DC向该饱和溶液中加入 Na2SO4 固体，该溶液中 c(Ba2)c(SO24)D向该饱和溶液中加入 BaCl2 固体，该溶液中 c(SO24)减小【思路分析】溶解平衡是动态平衡，可应用勒夏特列原理分析有关问题，溶度积是平衡常数的一种。【解析】BaSO4 的溶度积 Ksp(BaSO4)c(Ba2)c(SO24)，即 BaSO4 饱和溶液中 c(SO24)1.05105 mol
12、/L，再加入 BaSO4固体不溶解，c(SO24)不变，A 错误；溶度积只与温度有关，B 错误；加入 Na2SO4 固体，溶解平衡向左移动，c(Ba2)减小，C 错误；加入 BaCl2 固体，溶解平衡向左移动，c(SO24)减小，D 正确。已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)H0，下列有关该平衡体系的说法正确的是()升高温度，平衡逆向移动向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度恒温下向溶液中加入 CaO，溶液的 pH 升高加热溶液，溶液的 pH 升高A向溶液中加入 Na2CO3 溶液，其中固体质量增加向溶液中加入少量 NaOH 固体，Ca(OH)2 固体质量不
13、变ABBD解析：HKsp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。QcKsp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。QcKsp(AgBr)，在有 Cl和 Br共同存在的溶液中，只要滴入 AgNO3 溶液，就一定先有 AgBr沉淀生成吗？提示：不一定。对于相同类型的难溶电解质，先有哪种沉淀生成，除了根据 Ksp进行比较外，还要看溶液中 c(Cl)、c(Br)的 大 小，因 为 形 成 沉 淀 必 须 满 足 的 条 件 是 c(Ag)c(X)Ksp(AgX)。如果 c(Cl)较大而 c(Br)较小，则 c(Ag)c(Cl)Ksp(AgCl)、c(Ag)c(Br)KspMg(OH)21.8
14、1011。【例 2】(1)已知在 25 时，KspMg(OH)23.21011，假设饱和 Mg(OH)2 溶液的密度为 1 gmL1，试求 Mg(OH)2 的溶解度为_g。(2)在 25 时，向 0.02 molL1 的 MgCl2 溶液中加入 NaOH固体，如要生成 Mg(OH)2 沉淀，应使溶液中的 c(OH)最小为_molL1。1.161034105(3)25 时，向浓度均为 0.02 molL1 的 MgCl2 和 CuCl2 混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，先生成_沉淀(填化学式)；当两种沉淀共存时，cMg2cCu2_。已知 25 时，KspCu(OH)22.01020Cu(OH
15、)216109【思路分析】(1)在计算难溶电解质溶液中离子平衡浓度时不要搞错计量数关系。如 x molL1 铬酸银(Ag2CrO4)溶液中c(Ag)是 2x molL1 而不是 x molL1。(2)类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶液中离子浓度的大小，因为它们的溶度积表达式是不同的。Ksp 与 S 的换算没有一个统一的公式，因电解质类型(阴、阳离子数目比)的不同而相异。【解析】(1)设 c(Mg2)为 x，则 c(OH)为 2x。由KspMg(OH)23.21011c(Mg2)c2(OH)x(2x)24x3，解得 c(Mg2)2104 molL1，则 1 L 溶液中(即
16、1 L 水中)溶解Mg(OH)2 为 2104 mol，即 1 000 g 水中溶解 Mg(OH)2 为 2104 mol58 gmol11.16102g，所以 Mg(OH)2 的溶解度为1.16103g。(2)当 c(Mg2)c2(OH)3.21011 时开始生成 Mg(OH)2 沉淀，则 c2(OH)3.21011cMg2 1.6109，解得 c(OH)4105 molL1。(3)由于 KspCu(OH)2小于 KspMg(OH)2，所以离子积首先达到并大于 KspCu(OH)2的数值而使 Cu(OH)2 先沉淀；当两种沉淀共存时，此时的溶液对 Mg(OH)2 和 Cu(OH)2 而言都是
17、饱和的，OH、Mg2、Cu2同时满足 KspCu(OH)2和 Ksp Mg(OH)2的关系，因为它们都在同一溶液中，KspCu(OH)2和 KspMg(OH)2的关系式中 c(OH)应相等，所以cMg2cCu2 cMg2c2OHcCu2c2OH KspMgOH2KspCuOH21.6109。25 时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表：物质AgClAgBrAgIAg2S颜色白淡黄黄黑Ksp1.81010 7.71013 1.51016 1.81050下列叙述中不正确的是()A向 AgCl 的白色悬浊液中加入 0.1 mol/L KI 溶液，有黄色沉淀产生B25 时，AgCl、AgBr、AgI
18、、Ag2S 饱和水溶液中 Ag的浓度相同C25，AgCl 固体在等物质的量浓度 NaCl、CaCl2 溶液中的溶度积相同D在 5 mL 1.8106 mol/L NaCl 溶液中，加入 1 滴(20 滴约为 1 mL)1103 mol/L AgNO3 溶液，不能产生白色沉淀B解析：本题是对溶度积常数及其应用的考查。由四种物质的溶度积常数可知，溶解度大小关系为 AgClAgBrAgIAg2S，故A 项正确，B 项错误；由于溶度积常数是温度常数，温度不变其值不变，C 项正确；加入 1 滴硝酸银溶液后 c(Cl)可认为保持不变，即 c(Cl)1.8106 mol/L，而 AgNO3 溶液相当于稀释
19、100倍，故 c(Ag)110 5 mol/L，c(Cl)c(Ag)1.81011Ksp(CuS)，所以 ZnS 沉淀在一定条件下可转化为 CuS 沉淀C其他条件不变，离子浓度改变时，Ksp 不变D两种难溶电解质作比较时，Ksp 小的溶解度一定小D解析：只有相同类型的难溶电解质作比较时，Ksp 小的溶解度一定小，D 项错误。3在 25 时，AgCl 的白色悬浊液中，依次加入等浓度的KI 溶液和 Na2S 溶液。观察到的现象是先出现黄色沉淀，最终出现黑色沉淀。已知有关物质的溶度积 Ksp(25)如下：AgClAgIAg2SKsp1.810108.5110166.31050下列叙述错误的是()A沉
20、淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动B溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀CAgCl 固体在等物质的量浓度的 NaCl、CaCl2 溶液中的溶解程度相同D25 时，在饱和 AgCl、AgI、Ag2S 溶液中，所含 Ag的浓度不同C解析：由于 AgCl、AgI、Ag2S 的 Ksp 依次减小，当向 AgCl溶液中加入同浓度的 KI 和 Na2S 溶液时，沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)右移，依次转化为溶解度更小的 AgI和 Ag2S，A、B 项正确；由于在 NaCl、CaCl2 溶液中 c(Cl)不同，而 Ksp(AgCl)c(Ag)c(Cl)导致 AgCl 在两溶液中的溶解
21、程度不同，C 项错误；由于 Ksp(AgI)c(Ag)c(I)，Ksp(Ag2S)c2(Ag)c(S2)，且三种沉淀的 Ksp 不相同，故在三种溶液中，c(Ag)不同，D 项正确。4实验：0.1 molL1 AgNO3 溶液和 0.1 molL1 NaCl 溶液等体积混合得到浊液 a，过滤得到滤液 b 和白色沉淀 c；向滤液 b 中滴加 0.1 molL1 KI 溶液，出现浑浊；向沉淀 c 中滴加 0.1 molL1 KI 溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是()A浊液 a 中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)B滤液 b 中不含 AgC中颜色变化说明 AgCl 转化为
22、AgID实验可以证明 AgI 比 AgCl 更难溶B解析：由实验现象和反应原理可知，浊液 a 为含有 AgCl 及NaNO3 的浊液，滤液 b 为 NaNO3 溶液(含极少量的 Ag、Cl)，白色沉淀 c 为 AgCl，中出现的浑浊为 AgI，中的黄色沉淀为 AgI。浊液 a 中存在 AgCl 的溶解平衡，A 项正确；由选项 A可知滤液 b 中含有 Ag，B 项错误；中的黄色沉淀为 AgI，是由 AgCl 电离出的 Ag与 I结合生成的，C 项正确；实验和实验均说明 AgI 比 AgCl 更难溶，D 项正确。5已知：25 时，KspMg(OH)25.611012，Ksp(MgF2)7.4210
23、11。下列说法正确的是()A25 时，饱和 Mg(OH)2 溶液与饱和 MgF2 溶液相比，前者的 c(Mg2)大B25 时，在 Mg(OH)2 的悬浊液中加入少量的 NH4Cl 固体，c(Mg2)增大C25 时，Mg(OH)2 固体在 20 mL 0.01 molL1 氨水中的Ksp 比在 20 mL 0.01 molL1 NH4Cl 溶液中的 Ksp 小D25 时，在 Mg(OH)2 的悬浊液中加入 NaF 溶液后，Mg(OH)2 不可能转化成 MgF2B解析：Mg(OH)2 的溶度积小，故其电离出的 Mg2浓度要小一些，A 错；NH4 可以结合 Mg(OH)2 电离出的 OH，从而促使M
24、g(OH)2 的电离平衡正向移动，c(Mg2)增大，B 正确；Ksp 仅与温度有关，故 C 错；D 项，不管 Mg(OH)2 的 Ksp 有多小，只要加入的 NaF 溶液的浓度合适，能使 c(Mg2)c2(F)7.421011，就可以使 Mg(OH)2 转化为 MgF2 沉淀，即可以生成 MgF2 沉淀，D错误。6某温度时，Ag2SO4 在水溶液中的溶解平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是()BAb 点对应的 Ksp(Ag2SO4)等于 c 点对应的 Ksp(Ag2SO4)B采取蒸发溶剂的方法可以使 a 点对应的溶液变为 b 点对应的溶液C该温度下，Ksp(Ag2SO4)1.6105D0.02
25、 molL1 的 AgNO3 溶液与 0.2 molL1 的 Na2SO4 溶液等体积混合不会发生沉淀解析：温度恒定时，曲线上任意点的 Ksp 都相等，A 项正确；a 点对应 Ag2SO4 的不饱和溶液，但蒸发可以使溶液中的 c(Ag)、c(SO24)都变大，故不能实现由 a 点对应的溶液变到 b 点对应的溶液，B 项错误；由 Ag2SO4 在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线可知：Ksp(Ag2SO4)c(Ag)2c(SO 24)(110 2)21610 2 1.6105，C 项正确；0.02 molL1 的 AgNO3 溶液与 0.2 molL1 的 Na2SO4 溶液等体积混合后，溶液中c(Ag
26、)2c(SO24)0.0120.11105Ksp，所以混合液不会有沉淀生成，D 项正确。7已知 Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(AgI)1.01016。下列关于难溶物之间转化的说法中错误的是()AAgCl 不溶于水，不能转化为 AgIB两种难溶物的 Ksp 相差越大，难溶物就越容易转化为更难溶的物质CAgI 比 AgCl 更难溶于水，所以 AgCl 可以转化为 AgID常温下，AgCl 若要在 NaI 溶液中开始转化为 AgI，则NaI 的浓度必须不低于 11.81011 mol/LA解析：Ksp(AgI)Ksp，故 I的浓度必须不低于 1.010161.8105mol/L 11.8
27、1011 mol/L。8已知在 25 的水溶液中，AgX、AgY、AgZ 均难溶于水，且 Ksp(AgX)1.81010，Ksp(AgY)1.01012，Ksp(AgZ)8.71017。(1)根据以上信息，判断 AgX、AgY、AgZ 三者的溶解度(已被溶解的溶质的物质的量/1 L 溶液)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为_。(2)若向 AgY 的饱和溶液中加入少量的 AgX 固体，则 c(Y)_(填“增大”、“减小”或“不变”)。S(AgX)S(AgY)S(AgZ)减小(3)在 25 时，若取 0.188 g 的 AgY(相对分子质量 188)固体放入 100 mL 水中(
28、忽略溶液体积的变化)，则溶液中 Y的浓度为_。(4)由上述 Ksp 判断，在上述(3)的体系中，能否实现 AgY 向AgZ 的转化，_(填“能”或“不能”)，理由为_。1.0106molL1能Ksp(AgY)Ksp(AgZ)解析：(1)由于 AgX、AgY、AgZ 为同一类型的盐，所以其溶 解 度 大 小 可 以 根 据Ksp 大 小 予 以 确 定，因 为Ksp(AgX)Ksp(AgY)Ksp(AgZ)，所以 S(AgX)S(AgY)S(AgZ)。(2)向 AgY 的饱和溶液中加入少量的 AgX 固体，由于 AgX 的溶解度大于 AgY，溶液中的 c(Ag)增大，AgY 的溶解平衡向着形成沉淀的方向移动。(3)AgY 饱和溶液中，c(Ag)Ksp1.010121.0106molL1，假设 AgY 固体完全溶解，则c(Ag)102molL1，故 0.188 g AgY 不能完全溶解，其溶液中c(Y)1.0106molL1。(4)因 Ksp(AgY)1.01012Ksp(AgZ)8.71017，所以能够实现 AgY 向 AgZ 的转化。