1、第四单元沉淀溶解平衡基础课时21沉淀溶解平衡学 习 任 务1通过知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。2通过知道溶度积的意义，建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反应进行方向的思维模型，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。3通过学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。一、沉淀溶解平衡原理1AgCl沉淀溶解平衡的建立(1)分析AgCl的溶解过程：AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子的作用下
2、，少量Ag和Cl脱离AgCl表面进入水中(溶解过程)；另一方面，溶液中的Ag和Cl受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl表面析出(沉淀过程)。在一定温度下，当溶解和沉淀速率相等时，达到溶解平衡状态，体系中形成AgCl饱和溶液。(2)AgCl溶于水的平衡方程式是AgCl(s)ClAg，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。2溶解平衡的概念与特征(1)概念在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率速率相等时，即建立了动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。(2)特征(3)反应完全的标志对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0105 molL1时，
3、沉淀就达完全。3难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素(1)内因(决定因素)：难溶电解质本身的性质。(2)外因：温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。(3)实例分析已知溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg22OH，请分析当改变下列条件时，对该溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：条件改变移动方向c(Mg2)c(OH)加水正向移动不变不变升温正向移动增大增大加MgCl2(s)逆向移动增大减小加盐酸正向移动增大减小加NaOH(s)逆向移动减小增大(4)外界条件对沉淀溶解平衡的影响温度：升高温度，多数溶解平衡向溶解方向移动；少数溶解平衡向生成沉淀方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。
4、浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动。其他：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解方向移动。【特别提醒】大多数电解质溶解度随温度的升高而增大，但有许多例外，如Ca(OH)2，温度越高，溶解度越小。(正确的打“”，错误的打“”)(1)由于BaSO4难溶，所以将BaSO4加入水中，溶液中无Ba2和SO()(2)难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡，即溶解和沉淀仍然同时进行着，只是v(溶解)v(沉淀)()(3)Ca(OH)2溶解放热，所以升温Ca(OH)2(s)Ca22OH，溶解平衡逆向移动()(4)含等物质的量的
5、AgNO3与NaCl的溶液混合后，恰好完全生成AgCl沉淀，溶液中不存在Ag和Cl()(5)当溶液中某离子浓度小于1105 molL1时，可视为该离子沉淀完全()二、溶度积常数1概念难溶电解质的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp，Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力。2表达式AmBn(s)mAnnBmKspcm(An)cn(Bm)。Fe(OH)3(s)Fe33OHKspc(Fe3)c3(OH)。3影响因素溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。4应用定量判断给定条件下有无沉淀生成。Q：离子积对于AmBn(s)mAnnBm任意时刻Qccm(An)cn
6、(Bm)。(1)QcKsp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。(2)QcKsp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。(3)QcKsp生成沉淀c(Ba2)c(SO)Ksp沉淀溶解(正确的打“”，错误的打“”)(1)溶度积是沉淀溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积()(2)溶度积受离子浓度大小的影响()(3)Ksp小的溶解度一定小于Ksp大的()(4)改变外界条件使溶解平衡正向移动，Ksp一定增大()(5)可利用溶液混合后的Qc与Ksp的相对大小来判断溶液混合后是否有沉淀生成()三、沉淀溶解平衡原理的应用1沉淀的生成(1)沉淀生成的应用在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研
7、、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。(2)沉淀的方法调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至78，可使Fe3转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2、Hg2等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。a通入H2S除去Cu2的离子方程式：H2SCu2=CuS2H。b加入Na2S除去Hg2的离子方程式：Hg2S2=HgS。c同离子效应法：增大溶解平衡中离子浓度，使平衡向沉淀的方向移动。2沉淀
8、的溶解(1)沉淀溶解的原理根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。(2)沉淀溶解的方法酸溶解法：用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是：CaCO3在水中存在溶解平衡为CaCO3(s)Ca2CO，当加入盐酸后发生反应：CO2H=H2OCO2，c(CO)降低，溶解平衡向溶解方向移动。盐溶液溶解法：Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)2(s)2NH=Mg22NH
9、3H2O。(正确的打“”，错误的打“”)(1)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好()(2)为了减少BaSO4的损失，洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水()(3)除废水中的某重金属离子如Cu2、Hg2时，常用Na2S等，是因为生成的CuS、HgS极难溶，使废水中Cu2、Hg2浓度降的很低()(4)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸，是因为稀硫酸不与CaCO3反应()(5)除去MgCl2溶液中的Fe2，先加入双氧水，再加入MgO即可()四、沉淀的转化1Ag的沉淀物的转化实验探究(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化实验操作实验现象有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀化学
10、方程式NaClAgNO3=AgClNaNO3AgClKI=AgIKCl2AgINa2S=Ag2S2NaI(2)实验结论：AgCl沉淀转化为AgI沉淀，AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀，说明溶解度由小到大的顺序为Ag2SAgIAgCl。(3)理论分析：AgCl(s)AgClKsp1.81010AgI(s)AgIKsp8.51017由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl的小得多。当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，Q(AgI)Ksp(AgI)导致AgCl溶解，AgI生成，离子方程式可表示为：IAgCl(s)AgI(s)Cl，K2.11061105。反应向正方向进行完全，即AgCl可转化为AgI沉淀
11、。2沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。3沉淀转化的应用(1)锅炉除水垢水垢CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2(aq)有关化学方程式：CaSO4(s)Na2CO3(aq)CaCO3(s)Na2SO4(aq)、CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。(2)自然界中矿物的转化如原生铜硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝)有关化学方程式：ZnS(s)CuSO4(aq)CuS(s)ZnSO4(aq)，PbS(s)CuSO4(aq)CuS(s)PbSO4(s)。(3)工业废水处理工业废水处
12、理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2的离子方程式：FeS(s)Hg2HgS(s)Fe2。(正确的打“”，错误的打“”)(1)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的()(2)向AgCl沉淀中加入KI溶液，由白色沉淀转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)Ksp(AgCl)()(3)可用FeS除去废水中的Hg2、Ag等，是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶()(4)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2，可将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中，振荡，可观察到沉淀由白色变为红褐色()(5)溶解度小的沉淀不能转化为溶解度
13、比其大的沉淀()溶度积的计算及应用Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，对于同一难溶电解质来说，Ksp只与温度有关。利用Ksp分离或除去溶液中某种离子，在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用。问题1沉淀开始时pH的计算：已知25 时，KspCu(OH)22.01020，计算向2 molL1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液至pH是多少时，才开始生成Cu(OH)2沉淀？(忽略溶液体积变化)提示KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)2c2(OH)2.01020，c(OH)1010 molL1，c(H)104 molL1，pHlg c(H)lg 1044。问题2沉淀完全时pH的计算：已知25 时
14、，KspZn(OH)21.01017，计算向0.1 molL1 ZnCl2溶液中加入氢氧化钠稀溶液至pH是多少时，溶液中Zn2沉淀完全？(忽略溶液体积变化)提示KspZn(OH)2c(Zn2)c2(OH)105c2(OH)1.01017，c(OH)106 molL1，c(H)108，pHlg c(H)lg 1088。溶度积的应用(1)比较难溶电解质在水中的溶解能力对于相同类型的难溶电解质，Ksp越大，在水中的溶解能力越强。对于不同类型的难溶电解质，Ksp差距不大时Ksp不能直接作为比较依据。如25 时，Ksp(AgCl)1.81010，KspMg(OH)21.81011，虽然Mg(OH)2的K
15、sp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。(2)计算饱和溶液中某种离子的浓度如已知25 时，Ksp(AgCl)1.81010，可根据Ksp(AgCl)c(Ag)c(Cl)1.81010计算AgCl饱和溶液中的c(Ag)或c(Cl)。(3)判断给定条件下沉淀能否生成或溶解比较溶度积Ksp与溶液中有关离子的浓度幂之积Qc(离子积)的相对大小。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；QcKsp，溶液未饱和，无沉淀析出。注意：(1)离子积Qc与溶度积Ksp的表达式相同，但意义不同。Qc表达式中离子浓度是任意时刻的，所以其数值不定；但对某一难溶电解质，
16、在一定温度下，Ksp为定值。(2)Ksp与物质的量浓度无关；与温度有关。1Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)Cu2(aq)2OH(aq)，在常温下，Ksp21020。某CuSO4溶液中，c(Cu2)0.02 molL1，在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向CuSO4溶液加入碱来调节pH，使溶液的pH大于()A2B3C4D5D在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，则Qcc(Cu2)c2(OH)KspCu(OH)221020，所以c2(OH)，c(OH)109 molL1，故应调节pH大于5。2已知Ksp(AgCl)1.561010，Ksp(AgBr)7.71
17、013，Ksp(Ag2CrO4)9.01012。某溶液中含有Cl、Br和CrO，浓度均为0.010 molL1，向该溶液中逐滴加入0.010 molL1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为()ACl、Br、CrO BCrO、Br、ClCBr、Cl、CrO DBr、CrO、ClC要产生AgCl沉淀，c(Ag) molL11.56108 molL1；要产生AgBr沉淀，c(Ag) molL17.71011 molL1；要产生Ag2CrO4，需c2(Ag)c(CrO)Ksp(Ag2CrO4)9.01012，即c(Ag) molL13.0105 molL1；显然产生沉淀的顺序为Br、Cl
18、、CrO。1下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是()A反应开始时，溶液中各离子浓度相等B沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等C沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变D沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解BA项，反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系；C项，沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等；D项，沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，且溶液已达饱和故平衡不发生移动。2下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是()A常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小B溶度
19、积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp一定减小C溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp一定增大D常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变D温度不变，溶度积常数不变，故A项不正确，D项正确；大多数的难溶物随温度升高，Ksp增大，但也有少数物质相反，如Ca(OH)2，故B、C项均不正确。3已知在Ca3(PO4)2饱和溶液中，c(Ca2)2.0106 molL1，c(PO)1.58106 molL1，则Ca3(PO4)2的 Ksp为()A2.01029B3.21012C6.31018 D5.11027ACa3(PO4)2的饱和溶液中存在溶解平衡：Ca3(
20、PO4)2(s)3Ca22PO，c(Ca2)2.0106 molL1，c(PO)1.58106 molL1，则Ca3(PO4)2的Ksp(2.0106)3(1.58106)22.01029，A项正确。4T 时，KspCu(OH)22.21020，KspFe(OH)31.11038。此温度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3，可以边搅拌边加入一种试剂，这种试剂是()ACuO BNaOH溶液C氨水 DCuSO4溶液A根据溶度积常数可知氢氧化铜的溶度积大于氢氧化铁的溶度积，因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3，可加入氢氧化铜粉末，CuO或CuCO3，通过调节溶液的pH，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去，且不引入新的杂质，本题选A。5现进行下列实验：(1)将0.1 mol/L AgNO3溶液和0.1 mol/L NaCl溶液等体积混合，得到悬浊液a，将悬浊液a过滤，得到滤液b和白色沉淀c。(2)向滤液b中滴加0.1 mol/L KI溶液，滤液出现浑浊。(3)向沉淀c中滴加0.1 mol/L KI溶液，沉淀变为黄色。下列关于上述实验的分析错误的是()A悬浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)AgClB滤液b中不含AgC实验(3)表明AgCl转化为AgID实验可以证明AgI的Ksp比AgCl的小答案B
