高中化學(xué) 第三章 第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡學(xué)案 新人教版選修4

1、難溶電解質(zhì)的溶解平衡【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1. 了解難溶電解質(zhì)的溶解平衡。2. 知道沉淀生成、沉淀溶解、沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。3. 了解溶度積和離子積的關(guān)系，并由此學(xué)會(huì)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡1. 難溶電解質(zhì)的溶解平衡：定義：在一定條件下，難溶強(qiáng)電解質(zhì)溶于水，當(dāng)沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等時(shí)，形成溶質(zhì)的飽和溶液，達(dá)到平衡狀態(tài)，這種平衡稱(chēng)為沉淀溶解平衡。AgCl（s） Ag+（aq）+ Cl（aq）(2)特征： 逆：可逆過(guò)程； 動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡，v（溶解） v（沉淀） 0； 定：達(dá)到平衡時(shí)，溶液中各離子濃度保持不變； 變：當(dāng)外界條件改變時(shí)，溶解平衡將發(fā)生移動(dòng)

2、，達(dá)到新的平衡。2.影響溶解平衡的因素：（1）內(nèi)因：不同的電解質(zhì)在水溶液中溶解的程度不一樣，而且差別很大，有的能溶解很多，像NaCl、KCl、NaOH等，這些物質(zhì)的溶解度大于0.1克，通常把它們稱(chēng)作易溶物質(zhì)；有的溶解的不多，如CaSO4、Ca(OH)2等，這些物質(zhì)的溶解度在0.01克到0.1克之間，通常把它們稱(chēng)作微溶物質(zhì)；有的溶解的很少，像CaCO3、AgCl、AgS等，這些物質(zhì)的溶解度小于0.01克，通常把它們稱(chēng)作難溶物質(zhì)，在水溶液中我們把它們稱(chēng)作沉淀。所以一般情況下，相當(dāng)量的離子互相反應(yīng)生成難溶電解質(zhì)，就可以認(rèn)為反應(yīng)完全了。絕對(duì)不溶的電解質(zhì)是沒(méi)有的，對(duì)于常量的化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，化學(xué)上通常認(rèn)為殘

3、留在溶液中的離子濃度小于1×105mol/L時(shí)，沉淀就達(dá)完全。同是難溶電解質(zhì)，溶解度差別也很大。易溶電解質(zhì)做溶質(zhì)時(shí)只要是飽和溶液也可存在溶解平衡。（2）外因：難溶電解質(zhì)的溶解平衡作為一種平衡體系，遵從平衡移動(dòng)原理。濃度：加水，平衡向溶解方向移動(dòng)。溫度：升溫，多數(shù)平衡向溶解方向移動(dòng)。同離子效應(yīng)：向平衡體系中加入相同的離子，使平衡向沉淀的方向移動(dòng)。3.溶度積：（1）在一定溫度下，難溶強(qiáng)電解質(zhì)MmAn溶于水形成飽和溶液時(shí)，溶質(zhì)的離子與該固態(tài)物質(zhì)之間建立動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)的離子濃度冪的乘積是一個(gè)常數(shù)，叫作溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積。符號(hào)為KSP。（2）表達(dá)式：MmNn(s)mMn+(aq)nNm(a

4、q)Ksp c（Mn+）m·c（Nm）n（3）意義：溶度積Ksp反映了物質(zhì)在水中的溶解能力。對(duì)于相同類(lèi)型的電解質(zhì)，Ksp越大，其在水中的溶解能力越大。Ksp 和S均可衡量物質(zhì)在水中的溶解能力，只有相同類(lèi)型的物質(zhì)，才有Ksp 越大S越大的結(jié)論。同一物質(zhì)的Ksp與溫度有關(guān)，與溶液中的溶質(zhì)離子濃度無(wú)關(guān)。（4）溶度積規(guī)則：通過(guò)比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積(離子積)Qc的相對(duì)大小,可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解。Qc Ksp時(shí)：溶液過(guò)飽和，平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)有沉淀生成；Qc Ksp時(shí)：溶液飽和，處于平衡狀態(tài)；Qc Ksp時(shí)：溶液不飽和，平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)

5、沉淀溶解。二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用1沉淀的生成：(1)調(diào)節(jié)pH法：加入氨水調(diào)節(jié)pH至78，可除去氯化銨溶液中的雜質(zhì)氯化鐵。反應(yīng)離子方程式如下：Fe33NH3·H2O=Fe(OH)33NH。(2)加沉淀劑法：以Na2S、H2S等作沉淀劑，使Cu2等生成極難溶的硫化物沉淀。反應(yīng)離子方程式如下：Cu2S2=CuS，Cu2H2S=CuS2H。2沉淀的溶解：(1)原理：根據(jù)平衡移動(dòng)原理，對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì)，只要不斷減少溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，平衡就向沉淀溶解的方向移動(dòng)，從而使沉淀溶解。(2)溶解沉淀的試劑類(lèi)型：用強(qiáng)酸溶解，如溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等難溶電解質(zhì)；用

6、某些鹽溶液溶解，如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液，化學(xué)方程式為：Mg(OH)22NH4Cl=MgCl22NH3·H2O。3沉淀的轉(zhuǎn)化：溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀(一般)。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀越容易轉(zhuǎn)化。【當(dāng)堂檢測(cè)】1. 已知某溫度下，Ksp(AgCl)1.56×1010，Ksp(Ag2CrO4)1×1012，當(dāng)溶液中離子濃度小于105 mol·L1時(shí)，沉淀就達(dá)完全。下列敘述正確的是()A飽和AgCl溶液與飽和Ag2CrO4溶液相比，前者的c(Ag)大B向氯化銀的濁液中加入氯化鈉溶液，氯化銀的Ksp減小C向0.000 8 mol

7、·L1的K2CrO4溶液中加入等體積的0.002 mol·L1 AgNO3溶液，則CrO完全沉淀D將0.001 mol·L1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L1的KCl和0.001 mol·L1的K2CrO4溶液，則先產(chǎn)生AgCl沉淀2. 某溫度時(shí)，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A加入Na2SO4可以使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn) B通過(guò)蒸發(fā)可以使溶液由d點(diǎn)變到c點(diǎn)Cd點(diǎn)無(wú)BaSO4沉淀生成 Da點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp3. 除了酸以外，某些鹽也能溶解沉淀。利用下表三種試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相關(guān)分析不正確的是

8、()編號(hào)分散質(zhì)Mg(OH)2HClNH4Cl備注懸濁液1 mol/L1 mol/L中加入酚酞顯紅色說(shuō)明物質(zhì)的“不溶性”是相對(duì)的B分別向少量Mg(OH)2沉淀中加入適量等體積，均能快速?gòu)氐兹芙釩、混合后發(fā)生反應(yīng)：Mg(OH)2(s)2NHMg22NH3·H2OD向中加入，c(OH)減小，Mg(OH)2溶解平衡正向移動(dòng)4.已知在25 的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均難溶于水，且Ksp(AgX)1.8×1010，Ksp(AgY)1.0×1012，Ksp(AgZ)8.7×1017。(1)根據(jù)以上信息，判斷AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(已被溶解的溶質(zhì)的物

9、質(zhì)的量/1 L溶液)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小順序?yàn)開(kāi)。(2)若向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體，則c(Y)_(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)在25 時(shí)，若取0.188 g的AgY(相對(duì)分子質(zhì)量188)固體放入100 mL水中(忽略溶液體積的變化)，則溶液中Y的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)。(4)由上述Ksp判斷，在上述(3)的體系中，能否實(shí)現(xiàn)AgY向AgZ的轉(zhuǎn)化，_(填“能”或“不能”)，理由為_(kāi)。5.以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。表1幾種砷酸鹽的Ksp難溶物KspCa3(AsO4)2

10、6.8×1019AlAsO41.6×1016FeAsO45.7×1021表2工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn)污染物H2SO4As濃度28.42 g·L11.6 g/L排放標(biāo)準(zhǔn)pH690.5 mg/L回答以下問(wèn)題：(1)該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)_mol/L。(2)寫(xiě)出難溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表達(dá)式：Ksp_。若混合液中Al3、Fe3的濃度均為1.0×104 mol/L時(shí)，_先沉淀。 (3)在處理含砷廢水時(shí)采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價(jià)砷以Ca3(AsO4

11、)2形式沉降。將pH調(diào)節(jié)到2時(shí)廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為_(kāi)。Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開(kāi)始沉淀的原因?yàn)開(kāi)。答案與解析題號(hào)答案解析1DA選項(xiàng)，飽和AgCl溶液中c(Ag)c(Cl)，依據(jù)Ksp(AgCl)c(Ag)·c(Cl)c2(Ag)1.56×1010可知c(Ag)×105 mol·L1，同理Ag2CrO4溶液中c(Ag)2c(CrO)，Ksp(Ag2CrO4)c2(Ag)·c(CrO)c3(Ag)1×1012可知c(Ag)×104 mol·L1，錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，依據(jù)CrO2Ag=A

12、g2CrO4，溶液中c(Ag)2×104 mol·L1，依據(jù)Ksp(Ag2CrO4)c2(Ag)·c(CrO)1×1012，可知溶液中c(CrO)2.5×105 mol·L1>105 mol·L1，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，AgCl開(kāi)始沉淀時(shí)c(Cl) mol·L11.56×107 mol·L1；Ag2CrO4開(kāi)始沉淀時(shí)c(CrO) mol·L1106 mol·L1，正確2CA項(xiàng)中加入Na2SO4，溶液中c(SO)增大，導(dǎo)致c(Ba2)減小，而a、b兩點(diǎn)c(Ba2)相同，故A項(xiàng)錯(cuò)誤

13、；蒸發(fā)時(shí)由于水分的減少，使c(Ba2)和c(SO)都增大，而d、c兩點(diǎn)c(SO)相同，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；d點(diǎn)在平衡曲線的下方，即溶液中c(Ba2)·c(SO)<Ksp(BaSO4)，故在d點(diǎn)時(shí)無(wú)沉淀，故C項(xiàng)正確；難溶電解質(zhì)的Ksp只受溫度影響，因此a、c兩點(diǎn)的Ksp相同3B4(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)(2)減小(3)1.0×106 mol·L1(4)能Ksp(AgY)1.0×1012>Ksp(AgZ)8.7×1017 (1)由于AgX、AgY、AgZ為同一類(lèi)型的鹽，所以其溶解度大小可以根據(jù)Ksp大小予以確定

14、，因?yàn)镵sp(AgX)>Ksp(AgY)>Ksp(AgZ)，所以S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。(2)向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體，由于AgX的溶解度大于AgY，溶液中的c(Ag)增大，AgY溶解平衡向著生成沉淀的方向移動(dòng)。(3)AgY飽和溶液中，c(Ag)1.0×106 mol·L1，AgY固體完全溶解后c(Ag)102 mol·L1，故0.188 g AgY不能完全溶解，其溶液中c(Y)1.0×106 mol·L1。(4)因Ksp(AgY)1.0×1012>Ksp(AgZ)8.7×1017，所以能夠?qū)崿F(xiàn)AgY向AgZ的轉(zhuǎn)化5(1)0.29(2)c3(Ca2)·c2(AsO)Fe3(3)CaSO4H3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右