魯科版選修四3.3沉淀溶解平衡

（魯科版）化學(xué)反應(yīng)原理（選修）第三章物質(zhì)在水溶液中的行為沉淀溶解平衡寧德市高級(jí)中學(xué)葉昌明第三節(jié)（1）加熱硬水Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2會(huì)轉(zhuǎn)化為CaCO3和Mg(OH)2,你知道它們是怎樣生成的嗎？（2）處理污水時(shí)，向其中加入FeS固體,以除去Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子，發(fā)生了那些化學(xué)反應(yīng)？CaCO3、FeS、Mg(OH)2等堿和鹽是難溶電解質(zhì)，盡管難溶電解質(zhì)難溶于水，但在水中也會(huì)建立一動(dòng)態(tài)平衡——沉淀溶解平衡。聯(lián)想·質(zhì)疑一、沉淀溶解平衡與溶度積觀察思考取有PbI2沉淀的飽和溶液中上層清液，即PbI2的飽和溶液滴加幾滴KI溶液，觀察現(xiàn)象。你能解釋觀察到的現(xiàn)象嗎？難溶固體在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)時(shí)，離子濃度保持不變（或一定）。其離子濃度的方次的乘積為一個(gè)常數(shù)這個(gè)常數(shù)稱之為溶度積常數(shù)簡(jiǎn)稱為溶度積，用Ksp表示。盡管PbI2固體難溶于水，但仍有部分Pb2+和I-離開固體表面進(jìn)入溶液，同時(shí)進(jìn)入溶液的Pb2+和I-又會(huì)在固體表面沉淀下來，當(dāng)這兩個(gè)過程速率相等時(shí)，Pb2+和I-的沉淀與PbI2固體的溶解達(dá)到平衡狀態(tài)即達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài).PbI2固體在水中的沉淀溶解平衡可表示為：PbI2(s)Pb2++2I-

1、沉淀溶解平衡：2、溶度積常數(shù)或溶度積(Ksp)：溶度積(Ksp)的大小與難溶電解質(zhì)性質(zhì)和溫度有關(guān)，與沉淀的量無關(guān).離子濃度的改變可使平衡發(fā)生移動(dòng),而不能改變?nèi)芏确e.不同的難溶電解質(zhì)在相同溫度下Ksp不同。

PbI2(s)Pb2++2I-

25℃時(shí)，Ksp=[Pb2+][I-]2=7.1×10-9mol3L-33、溶度積(Ksp)的性質(zhì)幾種難熔電解質(zhì)在25℃時(shí)的溶解平衡和溶度積：

AgCl(s)Ag++Cl-

Ksp=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10mol2L-2AgBr(s)Ag++Br-

Ksp=[Ag+][Br-]=5.0×10-13mol2L-2AgI(s)Ag++I-Ksp=[Ag+][Br-]=8.3×10-17mol2L-2Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-

Ksp=[Mg2+][OH-]2

=5.6×10-12mol3L-3相同類型的難溶電解質(zhì)的Ksp越小，溶解度越小，越難溶。如:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)溶解度:AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1、沉淀的溶解與生成離子的濃度商Qc和離子積Ksp的關(guān)系：(1).當(dāng)Qc>Ksp時(shí)是過飽和溶液，離子生成沉淀即反應(yīng)向生成沉淀方向進(jìn)行，直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。(2).當(dāng)Qc=Ksp時(shí)是飽和溶液，已達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)。(3).當(dāng)Qc<Ksp時(shí)是不飽和溶液，沉淀溶解即反應(yīng)向沉淀溶解的方向進(jìn)行，直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。

以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個(gè)相反的過程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小，控制離子濃度的大小，可以使反應(yīng)向所需要的方向轉(zhuǎn)化。思考：為什么醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”?

BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：

BaSO4Ba2++SO42-

Ksp=1.1×10-10mol2L-2BaCO3Ba2++CO32-

Ksp=5.1×10-9mol2L-2

由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(qiáng)(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸會(huì)與CO32-反應(yīng)生成CO2和水，使CO32-離子濃度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。（1）沉淀的溶解BaCO3Ba2++CO32-

+H+CO2+H2O所以，不能用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”。而SO42-不與H+結(jié)合生成硫酸，胃酸中的H+對(duì)BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2+濃度保持在安全濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4作“鋇餐”。

交流?研討

1.溶洞里美麗的石筍、鐘乳是如何形成的？

2.海洋中的多彩珊瑚又是怎樣生長(zhǎng)形成的？2.沉淀的轉(zhuǎn)化ZnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀(1)在1試管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，觀察現(xiàn)象(2)靜置后傾去上層清液，蒸餾水洗滌沉淀2-3次(3)向沉淀中滴加適量的CuSO4溶液，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有白色沉淀出現(xiàn)，白色沉淀轉(zhuǎn)化成為黑色沉淀為什么白色的ZnS沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化成為黑色的CuS沉淀？觀察思考ZnS在水中存在沉淀溶解平衡：CuS在水中存在沉淀溶解平衡：ZnS與CuS是同類難溶物，Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)，CuS的溶解度遠(yuǎn)小于ZnS的溶解度。

當(dāng)向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液時(shí)，ZnS溶解產(chǎn)生的S2-與CuSO4溶液中的Cu2+足以滿足Qc>Ksp(CuS)的條件，S2-與Cu2+結(jié)合產(chǎn)生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。CuS沉淀的生成，使得S2-的濃度降低，導(dǎo)致S2-與Zn2+的Qc<Ksp(ZnS),使得ZnS不斷的溶解，結(jié)果是ZnS沉淀逐漸轉(zhuǎn)化成為CuS沉淀。ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.6×10-24mol2?L-2CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.3×10-36mol2?L-2(1)ZnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀的定性解釋ZnS(s)

Zn2+(aq)+

S2-(aq)

+Cu2+(aq)CuS(s)

平衡向右移動(dòng)ZnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀的總反應(yīng)：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一種沉淀可轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀，難溶物的溶解度相差越大，這種轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)越大。如：在AgCl(s)中加入NaI溶液可轉(zhuǎn)化為AgI(s)沉淀。在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可轉(zhuǎn)化為CaCO3(s)沉淀。水垢中的Mg(OH)2是怎樣生成的?硬水:是含有較多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水加熱時(shí)：

Ca2++2HCO3-=CaCO3+CO2+H2OMg2++2HCO3-=MgCO3+CO2+H2OMgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2

為什么在水垢中鎂主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比較它們飽和時(shí)[Mg2+]的大小。因?yàn)镼c>Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。即加熱后，MgCO3沉淀轉(zhuǎn)化為Mg(OH)