高三化學(xué)單元高中同步測(cè)控優(yōu)化設(shè)計(jì)第三章第四節(jié) 沉淀溶解平衡

高中同步測(cè)控優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOZHONGTONGBUCEKONGYOUHUASHEJI第四節(jié)沉淀溶解平衡第三章2022內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)合作探究釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位素養(yǎng)闡釋1.知道難溶電解質(zhì)在水溶液中存在沉淀溶解平衡,認(rèn)識(shí)沉淀反應(yīng)的限度。2.知道溶度積常數(shù)的含義及影響因素,會(huì)利用溶度積和離子積的相對(duì)大小判斷難溶電解質(zhì)的溶解或沉淀情況。3.能利用沉淀溶解平衡的移動(dòng)原理描述沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化。自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)一、難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡1.沉淀反應(yīng)的限度。(1)物質(zhì)的溶解性與溶解度(20℃)的關(guān)系:(2)化學(xué)上通常認(rèn)為:溶液中進(jìn)行的生成沉淀的離子反應(yīng),當(dāng)溶液中剩余離子的濃度小于1×10-5mol·L-1時(shí),沉淀反應(yīng)就進(jìn)行完全了。

2.沉淀溶解平衡。(1)在一定溫度下,當(dāng)溶解速率和沉淀速率相等時(shí),即達(dá)到沉淀溶解平衡。和其他平衡一樣,沉淀溶解平衡也是動(dòng)態(tài)平衡,從而證明了離子間的沉淀反應(yīng)不能完全進(jìn)行到底。(2)AgCl的沉淀溶解平衡可表示為AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。3.溶度積常數(shù)。(1)簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積,用符號(hào)Ksp表示。以Ag2S為例,寫(xiě)出溶度積常數(shù)的表達(dá)式:Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)。(2)Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。Ksp與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)。4.離子積。(1)用符號(hào)Q表示。對(duì)同一難溶電解質(zhì)而言,離子積的表達(dá)式與溶度積相同。(2)根據(jù)某溫度下任意時(shí)刻的Q和Ksp的相對(duì)大小可以判斷能否生成難溶電解質(zhì)沉淀:【自主思考】

難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡式和電離方程式有何區(qū)別?提示:電離方程式中根據(jù)電解質(zhì)電離程度的差別使用“══”或“”,強(qiáng)電解質(zhì)用“══”,弱電解質(zhì)用“”;難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡式都使用“”,且在難溶電解質(zhì)的化學(xué)式后面加注“(s)”,在離子符號(hào)的后面加注“(aq)”。二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1.沉淀的生成。利用生成沉淀可達(dá)到分離或除去某些離子的目的。常用的方法有調(diào)節(jié)pH法和加沉淀劑法。(1)調(diào)節(jié)pH法。例如除去氯化銨固體中的雜質(zhì)氯化鐵:將固體溶于水,向溶液中加入氨水調(diào)節(jié)pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去。反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3NH3·H2O══Fe(OH)3↓+3。

(2)加沉淀劑法。例如:以Na2S作沉淀劑,可除去工業(yè)廢水中的Cu2+、Hg2+等離子,生成極難溶的CuS、HgS等沉淀而除去。反應(yīng)的離子方程式為Cu2++S2-══CuS↓,Hg2++S2-══HgS↓。2.沉淀的溶解。根據(jù)平衡移動(dòng)原理,對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì),設(shè)法移去平衡體系中的相應(yīng)離子,平衡就向沉淀溶解的方向移動(dòng),從而使沉淀溶解。寫(xiě)出用鹽酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2、Mg(OH)2等難溶電解質(zhì)的化學(xué)方程式:CaCO3+2HCl══CaCl2+H2O+CO2↑,FeS+2HCl══

FeCl2+H2S↑,Al(OH)3+3HCl══AlCl3+3H2O,Cu(OH)2+2HCl══CuCl2+

2H2O,Mg(OH)2+2HCl══MgCl2+2H2O。3.沉淀的轉(zhuǎn)化。(1)一般來(lái)說(shuō),溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大,轉(zhuǎn)化越容易。(2)應(yīng)用。①鍋爐除水垢。先用Na2CO3溶液處理水垢,使難溶于鹽酸的CaSO4轉(zhuǎn)化為疏松且易溶于鹽酸的CaCO3,再用鹽酸溶解。有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為CaSO4(s)+

(aq)══CaCO3(s)+

(aq),

CaCO3+2H+══Ca2++H2O+

CO2↑。②自然界中礦物的轉(zhuǎn)化。CuSO4溶液遇閃鋅礦(ZnS)轉(zhuǎn)化為銅藍(lán)(CuS),轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為Cu2+(aq)+ZnS(s)══CuS(s)+Zn2+(aq)

?！拘Ч詼y(cè)】

1.判斷正誤,正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)難溶電解質(zhì)達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí),溶液中溶質(zhì)的離子濃度一定相等,且保持不變。(

)(2)升高溫度,沉淀溶解平衡一定正向移動(dòng)。(

)(3)室溫下,AgCl在水中的溶解度大于在食鹽水中的溶解度。(

)(4)常溫下,向BaCO3的飽和溶液中加入Na2CO3固體,BaCO3的Ksp減小。(

)××√××(6)在一定條件下,溶解度較小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的沉淀。(

)(7)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),則AB2的溶解度小于CD的溶解度

。(

)√×2.常溫下,溶液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

ΔH>0。(1)AgCl的溶度積常數(shù)的表達(dá)式為

。

(2)分析外界條件改變對(duì)上述沉淀溶解平衡的影響,完成表格:外界條件移動(dòng)方向平衡后c(Ag+)平衡后c(Cl-)Ksp(AgCl)升高溫度

加少量水稀釋

加入少量AgNO3

通入HCl

通入H2S

Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)正向

增大

增大

增大

正向

不變

不變

不變

逆向

增大

減小

不變

逆向

減小

增大

不變

正向

減小

增大

不變

合作探究釋疑解惑探究任務(wù)1沉淀溶解平衡的影響因素【問(wèn)題引領(lǐng)】

通過(guò)離子反應(yīng)生成難溶電解質(zhì),或者直接將難溶電解質(zhì)加入一定量水中,在一定溫度下,都可以建立沉淀溶解平衡。跟其他平衡類(lèi)似,當(dāng)外界條件發(fā)生改變時(shí),沉淀溶解平衡也會(huì)發(fā)生移動(dòng)。1.常溫下,用離子反應(yīng)生成AgCl沉淀,跟直接將AgCl加入水中,得到的兩個(gè)AgCl沉淀溶解平衡體系中的離子濃度是否一定相同?提示:不一定。如果發(fā)生離子反應(yīng)的溶液中初始n(Ag+)=n(Cl-),則兩個(gè)AgCl沉淀溶解平衡體系中的離子濃度相同。2.在AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡體系中加入AgCl(s),平衡是否會(huì)發(fā)生移動(dòng)?提示:改變平衡體系中的固體的量,平衡不移動(dòng)。【歸納提升】

難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì),決定了難溶電解質(zhì)的溶解能力。Ksp可以定量地反映出難溶電解質(zhì)的溶解能力。影響難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡的主要因素有:(1)加水稀釋。保持溫度不變,向平衡體系中加入少量水,平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng),最終達(dá)到與原來(lái)同樣的平衡狀態(tài);若向平衡體系中加入大量的水,最終難溶電解質(zhì)完全溶解,形成不飽和溶液,平衡體系被破壞。(2)改變溫度。大多數(shù)難溶電解質(zhì)的溶解是吸熱過(guò)程,升高溫度,平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng),Ksp變大。(3)保持溫度不變,向平衡體系中加入難溶電解質(zhì)溶解產(chǎn)生的離子,平衡向生成沉淀的方向移動(dòng),難溶電解質(zhì)的溶解程度減小,但是其Ksp不變。(4)向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)的離子(生成更難溶或更難電離的物質(zhì)或生成氣體)時(shí),平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。思考洗滌BaSO4沉淀表面的可溶性雜質(zhì)時(shí),為什么最好選用稀硫酸洗滌?提示:用稀硫酸洗滌,增大c(),使沉淀溶解平衡向沉淀的方向移動(dòng),減少BaSO4沉淀的損失?！镜湫屠}】

【例題1】

一定溫度下,將足量的AgCl分別加入下列物質(zhì)中,AgCl的溶解程度由大到小的排列順序是(

)。①20mL0.01mol·L-1KCl溶液②30mL0.02mol·L-1CaCl2溶液③40mL0.03mol·L-1HCl溶液④10mL蒸餾水⑤50mL0.05mol·L-1AgNO3溶液A.①>②>③>④>⑤

B.④>①>③>②>⑤C.⑤>④>②>①>③

D.④>③>⑤>②>①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的溶解程度就越小。AgCl的溶解程度大小只與溶液中Ag+或Cl-的濃度有關(guān),而與溶液體積無(wú)關(guān)。①c(Cl-)

=0.01

mol·L-1;②c(Cl-)=0.04

mol·L-1;③c(Cl-)=0.03

mol·L-1;④c(Ag+)=c(Cl-)

=0;⑤c(Ag+)=0.05

mol·L-1。Ag+或Cl-濃度由小到大的排列順序?yàn)棰?lt;①<③<②<⑤,故AgCl的溶解程度由大到小的排列順序?yàn)棰?gt;①>③>②>⑤。方法技巧增大難溶電解質(zhì)溶解程度的因素(1)加水稀釋,能增大難溶電解質(zhì)的溶解量,但溫度不變,難溶電解質(zhì)的溶解度不變。(2)對(duì)大多數(shù)難溶電解質(zhì),加熱可促進(jìn)其溶解。有些物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而降低,升高溫度,其溶解度降低,例如熟石灰。(3)若加入物質(zhì)能降低平衡體系中的某種離子的濃度,則使平衡向溶解的方向移動(dòng),增大難溶電解質(zhì)的溶解程度?！咀兪接?xùn)練1】

(雙選)石灰乳中存在平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。加入等物質(zhì)的量濃度、等體積的下列溶液,可使Ca(OH)2(s)增多的是(

)。A.Na2CO3溶液 B.KCl溶液C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液答案:CD解析:加入試劑后,若能使Ca(OH)2的沉淀溶解平衡向沉淀的方向(向左)移動(dòng),就會(huì)使Ca(OH)2(s)的量增多。A項(xiàng),發(fā)生反應(yīng)

+Ca2+══CaCO3↓,使c(Ca2+)減小,平衡向右移動(dòng);B項(xiàng),相當(dāng)于加水稀釋,平衡向右移動(dòng);C項(xiàng),增大c(OH-),平衡向左移動(dòng);D項(xiàng),增大c(Ca2+),平衡向左移動(dòng)。【問(wèn)題引領(lǐng)】

探究任務(wù)2溶度積常數(shù)與水的電離平衡相似,難溶電解質(zhì)在水溶液中存在沉淀溶解平衡,其平衡常數(shù)與水的離子積KW類(lèi)似,稱(chēng)作溶度積常數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積,符號(hào)Ksp。Ksp是表征難溶電解質(zhì)的溶解能力的一種量度。1.書(shū)寫(xiě)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí),對(duì)固體或純液體有何要求?提示:固體或純液體的濃度通常視為常數(shù),一般不寫(xiě)入表達(dá)式中。2.對(duì)于任意難溶電解質(zhì)AmBn,如何書(shū)寫(xiě)Ksp的表達(dá)式?提示:Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)?！練w納提升】

1.影響的因素(1)決定因素:難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。(2)外界因素:Ksp只受溫度影響。對(duì)于大多數(shù)難溶電解質(zhì),溫度升高,Ksp增大。2.溶度積與離子積的關(guān)系通過(guò)比較溶度積Ksp與離子積Q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。(1)Q>Ksp,溶液中有沉淀析出,直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)。(2)Q=Ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。(3)Q<Ksp,溶液不飽和,無(wú)沉淀析出。若加入過(guò)量難溶電解質(zhì),難溶電解質(zhì)溶解直至形成飽和溶液。利用相同溫度下的Ksp可以通過(guò)計(jì)算比較不同難溶電解質(zhì)的溶解度的大小。思考如果要除去某溶液中的,應(yīng)選擇加入可溶性的鈣鹽還是鋇鹽?為什么?提示:加入可溶性鋇鹽。因?yàn)锽aSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小,用可溶性鋇鹽可以使

沉淀更完全?！镜湫屠}】

【例題2】

某溫度下,用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+兩種金屬陽(yáng)離子(M2+),所需S2-最低濃度的對(duì)數(shù)值lgc(S2-)與lgc(M2+)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(

)。A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)B.該溫度下,Ksp(CuS)約為1×10-35C.向100mLZn2+、Cu2+濃度均為1×10-5

mol·L-1的混合溶液中逐滴加入1×10-4mol·L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀D.向Cu2+濃度為1×10-5mol·L-1的工業(yè)廢水中加入ZnS粉末,會(huì)有CuS沉淀析出答案:A解析:在Na2S溶液中,存在c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],A項(xiàng)錯(cuò)誤;該溫度下,CuS飽和溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),Ksp(CuS)=