3.3沉淀溶解平衡課件上學(xué)期高二化學(xué)選擇性必修1

(1)概念:在一定條件下,當(dāng)難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時(shí),沉淀溶解的速率與沉淀生成

的速率相等,固體的量和離子濃度不再變化的狀態(tài),稱為沉淀溶解平衡。(2)表示方法:如PbI2的沉淀溶解平衡可表示為PbI2(s)

Pb2+(aq)+2I-(aq)。(3)沉淀溶解平衡的特征a.“動(dòng)”——?jiǎng)討B(tài)平衡。b.“等”——v溶解=v沉淀≠0。c.“定”——達(dá)到平衡時(shí),溶液中離子的濃度保持不變。沉淀溶解平衡1.沉淀溶解平衡與溶度積d.“變”——當(dāng)改變影響平衡的條件時(shí),沉淀溶解平衡將發(fā)生移動(dòng),直至建立新的平衡。(1)定義:沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)叫溶度積常數(shù)或溶度積,通常用符號Ksp來表示。(2)表達(dá)式:當(dāng)難溶電解質(zhì)AmBn溶于水形成飽和溶液時(shí),存在沉淀溶解平衡:AmBn(s)

mAn+(aq)+nBm-(aq),其溶度積的表達(dá)式為Ksp=

(An+)·

(Bm-)。(3)影響因素:Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān),與溶液中離子的濃度和沉淀的量無關(guān)。(4)意義:溶度積(Ksp)反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。通常,對于相同類型的難溶電解

質(zhì),Ksp越大,難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。如:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),則溶解能

力:AgCl>AgBr>AgI。(1)原理通過改變條件使沉淀溶解平衡移動(dòng),最終使溶液中的離子轉(zhuǎn)化為沉淀或沉淀轉(zhuǎn)化為溶液中

的離子。(2)應(yīng)用①利用Ksp判斷沉淀的溶解與生成2.

沉淀溶解平衡的應(yīng)用

②利用生成沉淀來達(dá)到分離或除去某些離子的目的。③用來解釋某些自然現(xiàn)象。如溶洞中石筍、鐘乳石的形成,所涉及的化學(xué)反應(yīng)為CaCO3+

CO2+H2O

Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2

CaCO3↓+H2O+CO2↑。(1)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般來說,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)。兩者的溶解度差別越大,沉淀越容易轉(zhuǎn)化。(2)沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用①鍋爐除水垢水垢中的CaSO4(s)

CaCO3(s)

Ca2+(aq)。有關(guān)化學(xué)方程式:CaSO4+Na2CO3

CaCO3+Na2SO4、CaCO3+2HCl

CaCl2+H2O+CO2↑。②工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水處理過程中,可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS、MnS等難溶物作為沉淀劑將重金屬離

子如Hg2+、Ag+、Pb2+轉(zhuǎn)化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。例如,用FeS除去Hg2+的總反應(yīng)為FeS(s)+Hg2+(aq)

HgS(s)+Fe2+(aq)。1.溶解度小的沉淀易轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀,而溶解度較小的沉淀不能轉(zhuǎn)化為溶解度較

大的沉淀。這種說法正確嗎?提示溶解度較小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度較大的沉淀,當(dāng)兩種沉淀的Ksp差別不大時(shí)

可以實(shí)現(xiàn)。

2.Ksp越大的難溶電解質(zhì)在水中的溶解程度越高。這種說法正確嗎?提示對于相同類型的難溶電解質(zhì),一般Ksp越大,難溶電解質(zhì)在水中的溶解程度越高,對

于不同類型的難溶電解質(zhì),Ksp不能直接作為比較依據(jù)。3.加熱時(shí),沉淀溶解平衡一定向沉淀溶解的方向移動(dòng)。這種說法正確嗎?提示升高溫度,沉淀溶解平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),但有些沉淀溶解時(shí)放熱。知識辨析()?()?()?4.當(dāng)溶液中陰、陽離子濃度相等時(shí),沉淀溶解達(dá)到平衡狀態(tài)。這種說法正確嗎?提示溶液中陰、陽離子濃度相等時(shí),沉淀溶解不一定達(dá)到平衡狀態(tài)。

5.Mg(OH)2固體在溶液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)

Mg2+(aq)+2OH-(aq),Mg(OH)2固體可溶于NH4Cl溶液。這種說法正確嗎?提示N

+OH-

NH3·H2O,OH-濃度減小,Mg(OH)2的沉淀溶解平衡右移。

()√()?難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡是可逆過程:難溶電解質(zhì)

溶液中的溶質(zhì)。(1)內(nèi)因影響沉淀溶解平衡的主要因素是難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。1.沉淀溶解平衡及其影響因素(2)外因影響因素平衡移動(dòng)方向Ksp變化溫度升高溫度向吸熱方向移動(dòng),多數(shù)

為溶解方向多數(shù)增大降低溫度向放熱方向移動(dòng),多數(shù)

為生成沉淀方向多數(shù)減小加水向溶解方向移動(dòng)不變加入相同離子向生成沉淀方向移動(dòng)不變加入與體系中離子發(fā)生反應(yīng)的離子向溶解方向移動(dòng)不變?nèi)攵院?許多果樹、林木的樹干都要涂上一層白白的東西,稱為“涂白”。這層

“涂白”是將足量的熟石灰放入蒸餾水中制得的。把足量熟石灰放入蒸餾水中,一段時(shí)間

后達(dá)到平衡:Ca(OH)2(s)

Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列敘述正確的是

(

)A.給溶液加熱,溶液的pH升高B.恒溫下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高2CO3溶液,Ca(OH)2固體增多D.向溶液中加入少量的NaOH固體,Ca(OH)2固體增多典例D解析

A項(xiàng),給溶液加熱,Ca(OH)2溶解度減小,平衡逆向移動(dòng),c(OH-)減小,pH減小,錯(cuò)誤;B項(xiàng),

恒溫下向溶液中加入CaO,發(fā)生反應(yīng)CaO+H2O

Ca(OH)2,由于溫度不變,Ca(OH)2溶解度不變,仍為飽和溶液,c(OH-)不變,因此pH不變,錯(cuò)誤;C項(xiàng),向溶液中加入Na2CO3溶液,C

+Ca2+

CaCO3↓,平衡正向移動(dòng),Ca(OH)2固體減少,錯(cuò)誤;D項(xiàng),向溶液中加入少量的NaOH固體,c(OH-)增大,平衡逆向移動(dòng),因此Ca(OH)2固體增多,正確。1.已知溶度積,求溶液中的某種離子的濃度如Ksp(AgCl)=amol2·L-2的飽和AgCl溶液中,c平(Ag+)=

mol·L-1。2.已知溶度積、溶液中某離子的濃度,求溶液中的另一種離子的濃度如某溫度下AgCl的Ksp=amol2·L-2,在0.1mol·L-1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體,達(dá)到平

衡后c平(Ag+)=10amol·L-1。如對于反應(yīng)Cu2+(aq)+ZnS(s)

CuS(s)+Zn2+(aq),Ksp(ZnS)=c平(Zn2+)·c平(S2-),Ksp(CuS)=c平(Cu2+)·c平(S2-),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

=

。2.

溶度積計(jì)算的常見設(shè)問方式已知某溫度下,Ksp(BaSO4×10-10mol2·L-2,Ksp(BaCO3×10-9mol2·L-2。下列說法中不正確的是

(

)4的溶解度比BaCO3小,所以BaCO3可以轉(zhuǎn)化為BaSO43、BaSO4均難溶于水,所以都可以作鋇餐試劑2CO3溶液中加入BaCl2和Na2SO4,當(dāng)兩種沉淀共存時(shí),

×10-2D.常溫下,BaCO3若要在Na2SO4溶液中轉(zhuǎn)化為BaSO4,則Na2SO4×10-6mol·L-1

典例B解析相同類型的沉淀,溶度積較大的沉淀易轉(zhuǎn)化為溶度積較小的沉淀,A項(xiàng)正確;碳酸鋇能

溶于胃酸生成鋇離子,引起重金屬中毒,B項(xiàng)錯(cuò)誤;向Na2CO3溶液中加入BaCl2和Na2SO4,當(dāng)兩

種沉淀共存時(shí)

=

=

×10-2,C項(xiàng)正確;在碳酸鋇溶液中,c(Ba2+)=

=

mol·L-1=5×10-5mol·L-1,則常溫下BaCO3在Na2SO4溶液中開始轉(zhuǎn)化為BaSO4時(shí),c(S

)=

=

×10-6mol·L-1,D項(xiàng)正確。(1)酸、堿溶解法加入酸或堿,使其與平衡體系中的相應(yīng)離子反應(yīng),降低離子濃度,使平衡向沉淀溶解的方向

移動(dòng)。(2)氧化還原溶解法加入氧化劑或還原劑,通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)使難溶物的某個(gè)離子濃度降低,使平衡向沉淀

溶解的方向移動(dòng),本法適用于具有較強(qiáng)氧化性或還原性的難溶物質(zhì)。(3)鹽溶液溶解法利用某些鹽溶液溶解沉淀。如將Mg(OH)2沉淀加入NH4Cl溶液中,平衡向沉淀溶解的方向

移動(dòng)。3.沉淀溶解與生成的方法(1)調(diào)節(jié)pH法工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵,將含雜質(zhì)的氯化銨溶解于水,再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7~8,可使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去。反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3NH3·H2O

Fe(OH)3↓+3N

。(2)加沉淀劑法以Na2S、H2S等作沉淀劑,使Cu2+、Hg2+等金屬陽離子生成極難溶的CuS、HgS等沉淀而除

去。離子方程式為Cu2++S2-

CuS↓、Cu2++H2S

CuS↓+2H+、Hg2++S2-

HgS↓和Hg2++H2S

HgS↓+2H+。名師點(diǎn)撥

(1)對于沉淀的生成和溶解這兩個(gè)方向相反的過程,改變離子濃度,可以使反應(yīng)

向我們需要的方向轉(zhuǎn)化。(2)利用生成沉淀除去某種離子需考慮兩點(diǎn):首先生成沉淀的反應(yīng)能夠發(fā)生,其次沉淀生成

的反應(yīng)進(jìn)行得越完全越好。為研究沉淀的生成及轉(zhuǎn)化,某小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析不正確的是

(

)A.①中濁液中存在平衡:AgSCN(s)

Ag+(aq)+SCN-(aq)B.②中顏色變化說明上層清液中含有SCN-C.③中顏色變化說明有AgI生成D.該實(shí)驗(yàn)可以證明AgI比AgSCN更難溶典例D思路點(diǎn)撥注意該實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)物用量,硝酸銀溶液過量,不能證明發(fā)生了沉淀的轉(zhuǎn)化。解析①中產(chǎn)生AgSCN白色沉淀,存在沉淀溶解平衡:AgSCN(s)

Ag+(aq)+SCN-(aq),故A正確;取上層清液,加入Fe3+,溶液變?yōu)檠t色,說明溶液中含有SCN-,故B正確;③中產(chǎn)生黃色

沉淀,說明有AgI產(chǎn)生,故C正確;①中反應(yīng)Ag+有剩余,加入KI溶液,剩余的Ag+與I-反應(yīng),有黃色

沉淀析出,不能證明AgI比AgSCN更難溶,故D錯(cuò)誤。以BaSO4沉淀溶解平衡曲線為例。

4.沉淀溶解平衡的有關(guān)圖像(1)a、c點(diǎn)在曲線上,表示該條件下達(dá)到沉淀溶解平衡,可利用曲線上的點(diǎn)(如a、c點(diǎn))的坐標(biāo)來計(jì)算Ksp(BaSO4)。(2)b點(diǎn)在曲線的上方,表示過飽和溶液,c(Ba2+)·c(S

)>Ksp,有沉淀生成。(3)d點(diǎn)在曲線的下方,表示不飽和溶液,c(Ba2+)·c(S

)<Ksp,還能繼續(xù)溶解BaSO4。pC圖像是將溶液中某一微粒濃度或某些微粒濃度的比值取負(fù)對數(shù),如pC=-lgc(A),圖像中c

(A)越大,則pC越小。三種沉淀的溶解平衡曲線如圖所示,pM為陽離子濃度的負(fù)對數(shù),pR為

陰離子濃度的負(fù)對數(shù)。

(1)直線AB上的點(diǎn):c(M2+)=c(R2-)。(2)溶度積:Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3)>Ksp(MnCO3)。(3)X點(diǎn)處對應(yīng)的CaCO3溶液是過飽和溶液,會(huì)析出沉淀,對應(yīng)的CaSO4溶液是不飽和溶液,若加入CaSO4,能繼續(xù)溶解CaSO4。(4)Y點(diǎn)與A點(diǎn)的Ksp相等,等于10-5mol2·L-2;Z點(diǎn)與C點(diǎn)的Ksp相等,等于10mol2·L-2。一定溫度下,三種碳酸鹽MCO3(M2+為Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。已知:p(M2+)=-lgc(M2+),p(C

)=-lgc(C

)。下列說法正確的是

(

)3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大3的飽和溶液,且c(Mn2+)=c(C

)3的飽和溶液,且c(Ca2+)<c(C

)3的不飽和溶液,且c(Mg2+)>c(C

)典例B思路點(diǎn)撥曲線上的點(diǎn)是該條件下達(dá)到沉淀溶解平衡的點(diǎn),線上方或線下方的點(diǎn)的含義需

要根據(jù)縱、橫坐標(biāo)的含義判斷。解析p(M2+)相等時(shí),p(C

)越大,c(C

)