難溶電解質(zhì)的溶解平衡

1、 【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：難溶電解質(zhì)的溶解平衡 二. 教學(xué)目標(biāo)：1、難溶電解質(zhì)的溶解平衡及溶解平衡的應(yīng)用2、運(yùn)用平衡移動(dòng)原理分析、解決沉淀的溶解和沉淀的轉(zhuǎn)化問題 三. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：難溶電解質(zhì)的溶解平衡、沉淀的轉(zhuǎn)化與溶解 四. 教學(xué)過程：（一）強(qiáng)電解質(zhì)的溶解平衡：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡、電離平衡和水解平衡，它們的定義均類似且均遵循平衡移動(dòng)原理（勒夏特列原理）。同樣，我們也可以得出溶解平衡的定義，總結(jié)溶解平衡的特征。溶解平衡：一定條件下，強(qiáng)電解質(zhì)溶解成離子的速率等于離子重新結(jié)合成沉淀的速率，溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)。溶解平衡同樣具有：等、動(dòng)、定、變等特征。溶解平衡的表達(dá)式：Mm

2、AnmMn（aq）nAm（aq）說明：1、難溶電解質(zhì)的溶解平衡的一些常見知識(shí)：根據(jù)下列圖表可得（1）溶解度小于0.01g的電解質(zhì)稱難溶電解質(zhì)。生成難溶電解質(zhì)的反應(yīng)為完全反應(yīng)，用“”。（2）反應(yīng)后離子濃度降至1105mol/L以下的反應(yīng)為完全反應(yīng)，用“”。如酸堿中和時(shí)H降至107mol/L105mol/L，故為完全反應(yīng)，用“”，常見的難溶物在水中的離子濃度均遠(yuǎn)低于105mol/L，故均用“”。 （3）難溶并非不溶，任何難溶物在水中均存在溶解平衡。 （4）掌握三種微溶物質(zhì)：CaSO4、Ca（OH）2、Ag2SO4 （5）溶解平衡常為吸熱，但Ca（OH）2為放熱，升溫其溶解度減少。 （6）絕對(duì)不溶的

3、電解質(zhì)是沒有的。（7）同是難溶電解質(zhì)，溶解度差別也很大。 （8）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、溶解平衡方程式的書寫 注意在沉淀后用（s）標(biāo)明狀態(tài)，溶液中用“aq”標(biāo)明狀態(tài)，并用“”連接。如：Ag2S（s） 2Ag （aq） S2（aq）3、影響溶解平衡的因素：內(nèi)因：電解質(zhì)本身的性質(zhì)外因：遵循平衡移動(dòng)原理：對(duì)于溶解平衡來說，多數(shù)在溶液中進(jìn)行，可忽略壓強(qiáng)的影響（氣體在溶液中的溶解平衡除外）。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)（Ca（OH）2為放熱，升溫其溶解度減少）。同離子效應(yīng)：在溶液中含有與溶解平衡相同的離子，溶解平衡逆向移動(dòng)，溶解度減小。

4、4、在生產(chǎn)、科研、廢水處理等領(lǐng)域中，常利用生成沉淀來達(dá)到分離或除去某些離子的目的。常用的沉淀生成的三種主要方式 （1）加沉淀劑法：溶解度越?。闯恋碓诫y溶），沉淀越完全；沉淀劑過量能使沉淀更完全。 （2）調(diào)pH值除某些易水解的金屬陽(yáng)離子：常加入難溶性的MO、M（OH）2、MCO3等除M2溶液中易水解的陽(yáng)離子。如加MgO除去MgCl2溶液中FeCl3。 （3）氧化還原沉淀法：加氧化劑或還原劑將要除去的離子變成沉淀而除去（較少見）5、沉淀的溶解： 沉淀的溶解就是使溶解平衡正向移動(dòng)。常采用的方法有：加水；加熱；使沉淀轉(zhuǎn)化為氣體；使沉淀轉(zhuǎn)化為弱電解質(zhì)；減少生成物（離子）的濃度等。使沉淀溶解的方法一般為

5、減少生成物的濃度、使沉淀轉(zhuǎn)化為氣體和使沉淀轉(zhuǎn)化為弱電解質(zhì)；因?yàn)閷?duì)于難溶物加水和加熱對(duì)其溶解度的影響并不大。6、沉淀的轉(zhuǎn)化： 沉淀的轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。溶液中的沉淀反應(yīng)總是向著離子濃度減少的方向進(jìn)行，簡(jiǎn)而言之，即溶解度大的生成溶解度小的，溶解度小的生成溶解度更小的。 如：加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或更難電離或氣體的離子。使平衡向溶解的方向移動(dòng)。 如：對(duì)于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可以先將其轉(zhuǎn)化為另一種用酸或其他方法能溶解的沉淀。鍋爐中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。 （二）溶度積和溶度積規(guī)則溶度積（Ksp

6、）：在一定溫度下，在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，各離子濃度冪之乘積為一常數(shù)。溶度積（Ksp）的表示方法：MmAn的飽和溶液：Kspc（Mn）m c（Am）n溶度積規(guī)則：離子積Qcc（Mn）mc（Am）nQcKsp，溶液處于過飽和溶液狀態(tài)，生成沉淀。QcKsp，沉淀和溶解達(dá)到平衡，溶液為飽和溶液。QcKsp，溶液未達(dá)飽和，沉淀發(fā)生溶解。說明：1、Qc與K Qc為濃度商：是指剛開始反應(yīng)（但未反應(yīng)）時(shí)平衡體系各物質(zhì)濃度冪次方之積之比（對(duì)于溶液是指混合后但不反應(yīng)時(shí)的濃度） K為平衡常數(shù)：是指可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)體系各物質(zhì)濃度冪次方之積之比。在化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡、溶解平衡四大平衡中分別有不同的名稱：

7、化學(xué)平衡常數(shù)（K）、電離常數(shù)（Ka）、水解常數(shù)（Kh）、溶度積（Ksp）。Qc與K的相對(duì)大小可反映出體系是否為平衡狀態(tài)：（1）QcK，過平衡狀態(tài)，反應(yīng)將逆向進(jìn)行；（2）QcK，平衡狀態(tài)；（3）QcK，未平衡狀態(tài)，反應(yīng)將正向進(jìn)行2、K只與溫度有關(guān)，與其他條件無關(guān)，一定溫度下，當(dāng)改變難溶電解質(zhì)對(duì)應(yīng)的某離子濃度大小時(shí)，該難溶電解質(zhì)的溶解度會(huì)發(fā)生變化，但溶度積Ksp不變。一般情況下，溫度升高Ksp增大，但對(duì)于某些溶解度隨溫度升高而減小的物質(zhì)（如：Ca（OH）2等），Ksp隨溫度的升高而減小。 【典型例題】例1. 工業(yè)上所用的食鹽水中含有Ca2、Mg2、SO42等，為了精制食鹽水，應(yīng)依次向溶液中加入、，

8、過濾后，再加入適量的。 解析：解答此類問題，首先要選擇合適的分步沉淀劑，還要考慮各種沉淀劑的加入順序，最終要把過量沉淀劑所引入的離子除去。Ca2可用Na2CO3除去，Mg2可用NaOH除去，而則可用BaCl2除去，同時(shí)，過量的Ba2也可用Na2CO3除去，過濾后，可用鹽酸除去過量的Na2CO3和NaOH。綜上分析，我們可依次加入NaOH、BaCl2、Na2CO3（注意：Na2CO3一定要在BaCl2之后加入，以除去過量的Ba2）除去粗鹽中所含有的Ca2、Mg2、SO42等雜質(zhì)，然后過濾，向?yàn)V液中加入適量的鹽酸除去過量的Na2CO3和NaOH即可。答案：NaOH、BaCl2、Na2CO3（其他合

9、理答案亦可）稀鹽酸 例2. 一定溫度下，向足量Na2CO3飽和溶液中加入1.06g無水碳酸鈉，析出Na2CO310H2O晶體，下列有關(guān)說法正確的是A. 析出晶體質(zhì)量2.86g； B. 溶液的pH不變 C. 溶液中Na數(shù)增加 D. 溶液質(zhì)量減少解析：向Na2CO3飽和溶液中加入1.06g無水碳酸鈉，此時(shí)從溶液中析出Na2CO310H2O，由于溶劑的減少，使得溶液中的Na2CO3有部分析出，但所剩余的溶液仍為該溫度下的飽和溶液，其溶解度、各物質(zhì)（離子）濃度、pH等都沒有發(fā)生變化，而溶液的質(zhì)量減少，所以本題的答案為BD。至于A由于無法知道此溫度下Na2CO3的溶解度，因此，無法計(jì)算所析出晶體的質(zhì)量。

10、答案：BD 例3. 已知碳酸鈣和氫氧化鈣在水中存在下列溶解平衡Ca（OH）2（固）Ca22OH，CaCO3（固）Ca2CO32。在火力發(fā)電廠燃燒煤的廢氣中往往含有SO2、O2、N2、CO2等，為了除去有害氣體SO2變廢為寶，常常用粉末狀的碳酸鈣或熟石灰的懸濁液洗滌廢氣，反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。（1）寫出上述兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式： SO2與CaCO3懸濁液反應(yīng) SO2與Ca（OH）2懸濁液反應(yīng) （2）試說明用熟石灰的懸濁液而不用澄清石灰水的理由 解析：沉淀的轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。溶液中的沉淀反應(yīng)總是向著離子濃度減少的方向進(jìn)行，簡(jiǎn)而言之，即溶解度大的生成溶解度小的，溶解度小的生成溶解度更小的。

11、此時(shí)應(yīng)加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或更難電離或氣體的離子。CaCO3SO2CaSO3CO2；Ca（OH）2SO2CaSO3H2O，從而除去廢氣中的SO2氣體，生成的CaSO3被空氣中的氧氣所氧化生成硫酸鈣（即制石膏）：2 CaSO3O22 CaSO4。洗滌過程中之所以用熟石灰的懸濁液而不用澄清石灰水，主要是由于Ca（OH）2在水中的溶解度小，吸收容量低，而用熟石灰的懸濁液則吸收較完全，吸收容量大。答案：CaCO3SO2CaSO3CO2；Ca（OH）2SO2CaSO3H2OCa（OH）2在水中的溶解度小，吸收容量低，而用熟石灰的懸濁液則吸收較完全，吸收容量大。 例4. 氫氧化銅懸濁液中存

12、在如下平衡：Cu（OH）2 （s）Cu2（aq）2OH（aq），常溫下其Kspc（Cu2） c2（OH）21020mol2L2。（1）某硫酸銅溶液里c（Cu2）0.02mol/L，如要生成Cu（OH）2沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液pH使之大于。（2）要使0.2mol/L硫酸銅溶液中Cu2沉淀較為完全（使Cu2濃度降至原來的千分之一），則應(yīng)向溶液里加入氫氧化鈉溶液使溶液pH為。解析：通過改變外界條件，如調(diào)控溶液的pH，可以生成沉淀或使沉淀溶解。根據(jù)信息：（1）c（Cu2） c2（OH）21020時(shí)開始出現(xiàn)沉淀，當(dāng)c（Cu2）0.02mol/L，c（OH）109 mol/L，c（H）105 mol/L，溶液的

13、pH5，即當(dāng)溶液的PH大于5時(shí)可析出Cu（OH）2沉淀。（2）要使銅離子濃度降至原來的千分之一，則：c（Cu2）2104 mol/L，c（OH）108mol/L，c（H）106 mol/L，溶液的pH6答案：（1）pH5（2）pH6 【模擬試題】（答題時(shí)間：40分鐘）1、下列化學(xué)原理的應(yīng)用，主要用沉淀溶解平衡原理來解釋的是：熱純堿溶液洗滌油漬的能力強(qiáng)；誤將鋇鹽BaCl2、Ba（NO3）2等當(dāng)作食鹽食用時(shí)，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒；溶洞、珊瑚的形成；碳酸鋇不能做“鋇餐”而硫酸鋇則能；泡沫滅火器滅火的原理A. B. C. D. 2、下列敘述正確的是：A. 碳酸鈣在水中的溶解度很小，其溶液

14、的導(dǎo)電性很弱，所以碳酸鈣是弱電解質(zhì)B. 碳酸鈣在水中的溶解度雖然小，但其溶解的部分全部電離，所以碳酸鈣是強(qiáng)電解質(zhì)C. 碳酸鈣不溶于水，只有在熔化狀態(tài)下才是強(qiáng)電解質(zhì)D. SO3和氯氣的水溶液都能很好地導(dǎo)電，所以它們不僅是電解質(zhì)，而且是強(qiáng)電解質(zhì)3、下列說法中正確的是A. 硫酸鋇放入水中不導(dǎo)電，所以硫酸鋇是非電解質(zhì)B. 物質(zhì)溶于水達(dá)到飽和時(shí)，溶解過程就停止了C. 絕對(duì)不溶解的物質(zhì)是不存在的D. 某離子被沉淀完全是指該離子在溶液中的濃度為04、下列對(duì)于石灰?guī)r溶洞的鐘乳石的成因解釋正確的是A. 石灰?guī)r溶洞是在火山噴發(fā)時(shí)形成的B. 是空氣中的CO2和H2O溶解了碳酸鈣生成了Ca（HCO3）2溶液，然后分解

15、生成碳酸鈣而成C. 是空氣中的CO2與土壤中的鈣離子結(jié)合生成碳酸鈣，經(jīng)千萬年而形成鐘乳石D. 石灰?guī)r洞中的鐘乳石是和地球同時(shí)產(chǎn)生的5、在含有濃度均為0.01mol L1的Cl、Br、I離子的溶液中，緩慢且少量的加入AgNO3稀溶液，結(jié)合溶解度判斷析出三種沉淀的先后順序是： A. AgCl、AgBr、AgI B. AgI、 AgBr、 AgCl C. AgBr、AgCl、AgI D. 三種沉淀同時(shí)析出6、要使工業(yè)廢水中的重金屬Pb2離子沉淀，可用硫酸鹽、碳酸鹽、硫化物等作沉淀劑，已知Pb2離子與這些離子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.031041.8110

16、71.841014由上述數(shù)據(jù)可知，選用的沉淀劑最好為： A. 硫化物 B. 硫酸鹽 C. 碳酸鹽 D. 以上沉淀劑均可7、在一定溫度下，氯化銀在水中存在如下沉淀溶解平衡：AgCl（s）Ag（aq）Cl（aq），若把AgCl分別放入100mL0.1mol/LNa2SO4溶液中；100mL0.1mol/L NaCl溶液中；100mL0.1mol/L AlCl3溶液中；100mL0.1mol/L MgCl2溶液中。攪拌后在相同的溫度下Ag濃度由大到小的順序是：A. B. C. D. 8、工業(yè)廢水中常含有Cu2、Cd2、Pb2等重金屬離子，可通過加入過量的難溶電解質(zhì)FeS、MnS，使這些重金屬離子形成

17、硫化物沉淀除去。根據(jù)以上事實(shí)，可推知FeS、MnS具有的相關(guān)性質(zhì)是：A. 在水中的溶解能力大于CuS、CdS、PbSB. 在水中的溶解能力小于CuS、CdS、PbSC. 在水中的溶解能力與CuS、CdS、PbS相同D. 二者均具有較強(qiáng)的吸附性9、當(dāng)氫氧化鎂固體在水中達(dá)到溶解平衡時(shí)：Mg（OH）2 （s）Mg2（aq）2OH（aq），為使Mg（OH）2固體的量減少，須加入少量的A. NH4NO3 B. NaOH C. MgSO4 D. NaHSO410、將SO2通入BaCl2溶液至飽和未見沉淀，繼續(xù)通入另一種氣體仍無沉淀，通入的氣體可能是A. CO2 B. NH3 C. NO2 D. H2S11

18、、下列關(guān)于沉淀溶解平衡的說法錯(cuò)誤的是A. 難溶電解質(zhì)在水中存在沉淀溶解平衡，且是一種動(dòng)態(tài)平衡B. Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，而與沉淀的量和溶液中的離子濃度無關(guān)C. Ksp反映了物質(zhì)在水中的溶解能力，可直接根據(jù)Ksp的數(shù)值大小比較電解質(zhì)在水中的溶解能力大小D. 可通過Qc和Ksp的相對(duì)大小，來判斷沉淀溶解平衡的移動(dòng)方向12、25時(shí)，在含有大量的PbI2的飽和溶液中存在平衡：PbI2 （s）Pb2（aq）2I（aq）加入KI溶液，下列說法中正確的是A. 溶液中Pb2和I濃度都增大 B. 溶度積常數(shù)Ksp增大C. 沉淀溶解平衡向左移動(dòng) D. 離子積Qc增大13、牙齒表面由一層硬的組成為Ca5（PO4）3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：Ca5（PO4）3OH （s）5Ca2（aq）3PO43（aq） OH（aq）；。（1）進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是：；（2）已知Ca5（PO4）3F的Ksp2.81061，比Ca5（PO4）3OH質(zhì)地更堅(jiān)固。請(qǐng)用離子方程式表示及用簡(jiǎn)要的文字解釋，當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因：；（3）根據(jù)以上原理，請(qǐng)你提出一種其他促進(jìn)礦化的方法：；