第四單元沉淀溶解平衡

第四單元沉淀溶解平衡桐鄉(xiāng)高級中學(xué)張錦松按照溶解度的大小，可分為：〉10g易溶：1g—10g可溶：0.01g—1g微溶：<0.01g難溶：思考：我們常說的沉淀，是不是一點都不溶？回憶：書上P81頁活動與探究：1、將少量的PbI2固體溶于水，有什么現(xiàn)象？有不溶物。2、取上層清液，加入AgNO3溶液有什么現(xiàn)象？說明了什么？有黃色沉淀。說明了PbI2在水中有一定的溶解度，盡管是沉淀但也有一定的溶解度。盡管PbI2固體難溶于水，但仍有部分Pb2+和I-離開固體表面進入溶液，同時進入溶液的Pb2+和I-又會在固體表面沉淀下來，當(dāng)這兩個過程速率相等時，Pb2+和I-的沉淀與PbI2固體的溶解達到平衡狀態(tài)即達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-

結(jié)論：絕對不溶

的物質(zhì)是沒有的溶解度（S）：

在一定溫度下，某物質(zhì)在100g溶劑里達到飽和狀態(tài)時所溶解的質(zhì)量。實驗過程現(xiàn)象解釋與結(jié)論AgNO3溶液+NaCl溶液取上層清液適量，滴加少量KI溶液白色沉淀黃色沉淀Ag++Cl-=AgClAg++I-=AgI飽和NaCl溶液形狀不規(guī)則的NaCl固體形狀規(guī)則的NaCl固體一晝夜后觀察發(fā)現(xiàn)：固體變?yōu)橐?guī)則的立方體；質(zhì)量并未發(fā)生改變思考：得到什么啟示？活動與探究：一、沉淀溶解平衡1、概念：在一定的溫度下，當(dāng)沉淀溶解的速率和沉淀生成速率相等注意：飽和溶液2、表示方法：AgCl（S）Ag+(aq)+Cl-(aq)3、意義：不表示電離平衡

表示：一方面：少量的Ag+和Cl-脫離AgCl表面進入水中，另一方面：溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面的陰、陽離子的吸引回到AgCl的表面練習(xí)：分別書寫下列物質(zhì)的電離方程式和沉淀溶解平衡方程式電離方程式沉淀溶解平衡方程式BaSO4CaCO3Al(OH)34、沉淀溶解平衡的特征：等：定：動：變：達到沉淀溶解平衡，沉淀溶解速率與沉淀的形成的速率相等達到沉淀溶解平衡，溶質(zhì)離子濃度保持不變動態(tài)平衡，達到沉淀溶解平衡，沉淀的生成與溶解仍在進行，其速率相等沉淀溶解平衡是在一定條件下建立起來的，當(dāng)條件改變，會建立新的平衡5、影響沉淀溶解平衡的因素：（1）內(nèi)因（決定因素）：溶質(zhì)本身的性質(zhì)（2）外因：溫度：溫度越高，一般來說溶解度越大。同離子效應(yīng)：向生成沉淀方向移動?？梢杂没瘜W(xué)平衡的有關(guān)知識來解決。濃度：加水，KSP不變，向沉淀溶解方向移動。討論：對于平衡AgCl（S）Ag+(aq)+Cl-(aq)

若改變條件，對其有何影響改變條件平衡移動方向C（Ag+）C（Cl-）升溫加水加AgCl（s）加NaCl（s）加NaI（s）加AgNO3(s)加NH3·H2O→↑↑→不變不變不移動不變不變←↓↑→↓↑←↑↓→↓↑二、溶度積常數(shù)（簡稱溶度積）1、表示：

2、意義：Ksp的大小反映了物質(zhì)在水中的溶解能力。Ksp越大，其溶解能力越強。

3、特點：一定溫度下，為一常數(shù)

4、單位：不一定。AmBn（S）mAn+（aq）+nBm-（aq）Ksp=cm（An+）cn（Bm-）寫出AgCl（s）Ag++Cl-的平衡常數(shù)表達式練習(xí)：溶度積常數(shù)或溶度積(Ksp)：難溶固體在溶液中達到沉淀溶解平衡狀態(tài)時，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常數(shù)這個常數(shù)稱之為溶度積常數(shù)簡稱為溶度積，用Ksp表示。例如：PbI2(s)Pb2++2I-

25℃時，Ksp=c（Pb2+）c（I-）2=7.1×10-9mol3L-3溶度積(Ksp)的性質(zhì)

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,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。自學(xué)書上P82頁表3-14：從中可以得出什么結(jié)論？KSP與溶解度之間可以相互換算。KSP與越小則溶解度也越小。每個物質(zhì)都有一個溶度積常數(shù)。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)>AgBr>AgI有關(guān)計算(1).利用溶度積計算某種離子的濃度例1:25℃時，Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3求PbI2的飽和溶液中的c（Pb2+）和c（I-）.練1:25℃時，Ksp(AgBr)=5.0×10-10mol2L-2求AgBr的飽和溶液中的c（Ag+）和c（Br-）.(2).溶度積Ksp與難溶電解質(zhì)的溶解度的有關(guān)換算例2:25℃時Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3求PbI2的飽和溶液中PbI2的溶解度.（溶解度s指100g水中溶解溶質(zhì)的克數(shù)或g/L）。練習(xí)1:25℃時，Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3求Mg(OH)2的飽和溶液中的溶解度。練習(xí)2:25℃時Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3

、Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2,通過計算比較Mg(OH)2、AgCl的飽和溶液中溶解度的大小.例4:已知常溫下，Mg(OH)2在水中的溶解度為6.38×10-3g/L,求Mg(OH)2飽和溶液中的溶度積Ksp。(2)求Mg(OH)2飽和溶液中的pH和[OH-](3)求Mg(OH)2在0.001mol/L的NaOH溶液中的溶解度。(4)求Mg(OH)2在0.001mol/L的MgCl2溶液中的溶解度。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時是過飽和溶液，離子生成沉淀即反應(yīng)向生成沉淀方向進行，直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。(2).當(dāng)Qc=Ksp時是飽和溶液，已達到沉淀溶解平衡狀態(tài)。(3).當(dāng)Qc<Ksp時是不飽和溶液，沉淀溶解即反應(yīng)向沉淀溶解的方向進行，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。認識1：生成沉淀的離子反應(yīng)之所以能夠發(fā)生，在于生成物的溶解度很小。認識2：溶解度小于0.01g的電解質(zhì)稱為難溶電解質(zhì)，溶解度盡管很小，但不會為0。認識3：殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol·L－1,就認為反應(yīng)完全了。（1）沉淀的溶解思考：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(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸會與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，使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。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”。BaCO3(s)

等難溶鹽溶解在強酸溶液中:BaCO3(s)

+2H+=CO2+H2O+Ba2+CaCO3(s)+2H+=CO2+H2O+Ca2+ZnS(s)+2H+=Zn2++H2S難溶于水的氫氧化物溶解在酸中：Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2++2H2OFe(OH)3(s)

+3H+=Fe3++3H2OMg(OH)2(s)溶解在氯化銨等酸性的鹽溶液中:Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3思考2：如要除去廢水中的硫酸根離子，你選擇加入鈣鹽還是鋇鹽？為什么？難溶物CaSO4BaSO4溶解度/g2.1×10－12.4×10－42、沉淀的生成（1）原則：生成沉淀的反應(yīng)能發(fā)生，且進行得越完全越好。（2）意義：在物質(zhì)的檢驗、提純及工廠廢水的處理等方面有重要意義。（3）方法a、調(diào)pH如：工業(yè)原料氯化銨中混有氯化鐵，加氨水調(diào)pH值至7－8b、加沉淀劑：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀劑Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－＝HgS↓

c、同離子效應(yīng)法,例如硫酸鋇在硫酸中的溶解度比在純水中小。硫酸中硫酸根濃度大，使平衡左移有利于沉淀生成。d、氧化還原法例：已知Fe3+在PH=3到4之間開始沉淀，在PH7到8之間沉淀完全，而Fe2+,Cu2+在8到9之間開始沉淀11到12之間沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？先把Fe2+氧化成Fe3+，然后調(diào)PH至7到8使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，過濾除去沉淀。氧化劑可用：氯氣，雙氧水，氧氣等（不引入雜質(zhì)）調(diào)PH可用：氧化銅，碳酸銅等（不引入雜質(zhì)）氧化劑:硝酸.高錳酸鉀.氯氣.氧氣.雙氧水等調(diào)PH:氨水.氫氧化鈉.氧化銅.碳酸銅a、調(diào)pHb、加沉淀劑c、同離子效應(yīng)法d、氧化還原法沉淀生成的方法:【說明】(1)沉淀劑的選擇：要求除去溶液中的某種離子，又不能影響其他離子的存在，并且由沉淀劑引入溶液的雜質(zhì)離子還要便于除去。(2)形成沉淀和沉淀完全的條件：由于難溶電解質(zhì)溶解平衡的存在，在合理選用沉淀劑的同時，有時還要考慮溶液的pH和溫度的調(diào)控。(3)通過氧化還原反應(yīng)等方式改變某離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀〉碾y溶電解質(zhì)以便分離出去(2)沉淀的生成例1：將4×10-3molL-1的AgNO3溶液與4×10-3molL-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2解：只有當(dāng)Qc>Ksp時，離子才能生成沉淀。混合后：[Ag+]=2×10-3molL-1,[Cl-]=2×10-3molL-1Qc=[Ag+][Cl-]=2×10-3molL-1

×

2×10-3molL-1

=4.0×10-6mol2L-2>1.8×10-10mol2L-2Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀析出。練習(xí)：將4×10-3molL-1的Pb(NO3)2溶液與4×10-3molL-1的KI溶液等體積混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3解：Qc=[pb2+][I-]2=2×10-3molL-1

×(

2×10-3molL-1)2=8×10-9>Ksp(PbI2)所以有PbI2沉淀析出。例2.在1L含1.0×10-3molL-1的SO42-溶液中，注入0.01molBaCl2溶液（假設(shè)溶液體積不變）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=4×10-10

mol2L-2解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+過量，剩余的即[Ba2+]=0.01-0.001=0.009mol/L.[SO42-]=Ksp/[Ba2+]=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L)因為，剩余的即[SO42-]=1.2×10-8mol/L<1.0×10-5mol/L所以，SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。注意：當(dāng)剩余離子即平衡離子濃度≤10-5mol/L時，認為離子已沉淀完全或離子已有效除去。例.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去誤食的Ba2+?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2L-2解：5%的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.352mol/L,[Ba2+]=(1.1×10-10mol2L-2)/(0.352mol/L)=2.9×10-10molL-1

因為剩余的[Ba2+]<10-5mol/L所以有效除去了誤食的Ba2+。1.(1)已知常溫下，AgI在水中的溶解度為2.1×10-6g/L,求AgI飽和溶液中的溶度積Ksp。(Ksp=8.1×10-17mol2L-2)(2)求AgI在0.001mol/L的KI溶液中的溶解度。(8.1×10-14molL-1)(3)求AgI在0.001mol/L的AgNO3溶液中的溶解度。8.1×10-14molL-1

例1：在10mL1.0×10-3mol/L的MgSO4溶液中，有沉淀析出和沉淀析出完全時氫氧根離子濃度分別是多少？設(shè)體積不變。

已知Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3例2：在100mL溶液中，其中含有0.001mol的NaCl和0.001mol的K2CrO4,逐滴加入AgNO3溶液時，設(shè)溶液的體積不變，通過計算說明誰先沉淀？Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2

Ksp(Ag2CrO3)=1.1×10-12mol3L-32.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。實驗現(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沉淀會轉(zhuǎn)化成為黑色的CuS沉淀？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的溶解度遠小于ZnS的溶解度。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當(dāng)向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液時，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。(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)化的實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。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。練習(xí)：1.在10mL1.0×10-3mol/L的MnSO4溶液中，有沉淀析出和沉淀析出完全時，Mn2+沉淀完全的氫氧根離子濃度分別是多少？

已知Ksp(Mn(OH)2)=4.0×10-14mol3L-3例：在ZnS沉淀加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成？已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2?L-2解：ZnS沉淀中的硫離子濃度為：[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12(mol/L)Qc=[Cu2+][S2-]=1.0×10-3mol/L×1.26×10-12mol/L=1.26×10-15mol2?L-2因為：Qc(CuS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀會轉(zhuǎn)化為CuS沉淀(2).ZnS沉淀為什么轉(zhuǎn)化為CuS沉淀的定量計算利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，在工業(yè)廢水的處理過程中，常用FeS(s)MnS(s)等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。

Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2?L-2Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2?L-2Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2?L-2Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2?L-2練習(xí)：寫出FeS(s)與廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反應(yīng)離子方程式。FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Fe2+FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+

Cu2++MnS(s)=CuS(s)+Mn2+Cu2++H2S=CuS+2H+Cu2++S2-=CuSCu2++HS-=CuS+H+用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀劑都能除去工業(yè)廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。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：

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[Mg2+]的大小。MgCO3沉淀溶解平衡：MgCO3(s)Mg2++CO32-CO32-水解平衡：CO32-+H2OHCO3-+OH-因為Qc>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)2。因此硬水加熱后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3和MgCO3.洗滌水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋，CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2+H2O

Mg(OH)2+2CH3COOH==(CH3COO)2Mg+2H2O2、沉淀的溶解難溶于水的BaCO3沉淀可以溶于鹽酸中根據(jù)平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。實驗一、3只試管中分別取1mLMgCl2溶液，加入10滴NaOH溶液，再分別加入10滴鹽酸、氯化銨、蒸餾水，邊滴邊振蕩，觀察現(xiàn)象，解釋原因。滴加試劑鹽酸氯化銨溶液蒸餾水現(xiàn)象沉淀溶解沉淀溶解無明顯現(xiàn)象思考4.鍋爐水垢既會降低燃料的利用率，造成能源浪費，也會影響鍋爐的使用壽命，造成安全隱患，因此要定期清除。水垢中含有的Mg(OH)2沉淀如何清除？2.沉淀的溶解實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動常用方法：加酸、堿、鹽等實驗二、

1.取1mL鉻酸鉀溶液加5滴硝酸銀溶液，后滴加10滴氯化鈉溶液。

2.先取1mL氯化鈉溶液加5滴硝酸銀溶液，后滴加10滴鉻酸鉀溶液。

對比現(xiàn)象，得出結(jié)論。（以上溶液濃度均為0.1mol/L)難溶物AgClAg2CrO4溶解度/g1.5×10－42.8×10－33.沉淀的轉(zhuǎn)化實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動一般規(guī)律：溶解能力相對較強的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較弱的物質(zhì)。實驗三、沉淀的轉(zhuǎn)化實驗

1.一只試管中加2mL氯化鈉溶液，逐滴滴入5滴硝酸銀溶液，觀察現(xiàn)象

2.向1實驗試管中再滴入5滴碘化鉀溶液，觀察現(xiàn)象。

3.向2實驗試管中再滴入5滴硫化鈉溶液，觀察現(xiàn)象。難溶物AgClAgIAg2S溶解度/g1.5×10－42.1×10－71.3×10－16沉淀的轉(zhuǎn)化應(yīng)用：a.氟化物防治齲齒b.工業(yè)處理重晶石c.鍋爐除水垢齲齒和含氟牙膏（1）鈣、鱗在骨骼牙齒中的存在形式Ca5（PO4）3OH羥基磷灰石（2）存在的溶解平衡Ca5（PO4）3OH（S）5Ca2+（ag）+3PO43-（ag）

+OH-（ag）（3）吃糖為何會出現(xiàn)齲齒？沉淀溶解平衡理論（4）含氟牙膏的使用5Ca2++3PO43-+F-=Ca5（PO4）3F氟磷灰石更能抵抗酸的侵蝕,使牙齒更堅固注：氟過量會導(dǎo)致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量較高的地區(qū)的人，不宜使用含氟牙膏提示:糖在酶的作用下產(chǎn)生了一種有機弱酸牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護著，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH（s）5Ca2++3PO43-+OH-進食后，細菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是

。已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小、質(zhì)地更堅固。用離子方程表示當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因