新教材2023-2024學(xué)年高中化學(xué)第3章物質(zhì)在水溶液中的行為第3節(jié)沉淀溶解平衡課件魯科版選擇性必修1

第3章物質(zhì)在水溶液中的行為第3節(jié)沉淀溶解平衡素養(yǎng)目標(biāo)1.知道難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡及其影響因素以及沉淀溶解平衡的移動,能多角度、動態(tài)地分析難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡,培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.知道溶度積的意義,建立根據(jù)溶度積和離子積的大小關(guān)系判斷反應(yīng)進行方向的思維模型,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的化學(xué)核心素養(yǎng)。3.學(xué)會用沉淀溶解平衡的移動解決生產(chǎn)、生活中的實際問題,并設(shè)計實驗探究方案,進行沉淀轉(zhuǎn)化等實驗探究,提高科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)?；A(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)重難探究?能力素養(yǎng)全提升目錄索引

基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)必備知識一、沉淀溶解平衡與溶度積1.沉淀溶解平衡(1)定義。在一定條件下,難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液,沉淀溶解的速率與離子沉淀的速率相等的平衡狀態(tài)。(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。

(4)沉淀溶解平衡的影響因素。

內(nèi)因溶質(zhì)本身的性質(zhì)。同是微溶物質(zhì),溶解度差別也很大;易溶物質(zhì)只要是飽和溶液也存在溶解平衡外因溫度升高溫度,多數(shù)平衡向溶解方向移動;少數(shù)平衡向生成沉淀的方向移動,如Ca(OH)2的溶解平衡濃度加水稀釋,平衡向溶解的方向移動相同離子向平衡體系中加入相同的離子,平衡向生成沉淀的方向移動其他向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶的物質(zhì)或氣體的離子時,平衡向溶解的方向移動2.沉淀溶解平衡常數(shù)——溶度積(1)定義:在一定條件下,難溶物的飽和溶液中存在沉淀溶解平衡,其平衡常數(shù)叫作溶度積常數(shù)或溶度積,通常用Ksp表示。(2)表達式。沉淀溶解平衡方程式中各物質(zhì)要標(biāo)明聚集狀態(tài)

(3)意義。溶度積(Ksp)反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解程度。對于相同類型的難溶電解質(zhì),Ksp的數(shù)值越大,電解質(zhì)在水中的溶解程度越高。(4)影響因素。Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān),與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關(guān)。二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1.沉淀的溶解與生成(1)原理。通過改變條件使溶解平衡移動,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)判斷。對于難溶電解質(zhì)的溶解過程AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),其濃度商Q=cm(An+)·cn(Bm-),通過比較Q和Ksp的相對大小,可以判斷沉淀的溶解與生成。①Q(mào)>Ksp時,溶液過飽和,有沉淀析出,直至Q=Ksp,達到新的沉淀溶解平衡。②Q=Ksp時,溶液飽和,沉淀溶解與生成處于平衡狀態(tài)。③Q<Ksp時,溶液未飽和,若加入過量難溶電解質(zhì),則會部分溶解,直至溶液飽和。(3)應(yīng)用。①利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。②用來解釋某些生活現(xiàn)象。如溶洞中石筍、鐘乳石的形成,所涉及的化學(xué)反應(yīng)有:CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2==CaCO3↓+CO2↑+H2O。2.沉淀的轉(zhuǎn)化(1)實質(zhì)。實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。(2)特點。一般地,溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀。兩種難溶物的溶解能力差別越大,越容易轉(zhuǎn)化。(3)沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用。①除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等離子,常用FeS等難溶物作為沉淀劑,其中除去Cu2+的離子方程式為FeS(s)+Cu2+(aq)==CuS(s)+Fe2+(aq)。②硬水中的Mg(HCO3)2煮沸時分解為MgCO3,繼續(xù)煮沸過程中,MgCO3轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2。③鍋爐除水垢(含有CaSO4):向鍋爐中加入Na2CO3溶液,發(fā)生的反應(yīng)為CaSO4+Na2CO3==CaCO3+Na2SO4,然后再加入鹽酸發(fā)生反應(yīng),CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑。④自然界中礦物的轉(zhuǎn)化:原生銅的硫化物經(jīng)氧化等作用轉(zhuǎn)化為CuSO4溶液,然后利用ZnS、PbS等沉淀劑將Cu2+轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS沉淀,發(fā)生的反應(yīng)為CuSO4+ZnS==CuS+ZnSO4,CuSO4+PbS==CuS+PbSO4。【微思考】溶解度較小的沉淀易轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀,而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀轉(zhuǎn)化,這種認識對嗎?提示

不對。只要濃度商Q>Ksp,溶解度小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化為溶解度大的沉淀。自我檢測判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)沉淀溶解達到平衡時,溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等,且保持不變。(

)(2)室溫下,AgCl在水中的溶解度小于在食鹽水中的溶解度。(

)(3)BaSO4在相同物質(zhì)的量濃度的硫酸鈉和硫酸鋁溶液中的溶解度相同。(

)(4)升高溫度,沉淀溶解平衡一定正向移動。(

)(5)為減少洗滌過程中固體的損耗,最好選用稀鹽酸代替H2O來洗滌AgCl沉淀。(

)××××√(6)向一定量的飽和NaOH溶液中加入少量Na2O固體,恢復(fù)到原來溫度時,溶液中的Na+總數(shù)不變。(

)(7)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)與AgCl==Ag++Cl-兩式表示的意義相同。(

)××重難探究?能力素養(yǎng)全提升探究一影響沉淀溶解平衡的因素1.向含BaCO3固體的飽和溶液中逐漸滴入鹽酸有什么現(xiàn)象?試從平衡移動的角度分析。2.除去溶液中的,選擇鈣鹽還是鋇鹽?為什么?提示

根據(jù)CaSO4微溶于水,BaSO4難溶于水,除去

時,應(yīng)選擇鋇鹽,因為鋇鹽可使

沉淀的更完全。問題探究3.向澄清的PbI2飽和溶液中滴入KI溶液,有什么現(xiàn)象?試從平衡移動的角度分析。提示

上層澄清溶液又生成黃色沉淀。PbI2飽和溶液中存在平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),滴入KI溶液,溶液中I-濃度增大。Q>Ksp,平衡逆向移動,因此又有PbI2黃色沉淀生成。歸納拓展1.已知沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),當(dāng)條件改變時,對該沉淀溶解平衡的影響如下表。改變條件平衡移動方向c平(Mg2+)c平(OH-)加少量水向右不變不變升溫向右增大增大加MgCl2(s)向左增大減小加鹽酸向右增大減小加NaOH(s)向左減小增大2.影響沉淀溶解平衡的因素(1)內(nèi)因:難溶電解質(zhì)的性質(zhì)。絕對不溶的物質(zhì)是沒有的;同樣是微溶物質(zhì),溶解度差別也很大;易溶電解質(zhì)只要是飽和溶液也存在溶解平衡。(2)外因:①濃度。加水時平衡向溶解的方向移動。②溫度。升溫時多數(shù)平衡向溶解方向移動;少數(shù)平衡向生成沉淀的方向移動,如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。③同離子效應(yīng)。向平衡體系中加入相同的離子,使平衡向生成沉淀的方向移動。④其他。向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶的物質(zhì)或氣體的離子時,平衡向溶解的方向移動。應(yīng)用體驗1.將一定量的Ca(OH)2固體加入蒸餾水中,一段時間后達到沉淀溶解平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列說法正確的是(

)A.恒溫下向溶液中加CaO,溶液的pH升高B.給溶液加熱,溶液的pH升高C.恒溫時向溶液中加CaO后,溶液中的n(OH-)減小D.向溶液中加入少量的NaOH固體,Ca(OH)2固體的質(zhì)量不變C解析

由于溫度不變,故Ca(OH)2的濃度不變,A錯誤;升溫時,由于Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小,c(OH-)減小,故溶液pH降低,B錯誤;恒溫時加入CaO后會消耗一部分水,導(dǎo)致溶劑減少,故溶液中n(OH-)減小,C正確;加入NaOH固體,溶解平衡左移,Ca(OH)2固體的質(zhì)量增加,D錯誤。2.25℃時,在含有大量PbI2的飽和溶液中存在著沉淀溶解平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),向該飽和溶液中加入KI溶液,下列說法正確的是(

)A.溶液中Pb2+和I-的濃度都增大B.溶度積常數(shù)Ksp增大C.沉淀溶解平衡向右移動D.溶液中Pb2+的濃度減小D解析加入KI溶液時,溶液中I-的濃度增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移動,因此溶液中Pb2+的濃度減小,但由于溶液的溫度未發(fā)生改變,故PbI2的溶度積常數(shù)Ksp不變。3.實驗:①0.1mol·L-1AgNO3溶液和0.1mol·L-1NaCl溶液等體積混合得到濁液a,過濾得到濾液b和白色沉淀c;②向濾液b中滴加0.1mol·L-1KI溶液,出現(xiàn)渾濁;③向沉淀c中滴加0.1mol·L-1KI溶液,沉淀變?yōu)辄S色。下列分析不正確的是(

)A.濁液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)B.濾液b中不含有Ag+C.③中顏色變化說明AgCl轉(zhuǎn)化為AgID.實驗可以證明AgI比AgCl更難溶B解析

濁液a中含有AgCl,存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq),故A正確;濾液b為AgCl的飽和溶液,存在Ag+,故B錯誤;向AgCl中滴加0.1

mol·L-1

KI溶液,白色AgCl沉淀變?yōu)辄S色AgI沉淀,故C正確;向AgCl中滴加0.1

mol·L-1

KI溶液,白色AgCl沉淀變?yōu)辄S色AgI沉淀,實驗證明AgI比AgCl更難溶,故D正確。探究二溶度積的意義及應(yīng)用溶度積的應(yīng)用及有關(guān)計算技巧(1)溶度積的應(yīng)用。①利用溶度積判斷沉淀的生成、溶解及轉(zhuǎn)化。利用溶度積(Ksp)與濃度商(Q)的相對大小,可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成、溶解或轉(zhuǎn)化。Q>Ksp,溶液中的離子生成沉淀,直至離子生成沉淀與沉淀溶解達到平衡狀態(tài)。Q=Ksp,離子生成沉淀與沉淀溶解處于平衡狀態(tài)。Q<Ksp,若體系中有足量的固體存在,則固體溶解,直至沉淀溶解與離子生成沉淀達到平衡狀態(tài)。②判斷沉淀的產(chǎn)生順序。兩溶液混合是否會產(chǎn)生沉淀或同一溶液中可能會產(chǎn)生多種沉淀時,判斷產(chǎn)生沉淀先后順序的問題,均可利用溶度積的計算公式及濃度商與溶度積的關(guān)系加以判斷。(2)溶度積的有關(guān)計算。①根據(jù)溶度積求溶液中離子的濃度。a.如Ksp=amol2·L-2的飽和AgCl溶液中:c平(Ag+)=mol·L-1。b.如某溫度下AgCl的Ksp=b

mol2·L-2,在0.1mol·L-1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體(忽略溶液體積的變化),達到平衡后c平(Ag+)=10b

mol·L-1。②利用Ksp計算難溶物質(zhì)的溶解度。一定溫度下,若已知難溶物質(zhì)的Ksp,可以根據(jù)Ksp的表達式換算為該物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。由于溶液極稀,密度可視為水的密度,然后進一步計算出100g溶液中溶解的難溶物的質(zhì)量,即為該物質(zhì)的溶解度。應(yīng)用體驗視角1溶度積的意義1.某溫度下向含AgCl固體的AgCl飽和溶液中加入少量稀鹽酸,下列說法正確的是(

)A.AgCl的溶解度、Ksp均減小B.AgCl的溶解度、Ksp均不變C.AgCl的溶解度減小,Ksp不變D.AgCl的溶解度不變,Ksp減小C解析

向含AgCl固體的AgCl飽和溶液中滴加鹽酸,使溶液中的Cl-濃度增大,因同離子效應(yīng)使AgCl溶解平衡逆向移動,故AgCl溶解度減小,但溫度不變,故Ksp保持不變,C項正確。2.絢麗多彩的無機顏料的應(yīng)用曾創(chuàng)造了古代繪畫和彩陶的輝煌。硫化鎘(CdS)是一種難溶于水的黃色顏料,其在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.圖中a和b分別為T1、T2溫度下CdS在水中的達到沉淀溶解平衡時離子的濃度B.圖中各點對應(yīng)的Ksp的關(guān)系為:Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)C.向m點的溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成由m沿mpn線向p方向移動D.溫度降低時,q點的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動

B解析

CdS在水中存在沉淀溶解平衡:CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq),電離出的S2-的濃度與Cd2+的濃度相同,A項正確;沉淀溶解平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度相同,Ksp相同,所以m、p、n三點的Ksp相同,B項錯誤;在T1溫度下,向m點的溶液中加入少量Na2S固體,S2-濃度增大,但由于Ksp不變,所以Cd2+濃度必然減小,因此溶液組成由m沿mpn線向p方向移動,C項正確;溫度降低,CdS的Ksp減小,但S2-的濃度與Cd2+濃度仍然相等,所以q點的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動,D項正確。規(guī)律方法

(1)溶解平衡曲線類似于溶解度曲線,曲線上任一點都表示飽和溶液,曲線上方的任一點均表示過飽和溶液,此時有沉淀析出,曲線下方的任一點均表示不飽和溶液。(2)從圖像上平衡點找到數(shù)據(jù),根據(jù)Ksp的表達式計算得出Ksp的值。(3)比較溶液的Q與Ksp的大小,判斷溶液中有無沉淀析出。(4)涉及Q的計算時,所代入的離子濃度一定是混合溶液中的離子濃度,因此計算離子濃度時,所代入的溶液體積也必須是混合溶液的體積。3.已知25℃時,AgCl的溶度積Ksp=1.8×10-10mol2·L-2。則下列說法正確的是(

)A.向飽和AgCl水溶液中加入鹽酸,Ksp變大B.AgNO3溶液與NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c平(Ag+)=c平(Cl-)C.溫度一定時,當(dāng)AgCl溶液中c平(Ag+)·c平(Cl-)=Ksp時,此溶液中必有AgCl沉淀析出D.將AgCl加入到較濃的KI溶液中,部分AgCl轉(zhuǎn)化為AgI,因為AgCl的溶解度大于AgID解析

Ksp只與溫度有關(guān),A項不正確;B項混合后可能有Ag+或Cl-剩余,因此不一定有c平(Ag+)=c平(Cl-);C項Q=Ksp時可能恰好達到飽和狀態(tài),沒有AgCl沉淀析出;D項符合沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律。D5.已知T

℃時,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示,向100mL該條件下的CaSO4飽和溶液中加入400mL0.01mol·L-1的Na2SO4溶液,針對此過程的下列敘述正確的是(

)D6.某溫度時,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是(

)A.加入Na2SO4固體可以使溶液由a點變到b點B.通過蒸發(fā)可以使溶液由d點變到c點C.d點無BaSO4沉淀生成D.a點對應(yīng)的Ksp大于c點對應(yīng)的KspC解析

A項,溫度不變,加入Na2SO4固體會導(dǎo)致沉淀溶解平衡向左移動,但兩離子濃度的乘積不變,仍在曲線上,不會由a點變到b點;B項,通過蒸發(fā),水量減小,Ba2+和

濃度都增大,不可能由d點變到c點;C項,d點還沒有形成飽和溶液,因此無BaSO4沉淀生成;D項,溫度不變,a點與c點的Ksp相等。7.(1)已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2·L-2,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9mol2·L-2,某同學(xué)設(shè)想用下列流程得到BaCl2溶液:則過程①的離子方程式為

,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

。

(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3溶液和KBr溶液,當(dāng)兩種沉淀共存時,

≈

。[Ksp(AgBr)=5.0×10-13mol2·L-2,Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2·L-2]

0.022.8×10-3探究三沉淀溶解平衡的應(yīng)用問題探究難溶性鋇鹽轉(zhuǎn)化的實驗探究重晶石(主要成分為BaSO4)是制備鋇的化合物的重要原料,由重晶石制備BaCl2的大致流程如圖。1.由重晶石轉(zhuǎn)化為BaCO3時,所加試劑a應(yīng)是什么物質(zhì)?該步轉(zhuǎn)化為什么能夠?qū)崿F(xiàn)?2.由BaCO3轉(zhuǎn)化為BaCl2的過程中,所加入的試劑b應(yīng)是什么試劑?操作②所指的是哪種具體操作?提示

BaCO3+2HCl==BaCl2+CO2↑+H2O,所以試劑b為稀鹽酸。從BaCl2溶液中獲得BaCl2固體可采用蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的操作。歸納拓展1.沉淀溶解的方法加入適當(dāng)?shù)脑噭?當(dāng)Q<Ksp時就會使沉淀溶解,常用的方法有:(1)酸堿溶解法:加入酸或堿與沉淀溶解平衡體系中的相應(yīng)離子反應(yīng),降低離子濃度,使平衡向溶解的方向移動,本法適用于溶解氫氧化物,弱酸或弱堿鹽等難溶物質(zhì)。(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)使難溶物的離子濃度降低,使平衡向溶解的方向移動,本法適用于具有較強氧化性或還原性的難溶物質(zhì)。2.沉淀生成的方法欲使某物質(zhì)從溶液中析出,必須使溶液中離子的濃度商大于溶度積,即Q>Ksp,常用的方法有:(1)調(diào)節(jié)pH法:例如除去CuSO4溶液中的少量Fe3+,可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,調(diào)節(jié)pH至3~4,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。(2)加沉淀劑法:如誤食可溶性鋇后,可用Na2SO4解毒,離子方程式為Ba2++==BaSO4↓;除去食鹽溶液中的MgCl2,可加入少量的NaOH,離子方程式為Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓;除去溶液中的Cu2+、Hg2+,可加入Na2S或H2S作為沉淀劑。3.生成沉淀時沉淀劑選擇的原則(1)使生成沉淀的反應(yīng)進行得越完全越好(或沉淀離子形成沉淀的Ksp盡可能小)。(2)不能影響其他離子的存在,由沉淀劑引入溶液的雜質(zhì)離子要便于除去或不引入新的雜質(zhì)離子?！疚Ⅻc撥】加入沉淀劑,使Q>Ksp從而析出沉淀,這也是分離、除雜常用的方法(1)利用生成沉淀分離或除去某種離子,首先要使生成沉淀的反應(yīng)能夠發(fā)生;其次是沉淀生成的反應(yīng)進行得越完全越好。(2)不可能使要除去的離子全部通過沉淀除去,即使加入了過量的沉淀劑,一般認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5

mol·L-1時即為沉淀完全。應(yīng)用體驗視角1沉淀的溶解與生成C2.工業(yè)上通常以MnO2為原料制得MnCl2溶液,通過添加過量難溶電解質(zhì)MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金屬離子形成硫化物沉淀,經(jīng)過濾除去包括MnS在內(nèi)的沉淀,再經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶等操作,可得純凈的