3.3沉淀溶解平衡課件上學期高二化學選擇性必修1

(1)概念:在一定條件下,當難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時,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”——動態(tài)平衡。b.“等”——v溶解=v沉淀≠0。c.“定”——達到平衡時,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”——當改變影響平衡的條件時,沉淀溶解平衡將發(fā)生移動,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)表達式:當難溶電解質(zhì)AmBn溶于水形成飽和溶液時,存在沉淀溶解平衡:AmBn(s)

mAn+(aq)+nBm-(aq),其溶度積的表達式為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。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,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)應用①利用Ksp判斷沉淀的溶解與生成2.

沉淀溶解平衡的應用

②利用生成沉淀來達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,所涉及的化學反應為CaCO3+

CO2+H2O

Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2

CaCO3↓+H2O+CO2↑。(1)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。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)化的應用①鍋爐除水垢水垢中的CaSO4(s)

CaCO3(s)

Ca2+(aq)。有關(guān)化學方程式: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,當兩種沉淀的Ksp差別不大時

可以實現(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,沉淀溶解平衡一定向沉淀溶解的方向移動。這種說法正確嗎?提示升高溫度,沉淀溶解平衡向吸熱反應方向移動,但有些沉淀溶解時放熱。知識辨析()?()?()?4.當溶液中陰、陽離子濃度相等時,沉淀溶解達到平衡狀態(tài)。這種說法正確嗎?提示溶液中陰、陽離子濃度相等時,沉淀溶解不一定達到平衡狀態(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方向Ksp變化溫度升高溫度向吸熱方向移動,多數(shù)

為溶解方向多數(shù)增大降低溫度向放熱方向移動,多數(shù)

為生成沉淀方向多數(shù)減小加水向溶解方向移動不變加入相同離子向生成沉淀方向移動不變加入與體系中離子發(fā)生反應的離子向溶解方向移動不變?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,一段時間

后達到平衡: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,給溶液加熱,Ca(OH)2溶解度減小,平衡逆向移動,c(OH-)減小,pH減小,錯誤;B項,

恒溫下向溶液中加入CaO,發(fā)生反應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,錯誤;C項,向溶液中加入Na2CO3溶液,C

+Ca2+

CaCO3↓,平衡正向移動,Ca(OH)2固體減少,錯誤;D項,向溶液中加入少量的NaOH固體,c(OH-)增大,平衡逆向移動,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,達到平

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

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

=

。2.

溶度積計算的常見設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,當兩種沉淀共存時,

×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項正確;碳酸鋇能

溶于胃酸生成鋇離子,引起重金屬中毒,B項錯誤;向Na2CO3溶液中加入BaCl2和Na2SO4,當兩

種沉淀共存時

=

=

×10-2,C項正確;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,c(S

)=

=

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

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

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)。(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。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+。名師點撥

(1)對于沉淀的生成和溶解這兩個方向相反的過程,改變離子濃度,可以使反應

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:首先生成沉淀的反應能夠發(fā)生,其次沉淀生成

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

(

)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.該實驗可以證明AgI比AgSCN更難溶典例D思路點撥注意該實驗中反應物用量,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Ag+有剩余,加入KI溶液,剩余的Ag+與I-反應,有黃色

沉淀析出,不能證明AgI比AgSCN更難溶,故D錯誤。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點在曲線上,表示該條件下達到沉淀溶解平衡,可利用曲線上的點(如a、c點)的坐標來計算Ksp(BaSO4)。(2)b點在曲線的上方,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為陽離子濃度的負對數(shù),pR為

陰離子濃度的負對數(shù)。

(1)直線AB上的點:c(M2+)=c(R2-)。(2)溶度積:Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3)>Ksp(MnCO3)。(3)X點處對應的CaCO3溶液是過飽和溶液,會析出沉淀,對應的CaSO4溶液是不飽和溶液,若加入CaSO4,能繼續(xù)溶解CaSO4。(4)Y點與A點的Ksp相等,等于10-5mol2·L-2;Z點與C點的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思路點撥曲線上的點是該條件下達到沉淀溶解平衡的點,線上方或線下方的點的含義需

要根據(jù)縱、橫坐標的含義判斷。解析p(M2+)相等時,p(C

)越大,c(C

)