2018-2019学年高中化学 第3章 物质在水溶液中的行为 第3节 沉淀溶解平衡学案 鲁科版选修4.pdf

第第 3 3 节节沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡学习目标：1.了解沉淀溶解平衡的建立过程及特点。2.理解溶度积的概念，能用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解。(重点)3.能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成和转化进行分析，并能解释一些生活问题。(难点)自 主 预 习探 新 知1沉淀溶解平衡与溶度积(1)溶解平衡状态定义：在一定温度下的水溶液里，沉淀溶解速率和离子生成沉淀速率相等，固体的量和溶液中各离子浓度不再改变时的状态。表示方法：如 PbI2的沉淀溶解平衡可表示为PbI2(s)Pb(aq)2I(aq)。2特点：沉淀溶解平衡符合化学平衡的特点。“动”动态平衡。“等”离子生成沉淀速率和沉淀溶解速率相等。“定”沉淀的量及溶液中离子浓度保持不变。“变”条件改变，平衡发生移动。(2)溶度积定义：沉淀溶解平衡的平衡常数叫溶度积常数或溶度积，通常用符号Ksp来表示。表达式：当难溶强电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时，建立沉淀溶解平衡：AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)，其溶度积的表达式为KspAnmBmn。影响因素：Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量无关。意义：Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。当化学式表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强。微点拨：(1)溶液中离子浓度的变化只能使平衡发生移动，并不改变溶度积。(2)Ksp与溶解度(S)都可用来表示物质的溶解能力，但是Ksp小的物质溶解度不一定也小。2沉淀的溶解与生成(1)原理：通过改变条件使溶解平衡移动，最终使溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为溶液中的离子。(2)判断：在难溶电解质溶液中，当QKsp时，就会有沉淀生成。当QKsp时，处于平衡状态。当QKsp时，就会使沉淀溶解。(3)应用利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。1用来解释某些生活现象。如溶洞中石笋、钟乳石的形成，所涉及的化学反应有CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2=CaCO3H2OCO2。3沉淀的转化(1)实质：是沉淀溶解平衡的移动。(2)特点通常一种沉淀可以转化为另一种更难溶的沉淀。两种难溶物的溶解能力差别越大，越容易转化。(3)应用除去废水中的 Cu、Hg、Pb 等，常用 FeS、MnS 等难溶物作沉淀剂。如可用 FeS 等难溶杂质作为沉淀剂除去废水中的重金属离子Cu，沉淀转化反应为FeS(s)Cu(aq)=Fe(aq)CuS(s)。微点拨：沉淀转化虽然是利用的沉淀溶解平衡的移动，但是因为沉淀能够完全转化，所以反应方程式用“=”，不用“”。基础自测1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(1)当溶液中阴、阳离子浓度相等时，沉淀溶解达到平衡状态。()(2)外界条件发生变化，沉淀溶解平衡不一定发生移动。()(3)Ksp越大的难溶物其溶解能力越强。()(4)难溶物只能转化为溶解度更小的物质。()(5)加热时，沉淀溶解平衡一定向沉淀溶解的方向移动。()提示(1)溶液中阴、阳离子浓度相等时，沉淀溶解不一定达到平衡状态。(2)(3)同种类型的难溶电解质Ksp越小，溶解度越小。(4)当QKsp时，难溶物可以转化为溶解度更大的物质。(5)升高温度，沉淀溶解平衡向吸热方向移动，但有些沉淀溶解时放热，如 Ca(OH)2。2下列应用或现象主要体现的是沉淀溶解平衡原理的是()热纯碱溶液洗涤油污的能力强误将钡盐BaCl2、Ba(NO3)2当作食盐食用后，常用0.5%的 Na2SO4溶液解毒溶洞的形成碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能泡沫灭火器灭火ACBD全部222222A利用的是水解原理，利用两种离子水解的相互促进作用，体现的均是沉淀溶解平衡原理。23在含有 Mg(OH)2沉淀的饱和溶液中加入固体NH4Cl 后，则 Mg(OH)2沉淀()A溶解C不变B增多D无法判断Mg(aq)2OH2AMg(OH)2沉淀的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)(aq)，加入 NH4Cl 固体后，NH4OH=NH3H2O，使OH 减小，平衡正向移动。合 作 探 究攻 重 难外界条件对沉淀溶解平衡的影响探究影响 PbI2(s)Pb(aq)2I(aq)平衡的因素：2思考交流1利用勒夏特列原理，预测上述实验将观察到什么现象？提示上层清液滴入 KI 浓溶液后，有黄色沉淀产生。2若用氯水代替 KI 浓溶液，预测将观察到什么现象？提示黄色固体逐渐溶解。3已知在氯化银悬浊液中存在如下平衡：AgCl(s)分析外界条件对上述平衡的影响。加入物质盐酸AgNO3溶液NaCl 固体NaBr 固体氨水加热平衡移动方向_AgCl 溶解度_Ag _Ag(aq)Cl(aq)H0，试Cl _提示向左减小减小增大向左减小增大减小向左减小减小增大向右增大减小增大向右增大减小增大向右增大增大增大4沉淀溶解平衡移动时，沉淀的溶解度一定改变，沉淀的溶度积一定改变吗？提示不一定。溶解平衡受多种因素的影响，而溶度积只受温度的影响，只要温度不变，溶度积就不变。对点训练题组 1沉淀溶解平衡31下列对 AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)的理解正确的是()说明 AgCl 没有完全电离，AgCl 是弱电解质说明溶解的 AgCl 已完全电离，AgCl是强电解质说明 Cl 与 Ag 的反应不能完全进行说明 Cl 与 Ag 的反应可以完全进行ACBDAgCl(aq)=Ag(aq)B B关于沉淀溶解平衡的表达式，其完整的书写形式为AgCl(s)Cl(aq)，故对于难溶物质来说，是先溶解，再电离。教师备选在下列各种液体中，CaCO3的溶解度最大的是()AH2OCCaCl2溶液2BNa2CO3溶液D乙醇2A AB、C 项的溶液中分别含有 CO3和 Ca，均会抑制CaCO3的溶解，而 CaCO3在乙醇中是不溶的。2把足量熟石灰放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s)Ca(aq)2OH2(aq)。下列叙述不正确的是()A给溶液加热，溶液的pH 升高B恒温下向溶液中加入CaO，溶液的 pH 升高C向溶液中加入 Na2CO3溶液，Ca(OH)2固体增多D向溶液中加入少量的NaOH 固体，Ca(OH)2固体增多D DA 项，加热时 Ca(OH)2溶解度减小，平衡逆向移动，c(OH)减小，pH 减小；B 项，CaOH2O=Ca(OH)2，由于保持恒温，Ca(OH)2溶解度不变，c(OH)不变，因此 pH 不变；C项 CO3Ca=CaCO3，使平衡正向移动，Ca(OH)2固体减少；D 项，加入 NaOH 固体时，22c(OH)增大，平衡逆向移动，因此Ca(OH)2固体增多。影响沉淀溶解平衡的外界因素影响因素温度浓度升高温度降低温度加水加入相同离子加入与体系中离子发生反应的离子平衡移动方向向吸热方向移动，多数为溶解方向向放热方向移动，多数为沉淀方向向溶解方向移动向生成沉淀方向移动向溶解方向移动Ksp变化多数增大多数减小不变不变不变4题组 2溶度积常数及其应用3溶度积常数表达式符合KspA B 的是()AAgCl(s)BNa2SCAg2S(s)DPbI2(s)Ag(aq)Cl(aq)2Na S2Ag(aq)S(aq)Pb(aq)2I(aq)2A(aq)B(aq)。本题xy222x2yC C由表达式可知，对应的沉淀溶解平衡方程式为A2B(s)选 C。4已知：Ksp(AgCl)1.8107.710132210mol L，Ksp(AgI)1.5102216mol L，Ksp(AgBr)22mol L，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag 浓度大小顺序正确的是()【导学号：41722173】AAgClAgIAgBrCAgBrAgClAgIBAgClAgBrAgIDAgBrAgIAgClB B同类型的难溶电解质的Ksp值越大，其溶解性越强，由Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)Ksp(AgI)可知饱和溶液中Ag：AgClAgBrAgI。教师备选在难溶电解质 AB2的饱和溶解中，A xmolL，B ymolL，则Ksp(AB2)为()122A.xy mol L2Cxy mol LC CAB2的溶解平衡方程式为 AB2(s)233211Bxy mol LD4xy mol LA(aq)2B(aq)，结合溶度积的概念可知223322Ksp(AB2)A2B2xy2 mol3L3。沉淀溶解平衡的应用重晶石(主要成分为 BaSO4)是制备钡的化合物的重要原料，由重晶石制备BaCl2的大致流程如图。多次重复加入试剂a试剂b重晶石 BaCO3 BaCl2操作操作思考交流1由重晶石生成 BaCO3时，所加试剂 a 是什么物质？该步转化为什么能实现？提示试剂a是饱和 Na2CO3溶液。BaSO4(s)Na2CO3(aq)BaCO3(s)Na2SO4(aq)，5若要使 BaCO3形成沉淀，应使溶液中Ba CO3Ksp(BaCO3)。虽然 BaSO4溶液中Ba 很小，但可通过增大CO3来达到目的。2由 BaCO3 BaCl2转化过程中，试剂 b 是什么物质？操作具体指什么操作？提示试剂 b 为稀盐酸，BaCO32HCl=BaCl2CO2H2O。从 BaCl2溶液中获得 BaCl2固体可采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤的操作。3能否用 BaCO3代替 BaSO4用作钡餐？说明理由。提示不能。BaCO3(s)22222Ba(aq)CO3(aq)，在胃酸(盐酸)作用下，BaCO3沉淀溶22解平衡正向移动，生成 Ba 使人体中毒。4若误食 Ba(BaCl2等)引起重金属盐中毒，如何处理？提示尽快用 5.0%的 Na2SO4溶液洗胃，随后导泻使钡盐尽快排出。对点训练题组 1沉淀溶解平衡的应用1向 ZnSO4溶液中加入 Na2S 溶液，得到白色沉淀，然后向白色沉淀中滴加CuSO4溶液，发现沉淀变为黑色，则下列说法不正确的是()A白色沉淀为 ZnS，黑色沉淀为 CuSB上述现象说明 ZnS 的Ksp小于 CuS 的KspC利用该原理可实现一种沉淀转化为更难溶的沉淀D该过程破坏了 ZnS 的溶解平衡B B由题意可知 ZnS 转化为 CuS，则Ksp(ZnS)Ksp(CuS)。2要使工业废水中的重金属离子Pb 沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知 Pb 与某些离子形成的化合物的溶解度如下：化合物溶解度/gPbSO41.03104222PbCO31.81107PbS1.841014由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为()A硫化物C碳酸盐2B硫酸盐D以上沉淀剂均可A A要将 Pb 沉淀，就要使其形成溶解度较小的物质，由表中数据可知，PbS 的溶解度最小，故所用沉淀剂最好为硫化物。教师备选许多马路两旁的树干上都均匀地涂抹了石灰水。下列有关说法不正确的是()A饱和石灰水中加入生石灰，若温度不变，则溶液中Ca 的物质的量不变B饱和石灰水中加入生石灰，若温度不变，则pH 不变C升高饱和石灰水的温度时，Ca(OH)2的溶度积常数Ksp减小D石灰水显碱性，能使蛋白质变性，所以有防治树木病虫害的作用62A A饱和石灰水中加入生石灰，若温度不变，则所得溶液还是饱和溶液，各离子浓度不变，但是生石灰与水反应，使溶剂的质量减小，溶液中Ca 的物质的量减小，故 A 项错误，B 项正确；升高温度，Ca(OH)2的溶解度降低，Ksp减小，C 项正确；石灰水显碱性，能使蛋白质变性，D 项正确。题组 2沉淀溶解平衡曲线及应用3某温度时，AgCl(s)列说法正确的是()Ag(aq)Cl(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下2A加入 AgNO3可以使溶液由c点变到d点B加入固体 NaCl，则 AgCl 的溶解度减小，Ksp也减小Cd点有 AgCl 沉淀生成Da点对应的Ksp小于b点对应的KspC CA 项，加入 AgNO3，Cl 减小，溶液在溶解平衡曲线上移动，不能由c点变到d点；B 项，虽然 AgCl 的溶解度减小，但Ksp不改变；C 项，d点时，Ag Cl Ksp，即有沉淀生成；D 项，a、b两点温度相同，即对应的Ksp相等。4硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，下列说法正确的是()【导学号：41722174】A温度一定时，Ksp(SrSO4)随SO4的增大而减小B三个不同温度下，313 K 时Ksp(SrSO4)最大C283 K 时，图中 a 点对应的溶液是饱和溶液D283 K 时的饱和 SrSO4溶液升温到 363 K 后变为不饱和溶液B B温度一定时，Ksp(SrSO4)不变，A 项错误；由图可知，313 K 时Sr SO4最大，即Ksp最大，B 项正确；283 K 时，a 点溶液的Sr 小于平衡时的Sr，故溶液未达到饱和，C 项错误；283 K 时的饱和 SrSO4溶液升温到 363 K 时，有固体析出，溶液仍为饱和溶722222液，D 项错误。当 堂 达 标固 双 基125 时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)(aq)，加入 KI 固体，下列说法正确的是()A溶液中 Pb 和 I 的浓度都增大B溶度积常数Ksp增大C沉淀溶解平衡向右移动D溶液中 Pb 的浓度减小D D加入 KI 固体时，溶液中I 增大，使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动，因此溶液中Pb 减小，但由于溶液的温度未发生改变，故PbI2的溶度积常数Ksp不变。2已知 CaCO3的Ksp2.810 mol L，现将浓度为 210molL的 Na2CO3溶液与 CaCl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少应大于()【导学号：41722175】A2.810 molLB1.410 molLC2.810 molLD5.610 molLD D由沉淀形成的条件可知，要产生沉淀必须满足Qc(Ca)c(CO3)2.8109222412225151512192241222Pb(aq)2I2mol L，因两种溶液等体积混合后CO3110 molL，故混合后溶液中Ca 应大5151于 2.810 molL，则混合前CaCl2至少应大于 5.610 molL。3某温度时，Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()A含有大量 SO4的溶液中肯定不存在 AgB该温度下，Ag2SO4的溶度积常数(Ksp)为 110 mol LC该温度下，0.02 molL的 AgNO3溶液与 0.2 molL的 Na2SO4溶液等体积混合，不会生成沉淀Da点可能表示 Ag2SO4的饱和溶液C CAg2SO4在水溶液中存在溶解平衡：Ag2SO4(s)1133322Ag(aq)SO4(aq)，含有大82量 SO4的溶液中仍可存在极少量的Ag，故A 项不正确；曲线上的b点是溶解平衡点，此点处Ag 210molL，SO4510molL，根据KspAg SO4(210221221222molL)510 molL 210mol L，故 B 项正确；由于Q(0.01 molL1533122153312)0.1 molL 110 mol L Ksp，故两种溶液等体积混合后不会生成Ag2SO4沉淀，21221633C 项正确；由于a点处Q(210 molL)110 molL 410 mol L Ksp，即溶液未达到饱和状态，故D 项不正确。4含有 Cl、Br、I 的某溶液中三种离子的浓度均为0.1 molL，已知 AgCl、AgBr、AgI 的溶度积分别为 1.610101mol L、4.1102215mol L、1.5102216mol L，现向22该溶液中逐滴加入 AgNO3溶液，回答下列问题：【导学号：41722176】(1)首先析出的沉淀是_，析出沉淀的离子方程式为_，用沉淀溶解平衡理论解释首先析出此沉淀的原因：_。(2)最后析出的沉淀是_，析出沉淀的离子方程式为_。解析(1)由于 AgI 的Ksp最小，故先析出 AgI 沉淀。(2)由于 AgCl 的Ksp最大，故加入 AgNO3溶液后，先析出 AgI，再析出 AgBr，最后析出 AgCl。答案(1)AgIAg I=AgIAgI 的Ksp最小，所需Ag 最小(2)AgClAg Cl=AgCl9