沉淀溶解平衡.docx

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沉淀溶解平衡

沉淀溶解平衡

适用学科

高中化学

适用年级

高中三年级

适用区域

通用

课时时长（分钟）

60

知识点

固体的溶解度、溶解平衡、沉淀溶解平衡常数——溶度积、影响沉淀溶解平衡的因素、溶度积规则、沉淀的生成、溶解、转化

教学目标

知识与技能：

1.能用语言描述沉淀溶解平衡建立的过程。

2．能用动态平衡原理理解沉淀生成、溶解和转化的本质。

3．知道溶度积常数并进行相关计算。

过程与方法：

通过对城店溶解平衡的学习，提高运用比较、归纳、推理的能力，提高化学计算能力。

情感态度与价值观：

培养学生的应用能力。

让学生关注有关的生活、生产问题，感受化学的发展对当代社会发展的重要意义。

教学重点

难溶电解质的溶解平衡

教学难点

难溶电解质的溶解平衡

教学过程

一、课堂导入

自然界中有许多神奇的景观，其中溶洞景观就是一绝，溶洞里的石笋、石柱千奇百怪，引人入胜，你一定会惊叹大自然的神工妙笔。

溶洞奇观

在惊叹自然界美丽之余，你可能会有疑问：

如此坚硬的石头怎么会溶成一个大洞呢？

溶洞里造型奇特的石柱、石笋又是怎样形成的？

通过本单元的学习，相信你会有明确的答案。

二、复习预习

不同的电解质在水溶液中溶解的程度不一样，而且差别很大，有的能溶解很多，像NaCl、KCl、NaOH等，这些物质的溶解度大于0.1克，我们通常把它们称作易溶物质。

有的溶解的不多，如CaSO4、Ca（OH）2等，这些物质的溶解度在0.01克到0.1克之间，我们通常把它们称作微溶物质，有的溶解的很少，像CaCO3、AgCl、AgS等，这些物质的溶解度小于0.01克，我们通常把它们称作难溶物质，在水溶液中我们把它们称作沉淀。

难溶微溶易溶

0.010.1m（g）

三、知识讲解

考点1：

沉淀溶解平衡

1、定义：

一定条件下，强电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，溶液中各离子的浓度保持不变的状态。

2、特征：

等、动、定、变。

变：

当条件改变时，强电解质的溶解平衡可发生移动，达到新的平衡。

3、表达式：

AgCl（s）

Cl－（aq）＋Ag＋（aq）

4、影响溶解平衡的因素：

（1）内因：

电解质本身的性质

绝对不溶的电解质是没有的。

同是难溶电解质，溶解度差别也很大。

易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。

（2）外因：

遵循平衡移动原理

①浓度：

加水，平衡向溶解方向移动。

②温度：

升温，多数平衡向溶解方向移动。

考点3：

溶度积

（1）含义

描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数或简称溶度积，符号为Ksp。

（2）表示方法：

对MmAn

mMn＋＋nAm－来说

Ksp＝cm（Mn＋）·cn（Am－）。

（3）影响因素

Ksp与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关，与沉淀量无关。

（4）意义

溶度积（Ksp）反映了物质在水中的溶解能力。

对同类型的难溶电解质（如AgCl、AgBr、AgI）而言，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强。

（5）溶度积的应用

1、已知溶度积求离子浓度

例1、已知室温下PbI2的溶度积为7.1×10-9，求饱和溶液中Pb2+和I―的浓度;在c（I―）=0.1mol·L-1的溶液中,Pb2+的浓度最大可达到多少?

解：

PbI2（s）

Pb2+（aq）+2I―（aq）

Ksp＝c（Pb2+）·c2（I-）

c（Pb2+）=Ksp/c2（I-）=7.1×10-9/0.12=7.1×10-7

即：

该溶液里允许Pb2+的最大浓度为7.1×10-7mol·L-1

2、已知溶度积求溶解度：

例2、已知298K时Mg（OH）2的Ksp=5.61×10－12，求其溶解度S。

解：

Mg（OH）2

Mg2++2OH-

Ksp=c（Mg2+）.c2（OH-）

设Mg（OH）2的溶解度为S，在饱和溶液中，

c（Mg2+）=S，c（OH-）=2S

Ksp[Mg（OH）2]=c（Mg2+）·c2（OH-）=S×（2S）2=4S3=5.61×10-12

3、已知溶解度求溶度积

例3.已知AgCl298K时在水中溶解了1.92×10-3g·L-1，计算其Ksp。

解：

M（AgCl）=143.5g·mol-1

c（AgCl）=1.92×10-3g·L-1/143.5g·mol-1=1.34×10-5mol·L-1

Ksp=c2=（1.34×10-5）2=1.8×10-10

4、利用溶度积判断离子共存

例4、已知298K时，MgCO3的Ksp=6.82×10-6，溶液中c（Mg2＋）=0.0001mol·L-1，c（CO32―）=0.0001mol·L-1，此时Mg2＋和CO32―能否共存？

解：

MgCO3

Mg2++CO32―

c（Mg2+）.c（CO32―）=（0.0001）2=1×10-8

1×10-8<6.82×10-6所以，此时Mg2+和CO32-能共存

考点4：

沉淀溶解平衡原理的应用

1.沉淀的转化

（1）实验探究

实验操作

实验现象

结论和化学方程式

实验1

出现白色沉淀

AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3

实验2

向实验1的试管中滴加KI溶液

白色沉淀转化为黄色沉淀

AgCl转化成溶解度更小的AgI沉淀

实验3

向实验2的试管中滴加Na2S溶液

黄色沉淀又转化为黑色沉淀

AgI转化成溶解度更小的Ag2S沉淀

（2）实验结论：

在一定条件下溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。

2．沉淀转化的应用

（1）将某些用酸或其他方法不易除去的沉淀转化为用酸或其他方法易除去的沉淀。

如可用Na2CO3溶液把锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用酸除去。

将CaSO4转化为CaCO3的过程用离子方程式表示为：

CaSO4＋CO

CaCO3＋SO

。

（2）调节pH法：

除去CuSO4溶液中少量Fe3＋，可向溶液中加入CuO或Cu（OH）2，调节pH至3～4，使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀除去。

考点5：

沉淀的转化

1．沉淀转化的实质

沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡移动，即一般将溶解能力相对较强的物质转化成溶解能力相对较弱的物质，两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀越容易转化，如：

AgNO3溶液

AgCl白色沉淀

AgI黄色沉淀

Ag2S黑色沉淀。

反应可表示为：

AgCl

Ag＋＋Cl－　　　2AgI

Ag＋＋2I－

＋＋

KI===I－＋K＋Na2S===S2－＋2Na＋

↓↓

AgI（s）Ag2S（s）

2．沉淀转化的应用

（1）防龋齿

使用含氟牙膏后，Ca2＋及PO

生成更难溶的Ca5（PO4）3F，从而使牙齿变得坚固。

Ca5（PO4）3OH＋F－

Ca5（PO4）3F＋OH－

（2）锅炉除垢

水垢（CaSO4）

CaCO3

Ca2＋

其反应的化学方程式：

CaSO4＋Na2CO3

Na2SO4＋CaCO3CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

四、例题精析

【例题1】自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝（CuS）。

下列分析正确的是（　　）

A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度

B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性

C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓

D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应

【答案】D

【解析】沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动，一般是将溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀，PbS转变为铜蓝（CuS），说明CuS的溶解度小于PbS的溶解度；原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝也应该具有还原性，因为硫元素处于最低价态－2价；CuSO4与ZnS反应的离子方程式应该是Cu2＋＋ZnS

CuS＋Zn2＋，这是一个复分解反应；自然界地表层原生铜的硫化物被氧化的过程是氧化还原反应，故只有D正确。

【例题2】（2014·重庆理综化学卷，T3）下列叙述正确的是（）

A．浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液可制得Fe（OH）3胶体

B．CH3COONa溶液中滴加少量浓盐酸后c（CH3COO－）增大

C．Ca（HCO3）2溶液与过量NaOH溶液反应可制得Ca（OH）2

D．25℃时Cu（OH）2在水中的溶解度大于其在Cu（NO3）2溶液中的溶解度

【答案】D

【解析】A、浓氨水和FeCl3溶液反应产生Fe（OH）3沉淀，不会产生胶体，A错误；B、加入浓盐酸，使平衡CH3COO-+H+

CH3COOH向正方向移动，

减小；C、反应的化学方程式为Ca（HCO3）2+2NaOH=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O，C错误；D、Cu（OH）2的沉淀溶解平衡的方程式为Cu（OH）2

Cu2++2OH-，在Cu（NO3）2中，会使平衡向逆方向移动，导致溶解度减小，D正确。

五、课堂运用

【基础】

1、污水中含有Hg2＋，用难溶的FeS作为沉淀剂可使Hg2＋转化为HgS而除去，该反应能进行的依据是：

________________________；有人认为加入FeS作为沉淀剂还可以起到净化水的作用，请运用所学知识进行解释________________________________________________________________________。

【答案】Ksp（HgS）

HgS＋Fe2＋，产生的Fe2＋易被氧化为Fe3＋，Fe3＋水解形成Fe（OH）3胶体，吸附杂质而净化水

【解析】因为Ksp（HgS）

HgS＋Fe2＋，产生的Fe2＋具有较强的还原性，易被氧化成Fe3＋，Fe3＋水解形成Fe（OH）3胶体，吸附杂质而净化水。

2、0.004mol·L－1AgNO3与0.004mol·L－1K2CrO4等体积混合，此时有无Ag2CrO4沉淀生成？

（Ag2CrO4的Ksp＝1.1×10－12mol3·L－3）

【答案】有Ag2CrO4沉淀生成。

【解析】2Ag＋＋CrO

Ag2CrO4

c（Ag＋）＝c（CrO

）＝0.5×0.004mol·L－1＝0.002mol·L－1

Q＝c（Ag＋）2·c（CrO

）＝（0.002mol·L－1）2×0.002mol·L－1＝8×10－9mol3·L－3

8×10－9mol3·L－3>1.1×10－12mol3·L－3

Q>Ksp（Ag2CrO4），所以有Ag2CrO4沉淀生成。

【巩固】

1、已知25℃时，AgCl的溶度积Ksp＝1.8×10－10mol2·L－2，则下列说法正确的是（　　）

A．向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大

B．AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中，一定有c（Ag＋）＝c（Cl－）

C．温度一定，当溶液中c（Ag＋）·c（Cl－）＝Ksp时，此溶液为AgCl饱和溶液

D．将固体AgCl加入到KI溶液中，固体由白色变为黄色，AgCl完全转化为AgI，AgCl的溶解度小于AgI的溶解度

【答案】C

【解析】　A项，向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，溶解度减小，但Ksp值不变；B项，两种溶液混合，因为各溶液的浓度未知，所以c（Ag＋）不一定等于c（Cl－）；D项，沉淀转化时是溶解度较小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。

2、将足量的AgCl分别放入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小排列的顺序是（　　）

①20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液　②30mL0.02mol·L－1CaCl2溶液　③40mL0.03mol·L－1盐酸　④10mL蒸馏水　⑤50mL0.05mol·L－1AgNO3溶液

A．①②③④⑤　　　　　　B．④①③②⑤

C．⑤④②①③D．④③⑤②①

【答案】　B

【解析】

足量的AgCl（s）溶于水中存在着如下平衡：

AgCl（s）

Ag＋（aq）＋Cl－（aq），由于Ksp＝c（Ag＋）·c（Cl－），c（Ag＋）或c（Cl－）越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度就越小。

①c（Cl－）＝0.01mol·L－1，②c（Cl－）＝0.04mol·L－1，③c（Cl－）＝0.03mol·L－1，④c（Cl－）＝0，⑤c（Ag＋）＝0.05mol·L－1，c（Ag＋）或c（Cl－）由小到大排列的顺序是④①③②⑤，所以AgCl的溶解度由大到小排列的顺序是④①③②⑤。

【拔高】

1、（海南高考）已知：

Ksp（AgCl）＝1.8×10－10，Ksp（AgI）＝1.5×10－16，Ksp（Ag2CrO4）＝2.0×10－12，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序正确的是（　　）

A．AgCl>AgI>Ag2CrO4

B．AgCl>Ag2CrO4>AgI

C．Ag2CrO4>AgCl>AgI

D．Ag2CrO4>AgI>AgCl

【答案】C

【解析】计算不受具体数据影响，分析各离子浓度的数量级即可比较大小。

AgCl溶液中Ag＋浓度数量级为10－5，AgI溶液中Ag＋浓度数量级为10－8，Ag2CrO4溶液中Ag＋浓度数量级为10－4，据此可顺利比较出大小。

2、（2012·常德高二调研）已知在25℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，但存在溶解平衡。

当达到平衡时，溶液中离子浓度的乘积是一个常数（此常数用Ksp表示，Ksp和水的Kw相似）。

如：

AgX（s）

Ag＋＋X－

Ksp（AgX）＝c（Ag＋）·c（X－）＝1.8×10－10

AgY（s）

Ag＋＋Y－

Ksp（AgY）＝c（Ag＋）·c（Y－）＝1.0×10－12

AgZ（s）

Ag＋＋Z－

Ksp（AgZ）＝c（Ag＋）·c（Z－）＝8.7×10－17

（1）根据以上信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度（用已被溶解的溶质的物质的量/1L溶液表示）S（AgX）、S（AgY）、S（AgZ）的大小顺序为：

________________________________________________________________________。

（2）若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则c（Y－）________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）在25℃时，若取0.188g的AgY（相对分子质量188）固体放入100mL水中（忽略溶液体积的变化），则溶液中Y－的物质的量浓度为________。

（4）①由上述Ksp判断，在上述（3）的体系中，能否实现AgY向AgZ的转化，并简述理由：

________________________。

②在上述（3）体系中，能否实现AgY向AgX的转化？

根据你的观点选答一项。

若不能，请简述理由：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

若能，则实现转化的必要条件是：

________________________________________________________________________。

【答案】

（1）S（AgX）>S（AgY）>S（AgZ）

（2）减小（3）1.0×10－6mol·L－1（4）①能，Ksp（AgY）＝1.0×10－12>Ksp（AgZ）＝8.7×10－17

②能，当溶液中c（X－）>1.8×10－4mol·L－1时，AgY开始向AgX的转化，若要实现AgY向AgX的完全转化，必须保持溶液中的c（X－）>1.8×10－4mol·L－1

【解析】

（2）由于AgY比AgX更难溶，则向AgY的饱和溶液中加入AgX固体，发生沉淀的转化，AgX（s）＋Y－（aq）AgY（s）＋X－（aq），则c（Y－）减小。

（3）25℃时，AgY的Ksp＝1.0×10－12，即溶液达到饱和时，c（Ag＋）＝c（Y－）＝1.0×10－6mol·L－1，而将0.188gAgY溶于100mL水中，形成的为饱和溶液（溶质还有未溶解的），则c（Y－）＝1.0×10－6mol·L－1。

（4）由于Ksp（AgZ）

在（3）中，c（Ag＋）＝1.0×10－6mol·L－1，当c（X－）>1.8×10－4mol·L－1时，即可由AgY向AgX的转化。

课程小结

本节内容主要是沉淀溶解平衡及应用，通过本节内容的学习可以更全面的了解水溶液中离子平衡相关的理论，更为透彻地理解在溶液中发生离子反应的原理。

高考经常考查沉淀溶解平衡移动的原理和离子积常数的简单计算。