2010-2011學年高中化學 第一學期 第3章 第三節(jié) 典型例題及同步練習 魯科版選修4

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1、2010-2011學年第一學期高二化學（選修4魯科版）期末復習第3章 物質在水溶液中的行為第3節(jié) 沉淀溶解平衡知識分析 導入：根據(jù)溶解度的不同可將物質分為難溶、微溶、可溶、易溶。 CaCO3、FeS、Mg(OH)2等難溶電解質在水溶液中以何種形式存在？（一）沉淀溶解平衡與溶度積 實驗：PbI2固體的溶解平衡 儀器與藥品：試管 膠頭滴管 PbI2固體 0.1mol/LKI溶液 操作：課本P94 試分析，黃色沉淀是什么物質？它是怎樣產(chǎn)生的？ 結論與解釋：上層清液中有Pb2+，當加入 KI時，I濃度增大，與Pb2+結合生成黃色PbI2沉淀。 Pb2+從何而來？ PbI2 (s) Pb2+（aq）2I

2、（aq），PbI2溶解電離以離子形式存在，離子結合成PbI2沉積在固體表面。當溶解與沉積速度相等時達到平衡，得到飽和溶液。這種平衡狀態(tài)稱為沉淀溶解平衡。 1. 沉淀溶解平衡 定義：在一定條件下，難溶電解質在水溶液中的溶解速率與離子在固體表面結合為沉淀的速率相等時，沉淀質量和溶液中離子濃度保持不變的狀態(tài)稱為沉淀溶解平衡。 特征：動、等、定、變 聯(lián)想質疑：aA(g) bB(g) cC(g)dD(g) 此可逆反應在一定溫度下存在平衡常數(shù)K，K=CcDdAaBb ，在沉淀溶解反應中，是否存在類似的常數(shù)關系？ PbI2 (s) Pb2+（aq）2I（aq） K=Pb2+I2PbI2 PbI2為常數(shù)，則K

3、spKPbI2 Ksp=Pb2+I2 2. 溶度積常數(shù) Ksp 定義：達到沉淀溶解平衡時，難溶電解質電離出的離子濃度的系數(shù)次方的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)或溶度積。 表達式：AmBn(s)mAn+（aq）nBm（aq）KspAn+mBmn 單位： 意義：Ksp反映了難溶電解質在水中的溶解能力 當化學式所表示的組成中陰陽離子個數(shù)比相同時，Ksp越大，難溶電解質在水中的溶解能力越強。（不同時，不能用Ksp直接比較。需用達平衡時共同離子的濃度比較，濃度越大，溶解能力越強。） 思考：已知硫化亞鐵、硫化銅、硫化鋅的溶度積分別為3.71019mol2/L2、8.51045mol2/L2、1.21023m

4、ol2/L2，向FeCl2、CuSO4、ZnSO4中滴加0.01 mol/LNa2S溶液時Fe2、Zn2、Cu2沉淀的先后順序是_Cu2、Zn2、Fe2_。 說明：Ksp只與難溶電解質自身性質和溫度有關，與沉淀的量和離子的濃度無關。 3. 影響平衡移動的因素 （1）內(nèi)因：難溶電解質自身的性質 （影響Ksp） （2）外因：勒夏特列原理 溫度：一般溫度越高，Ksp越大，平衡向沉淀溶解的方向移動。 濃度：加水稀釋，Ksp不變，平衡向沉淀溶解的方向移動。 同離子效應：向平衡體系中加入含有相同離子的易溶電解質，平衡向生成沉淀的方向移動。 思考：在有固態(tài)存在的飽和溶液中，存在如下平衡：Mg(OH)2(s)

5、Mg2(aq)+2OH(aq),向飽和溶液中分別加入固體CH3COONa 、NH4Cl時，固體Mg(OH)2的質量有什么變化？加入固體Mg(OH)2，溶液中Mg2、OH的濃度有什么變化？ （解答：增大；減小；均不變。）（二）沉淀溶解平衡的應用 1. 沉淀的溶解和生成 QKsp 溶液中離子生成沉淀，直至沉淀溶解和離子生成沉淀達到平衡狀態(tài)QKsp 溶液中沉淀溶解和離子生成沉淀達到平衡狀態(tài)QKsp 若體系中有足量的固體存在，固體溶解，直至達平衡狀態(tài)討論：1、BaCO3與鹽酸在溶液中是怎樣反應的？ 2. BaCO3、BaSO4 均為難溶電解質，醫(yī)學上用于X射線透視的內(nèi)服造影劑只能用BaSO4不能用Ba

6、CO3，其原因何在？ 平衡右移 ，完成 BaCO3與鹽酸的反應。 胃酸中H濃度較大，溶解BaCO3，使Ba2+濃度增大，造成重金屬中毒。 誤食可溶性鋇鹽造成鋇中毒，可用5.0%的Na2SO4溶液洗胃。 【身邊的化學】（1）溶洞景觀 石灰?guī)r的溶解：CaCO3（s）Ca2(aq)CO32(aq) CO32CO2 H2O2 HCO3 鐘乳石、石筍的形成：Ca22HCO3CaCO3CO2H2O （2）珊瑚的形成Ca22HCO3CaCO3CO2H2O 2. 沉淀的轉化 實驗：ZnS轉化為CuS 儀器與藥品： 試管 膠頭滴管0.1 mol/L ZnSO4、1 mol/LNa2S、0.1 mol/LCuSO

7、4 實驗步驟：課本P98 實驗現(xiàn)象：白色沉淀轉化為黑色沉淀 結論與解釋：滴加Na2S溶液產(chǎn)生白色沉淀，滴加CuSO4溶液，沉淀變?yōu)楹谏?ZnS（s）Zn2(aq)S2(aq) Ksp（ZnS）1.61024mol2/L2 CuS（s）Cu2(aq)S2(aq) Ksp（CuS）1.31036mol2/L2 Ksp（ZnS）Ksp（CuS）, ZnS（s）Zn2(aq)S2(aq) 平衡右移 Cu2(aq) CuS（s） 沉淀轉化：由一種難溶物轉化為另一難溶物的過程。 實質：沉淀溶解平衡的移動。一般為溶解能力小的沉淀轉化為溶解能力更小的沉淀，溶解能力差距越大，沉淀轉化的趨勢越大。 思考：可以用

8、FeS 、MnS等難溶物除去工業(yè)廢水中的重金屬離子Hg2、 Pb2、Cu2等，原因是什么？ （解答：由于相同條件下FeS 、MnS的Ksp遠遠大于HgS、PbS、CuS的Ksp。） 【追根尋源】：水垢中的Mg(OH)2是怎樣產(chǎn)生的？ 天然硬水的成分：Ca2 、HCO3、Mg2 等 加熱煮沸時發(fā)生的反應是：Ca（HCO3）2 CaCO3CO2H2O Mg（HCO3）2 MgCO3CO2H2O 難溶的MgCO3在水溶液中存在的沉淀溶解平衡： MgCO3Mg2CO32 弱酸酸根的水解 H2OHCO3OH Mg(OH)2 Mg22OH OH濃度增大 QKsp 生成Mg(OH)2沉淀。 水垢的主要成分是

9、CaCO3和Mg(OH)2 。【典型例題】 例1. 一溶液中含有Fe3+和Fe2+,它們的濃度都是0.050 mol.L1 。如果要求Fe3+沉淀完全而Fe2+不生成沉淀Fe(OH)2,需控制pH為何范圍？已知： KspFe(OH)3 =1.11036 （mol.L1）4 KspFe(OH)2=1.641014 （mol.L1）3 （提示：當某離子濃度小于105 mol.L1時可以認為該離子沉淀完全了） 解析：Fe3+沉淀完全時，其濃度為1105 mol.L1，根據(jù) KspFe(OH)3 可算出溶液中OH，求出此時pH，再通過 KspFe(OH)2求出Fe2+為0.050 mol.L1時，OH

10、 的最大濃度，換算出pH即可求出滿足要求的pH。 答案：Fe3+沉淀完全時，F(xiàn)e3+為1105 mol.L1，則Fe3+ 沉淀完全時所需的OH 為： OH= KspFe(OH)3 / Fe3+1/3 =（1.11036 / 1105）1/3 mol.L1 =4.81011 mol.L1 pH = 14pHOH =1410.3 = 3.7 Fe2+開始沉淀時所需 OH 為： OH = KspFe(OH)2/ Fe2+1/2 =（1.641014 / 0.050）1/2 mol.L1 =5.7107 mol.L1 pH = 14pHOH =146.2 = 7.8 因此，溶液的pH控制在3.77.8

11、之間，可使Fe3+沉淀完全而Fe2+不沉淀。 點評：本題靈活考查溶度積和pH的綜合運算。 例2. 根據(jù)Mg(OH)2溶度積KspMg(OH)2=1.21011計算： （1）Mg(OH)2飽和溶液中的OH 和Mg2+ ，并換算出Mg(OH)2的濃度。 （2）換算Mg(OH)2在0.010 mol.L1 NaOH 溶液中的最大濃度。 （3）換算Mg(OH)2在0.010 mol.L1 MgCl2 溶液中的最大濃度。 解析：根據(jù)各物質的Ksp，即可算出各離子的濃度，并進一步求出溶質的濃度。 因Mg(OH)2的溶解度很小，溶液中OH主要是NaOH 提供的，由OH 和Ksp可求Mg2+，并進一步換算出M

12、g(OH)2的濃度。 MgCl2 的濃度近似等于溶液中Mg2+，再結合Ksp求出OH，最后換算出Mg(OH)2的濃度。 答案： Mg(OH)2 （s）Mg2+ (aq)+ 2OH(aq) 由KspMg(OH)2= Mg2+OH2，且OH=2 Mg2+得： 4 Mg2+3= KspMg(OH)2 則：Mg2+= KspMg(OH)2/41/3 =（1.21011/4）1/3 mol.L1 = 1.44104 mol.L1 Mg(OH)2飽和溶液中：Mg2+=1.44104 mol.L1 OH=2 Mg2+ =2.88104 mol.L1 cMg(OH)2= Mg2+=1.44104 mol.L1

13、 （2）通過溶液的Mg2+可以換算出Mg(OH)2 在0.010 mol.L1 的NaOH溶液中的最大濃度：OH= 0.010+ 2 Mg2+ 0.010 mol.L1 cMg(OH)2= Mg2+= KspMg(OH)2 / OH2 = 1.21011/0.0102 mol.L1 = 1.2107 mol.L1 （3）通過溶液中OH 可以換算出Mg(OH)2 在0.010 mol.L1 的MgCl2 溶液中的最大濃度。已知Mg2+ 0.010 mol.L1 ，則 OH= KspMg(OH)2 /Mg2+ 1/2 =（1.21011/0.010）1/2 mol.L1 =3.5105 mol.L

14、1 cMg(OH)2= 1/2OH = 1.75105 mol.L1 點評：本題考查溶度積的概念理解。 例3. 已知Ksp（AgCl）=1.81010mol2.L2 ，將0.001 mol.L1 的NaCl溶液 和0.001 mol.L1 的AgNO3溶液等體積混合，是否有AgCl沉淀生成？ 解析：兩溶液等體積混合后，Ag+和Cl 的濃度都等于原來濃度的1/2： Ag+=Cl=1/2 0.001= 0.0005 mol.L1 在混合溶液中，Q= Ag+。Cl=（ 0.0005 mol.L1 ） 2 = 2.5107mol2.L2 已知AgCl 的Ksp=1.81010mol2.L2 ，因為QK

15、sp ，所以有AgCl沉淀生成。 答案：有AgCl沉淀生成。 點評：本題考查溶度積的直接運算。 例4 . 如果BaCO 3 沉淀中尚有0.010 mol BaSO4 ，在1.0L此份沉淀的飽和溶液中加入多少摩爾Na2CO 3才能使0.010 mol BaSO4 完全轉化為BaCO 3？ 解析：設需要Na2CO 3的物質的量為X Ksp（BaCO 3）=5.1109mol2.L2 Ksp（BaSO4）=1.11010mol2.L2 BaSO4 +CO32= BaCO 3 + SO42 平衡濃度/ mol.L1： x0.010 0.010 K= SO42/ CO32 =SO42/ CO32 Ba2

16、+/Ba2+ = Ksp（BaSO4）/ Ksp（BaCO 3） = 1.11010/5.1109 = 2.16102 0.010 / ( x0.010 )= 2.16102 x= 0.47mol 答案：加入0.47 mol Na2CO 3 于該飽和溶液中便能實現(xiàn)沉淀的轉化。 點評：平衡問題綜合考，本題涉及平衡問題的通常處理方法?！灸M試題】（答題時間：45分鐘）一. 選擇題 1. 已知在Ca3(PO4)2 的飽和溶液中，Ca2+=2.0106mol.L1，PO43=1.58106mol.L1，則Ca3(PO4)2 的Ksp為（ ） A. 2.01029mol.L5B. 3.21012mol5

17、.L5 C. 6.31018mol5.L5D. 5.11027mol5.L5 2. 已知Mg(OH)2的溶度積Ksp = 1.81011mol3.L3，則其飽和溶液中的pH為（ ） A. 3.48B. 3.78C. 10.52D. 10.22 3. 向AgCl飽和溶液中加水，下列敘述正確的是（ ） A. AgCl 的溶解度增大B. AgCl 的溶解度、Ksp均不變 C. AgCl 的Ksp 增大D. AgCl 的溶解度、Ksp增大 4. AgCl 和Ag2CrO4 的溶度積分別為1.81010mol2L2和2.01012mol3L3，若用難溶鹽在溶液中的濃度來表示其溶解度，則下面的敘述中正確的

18、是（ ） A. AgCl 和Ag2CrO4 的溶解度相等 B. 由Ksp 的相對大小可以直接判斷出AgCl的溶解度大于 Ag2CrO4 C. 兩者類型不同，不能由Ksp 的大小直接判斷溶解能力的大小 D. 都是難溶鹽，溶解度無意義 5. 在下列溶液中，BaSO4 的溶解度最大的是（ ） A. 1molL1的H2SO4溶液B. 2molL1的H2SO4溶液 C. 純水D. 0.1 molL1的H2SO4溶液 6. 已知Sr3(PO4)2飽和溶液的濃度為1.0106molL1，則該化合物的溶度積常數(shù)為（ ） A. 1.01030mol5L5B. 1.11028mol5L5 C. 5.01030mo

19、l5L5D 1.01012mol5L5 7. CaF2 的Ksp = 5.3109mol3L3，在F為3.0molL1的溶液中Ca2+可能的最高濃度是（ ） A. 1.8109mol.L1B. 1.81010molL1 C. 5.91010molL1D. 5.9109molL1 8. SrCO3 在下列物質中溶解度最大的是（ ） A. 0.10molL1 CH3COOH溶液B. 0.10molL1SrSO4溶液 C. 純水D. 1.0 molL1 Na2CO3溶液 9. 下列敘述中，正確的是（ ） A. 溶度積大的化合物溶解度肯定大 B. 向含有AgCl 固體的溶液中加入適量的水使AgCl 溶

20、解又達到平衡時，AgCl的溶度積不變，其溶解度也不變 C. 將難溶電解質放入純水中，溶解達平衡時，電解質離子的濃度的乘積就是該物質的溶度積 D. AgCl 水溶液的導電性很弱，所以AgCl 為弱電解質 10. 下列說法中，正確的是（ ） A. 兩種難溶鹽電解質，其中Ksp 小的溶解度一定小 B. 溶液中存在兩種可以與同一沉淀劑生成沉淀的離子，則Ksp 小的一定先生成沉淀 C. 難溶鹽電解質的Ksp 與溫度有關 D. 同離子效應使難溶鹽電解質的溶解度變小，也使Ksp 變小二. 填空題 11. 已知Ksp （PbCrO4）=2.81013mol2L2，Ksp （CaCrO4）=7.1104mol2

21、L2，向Pb2+、Ca2+的混合溶液（Pb2+、Ca2+的濃度均為0.10 molL1）中滴加K2CrO4溶液，則出現(xiàn)沉淀的次序為_. 12. 在CaCO3(Ksp =4.9109mol2L2)、CaF2(Ksp =1.51010mol3L3)、Ca3(PO4)2(Ksp =2.11033mol5L5)這些物質的飽和溶液中，Ca2+濃度由大到小的順序為_. 13. 向含有AgI的飽和溶液中： （1）加入固體AgNO3，則I_。(填“變大”“變小”或“不變”下同) （2）若改加更多的AgI，則Ag+將_。 （3）若改加AgBr固體，則I_，而Ag+_。 14. 判斷下列反應的方向_。(用“左”或

22、“右”表示) Na2S + Ag2CrO4 Ag2S + Na2CrO4 已知：Ksp（Ag2CrO4）=1.21012mol3L3 Ksp（Ag2S）=1.61049mol3L3 15. 混合溶液中NaCl和K2CrO4 的濃度均為0.010 molL1，向其中逐滴加入AgNO3溶液時，先與Ag+生成沉淀的離子是_. 已知：Ksp（AgCl）=1.81010mol2L2 Ksp（Ag2CrO4）=2.01012mol3L3【試題答案】一. 選擇題 1. A2. C3. B4. C5. C 6. B7. C8. A9. B10. C 二. 填空題 11. PbCrO4 CaCrO4 12. CaF2 CaCO3 Ca3(PO4)2 13. (1)變小 （2）不變 （3）變小、變大 14. 右 15. Cl