化學(xué)第八章 水溶液中的離子平衡 8.4 難溶電解質(zhì)的溶解平衡

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1、第四節(jié)難溶電解質(zhì)的溶解平衡考點(diǎn)一沉淀溶解平衡及應(yīng)用【基礎(chǔ)回顧】1.沉淀溶解平衡:(1)定義:在一定溫度下,當(dāng)沉淀溶解速率和沉淀生成速率_時(shí),形成飽和溶液,達(dá)到平衡狀態(tài),這種平衡稱為沉淀溶解平衡。相等(2)沉淀溶解平衡的建立。v(溶解)v(沉淀),固體_。v(溶解)=v(沉淀),溶解平衡。v(溶解)0為例。外界條件外界條件移動(dòng)移動(dòng)方向方向平衡后平衡后c c(Ag(Ag+ +) )平衡后平衡后c c(Cl(Cl- -) )K Kspsp升高溫度升高溫度_增大增大增大增大_加水稀釋加水稀釋正向正向不變不變不變不變_正向增大不變外界條件外界條件移動(dòng)移動(dòng)方向方向平衡平衡后后c c(Ag(Ag+ +) )

2、平衡平衡后后c c(Cl(Cl- -) )K Kspsp加入少量加入少量AgNOAgNO3 3_增大增大_不變不變通入通入HClHCl逆向逆向減小減小_ _通入通入H H2 2S S_減小減小_不變不變逆向減小增大不變正向增大(5)電解質(zhì)在水中的溶解度。20 時(shí),電解質(zhì)在水中的溶解度與溶解性存在如下關(guān)系:2.沉淀溶解平衡的應(yīng)用:(1)實(shí)質(zhì):_的移動(dòng)。沉淀溶解平衡(2)應(yīng)用。應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例實(shí)例沉淀的沉淀的生成生成調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pHpH法法: :如除去如除去NHNH4 4ClCl溶液中的溶液中的FeClFeCl3 3雜質(zhì)雜質(zhì), ,可加入氨水調(diào)可加入氨水調(diào)節(jié)節(jié)pHpH至至4 4左右左右, ,離子方程式為離子

3、方程式為_。沉淀劑法沉淀劑法: :如用如用H H2 2S S沉淀沉淀CuCu2+2+, ,離子方程式為離子方程式為_。Fe3+3NH3H2O=Fe(OH)3+3Cu2+H2S=CuS+2H+4NH應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例實(shí)例沉淀的沉淀的溶解溶解酸溶解酸溶解: :用離子方程式表示難溶于水的用離子方程式表示難溶于水的CaCOCaCO3 3可溶于鹽酸可溶于鹽酸,_,_。鹽溶解鹽溶解: :用離子方程表示用離子方程表示Mg(OH)Mg(OH)2 2溶于溶于NHNH4 4ClCl溶液溶液_。CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OMg(OH)2+2 =Mg2+2NH3H2O4NH應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例實(shí)例沉淀沉淀的的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化

4、鍋爐除垢鍋爐除垢: :將將CaSOCaSO4 4轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CaCOCaCO3 3, ,離子方離子方程式為程式為_。礦物轉(zhuǎn)化礦物轉(zhuǎn)化:CuSO:CuSO4 4溶液遇溶液遇ZnSZnS轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CuSCuS, ,離子方程式為離子方程式為_。沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律: :一般來(lái)說(shuō)一般來(lái)說(shuō),_,_的的沉淀轉(zhuǎn)化成沉淀轉(zhuǎn)化成_的沉淀容易實(shí)現(xiàn)的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。CaSO4+ CaCO3+ ZnS+Cu2+ CuS+Zn2+溶解度小溶解度更小23CO24SO【思維診斷】(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”)(1)沉淀達(dá)到溶解平衡狀態(tài),溶液中各離子濃度一定相等。()提示:。沉淀達(dá)到溶解平衡狀態(tài),溶液中各離子濃度不再

5、改變,并不一定相等。(2)升高溫度,沉淀溶解平衡一定正向移動(dòng)。()提示:。升高溫度,大多數(shù)沉淀溶解平衡正向移動(dòng),少部分(如氫氧化鈣)沉淀溶解平衡逆向移動(dòng)。(3)室溫下,AgCl在水中的溶解度小于在食鹽水中的溶解度。()提示:。食鹽水中c(Cl-)大,抑制AgCl的溶解,故AgCl在水中的溶解度大于在食鹽水中的溶解度。(4)AgCl沉淀易轉(zhuǎn)化為AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)c(X-),故Ksp(AgI)Ksp(AgCl)。()提示:。因溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀轉(zhuǎn)化,故Ksp(AgI)0,加熱沉淀溶解平衡正向移動(dòng),c(Ag+)增大,Ksp(AgCl)也增大,A項(xiàng)不符合題意;加

6、水稀釋,由于飽和AgCl溶液中有AgCl固體存在,加水AgCl固體溶解,該溶液仍為飽和溶液,c(Ag+)不變,B項(xiàng)不符合題意;滴加少量1 molL-1鹽酸,c(Cl-)增大,沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),c(Ag+)減小,由于溫度不變, Ksp(AgCl)保持不變,C項(xiàng)符合題意;滴加少量1 molL-1 AgNO3,溶液c(Ag+)增大,D項(xiàng)不符合題意。2.下列說(shuō)法中正確的是()A.飽和石灰水中加入一定量生石灰,溫度明顯升高,所得溶液的pH增大B.AgCl懸濁液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡向左移動(dòng),溶液中離子的總濃度會(huì)減小C.AgCl懸濁

7、液中加入KI溶液,白色沉淀變成黃色,證明此條件下Ksp(AgCl)Ksp(AgI)D.硬水中含有較多的Ca2+、Mg2+、 、 ,加熱煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+24SO3HCO【解析】選C。A項(xiàng)中溫度升高,Ca(OH)2溶解度降低,氫氧根離子濃度減小,堿性減弱,pH減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng)中加入NaCl,雖然平衡左移,但加入了NaCl粉末會(huì)使溶液中離子的總濃度增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;沉淀易于向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化,C項(xiàng)中現(xiàn)象說(shuō)明AgI的溶解度小于AgCl,對(duì)于同類型(陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)分別相等)的難溶物,Ksp越小,溶解度越小,C項(xiàng)正確;D項(xiàng)加熱煮沸,只能降低Ca2+、Mg2+的濃度,而不可能完

8、全除去,D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二溶度積常數(shù)及其應(yīng)用 【基礎(chǔ)回顧】溶度積和離子積的關(guān)系:以AmBn(s) mAn+ (aq)+nBm- (aq)為例:溶度積溶度積離子積離子積概概念念沉淀溶解的平衡常沉淀溶解的平衡常數(shù)數(shù)溶液中有關(guān)離子濃溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積度冪的乘積符符號(hào)號(hào)_Q Qc c表表達(dá)達(dá)式式K Kspsp(A(Am mB Bn n)=)=_, ,式中的濃度都是式中的濃度都是_濃度濃度Q Qc c(A(Am mB Bn n)=)=_, ,式中的濃度是式中的濃度是_濃度濃度Kspcm(An+)cn(Bm-)平衡cm(An+)cn(Bm-)任意溶度積溶度積離子積離子積意意義義反映了物質(zhì)在水中的反映

9、了物質(zhì)在水中的_能力能力, ,是沉淀溶解平衡時(shí)的離子積是沉淀溶解平衡時(shí)的離子積, ,只只與與_有關(guān)有關(guān), ,與沉淀的量和溶液與沉淀的量和溶液中離子的中離子的_無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)受離子濃度變受離子濃度變化的影響化的影響規(guī)規(guī)則則判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解: :Q Qc c_K Kspsp: :溶液過(guò)飽和溶液過(guò)飽和, ,有沉淀析出有沉淀析出; ;Q Qc c_K Kspsp: :溶液飽和溶液飽和, ,處于平衡狀態(tài)處于平衡狀態(tài); ;Q Qc c_K Kspsp: :溶液未飽和溶液未飽和, ,無(wú)沉淀析出無(wú)沉淀析出溶解溫度濃度=【思維診斷】(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”)(1

10、)已知:Ksp(Ag2CrO4)1.810-10,故生成AgCl沉淀?！镜漕}探究】角度一 溶度積常數(shù)的概念及影響因素【典題1】(2018贛州模擬)下列有關(guān)敘述中,正確的是()A.在一定溫度下的BaSO4水溶液中,Ba2+和 濃度的乘積是一個(gè)常數(shù)24SOB.向含有BaSO4固體的溶液中加入適量的水使沉淀溶解又達(dá)到平衡時(shí),BaSO4的溶度積不變,其溶解度也不變C.只有難溶電解質(zhì)才存在沉淀溶解平衡過(guò)程D.向飽和的BaSO4水溶液中加入硫酸,BaSO4的Ksp變大【解析】選B。一定溫度下,只有在BaSO4的飽和溶液中,Ba2+和 濃度的乘積才是一個(gè)常數(shù),A錯(cuò)誤;溶度積和溶解度是溫度的函數(shù),向BaSO4

11、固體中加入水,可使沉淀溶解平衡發(fā)生移動(dòng),但溶度積和溶解度均不變,B正確;無(wú)論難溶電解質(zhì)還是易溶電解質(zhì),都存在沉淀溶解平衡狀態(tài),如在NaCl的過(guò)飽和溶液中就存在沉淀溶解平衡狀態(tài),C錯(cuò)誤;向BaSO4溶液中加入H2SO4溶液,24SO只會(huì)使溶解平衡發(fā)生移動(dòng),但不會(huì)影響B(tài)aSO4的Ksp,D錯(cuò)誤。【母題變式】(1)上題D項(xiàng),BaSO4的溶解度將_(填“增大”“減小”或“不變”,下同)。 提示:減小。向飽和的BaSO4水溶液中加入硫酸, c( )增大,由于BaSO4的Ksp不變,c(Ba2+)減小,故BaSO4的溶解度減小。24SO(2)升高溫度,難溶電解質(zhì)的Ksp將_。 提示:增大或減小。大多數(shù)物質(zhì)

12、的溶解平衡是吸熱反應(yīng),升高溫度,Ksp增大,但少數(shù)物質(zhì)如Ca(OH)2 的溶解平衡是放熱反應(yīng),升高溫度,Ksp減小?！練w納提升】深刻理解Ksp(1)對(duì)于溶解平衡:AmBn(s) mAn+(aq)+nBm- (aq), Ksp=cm(An+)cn(Bm-),對(duì)于相同類型的物質(zhì),Ksp的大小反映了難溶電解質(zhì)在溶液中溶解能力的大小,也反映了該物質(zhì)在溶液中沉淀的難易。(2)與化學(xué)平衡常數(shù)一樣,Ksp與溫度有關(guān)。不過(guò)溫度改變不大時(shí),Ksp變化也不大,常溫下的計(jì)算可不考慮溫度的影響。角度二 沉淀溶解平衡曲線【典題2】(2018淄博模擬)如圖是碳酸鈣(CaCO3)在25 和100 兩種情況下,在水中的沉淀溶

13、解平衡曲線。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()導(dǎo)學(xué)號(hào)79100134A.CaCO3(s) Ca2+(aq)+ (aq)H0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;Ksp僅與溫度有關(guān),但a、b、d點(diǎn)溫度不一定相等,故Ksp不一定相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;25 時(shí)Ksp=c(Ca2+)c( )=2.010-51.410-4=2.810-9,C項(xiàng)正確;蒸發(fā)水分,c(Ca2+)、c( )均增大,而a點(diǎn)到c點(diǎn),c(Ca2+)不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。23CO23CO【歸納提升】沉淀溶解平衡圖象題的解題思路(1)沉淀溶解平衡曲線類似于溶解度曲線,曲線上任一點(diǎn)都表示飽和溶液,曲線上方的任一點(diǎn)均表示過(guò)飽和溶液,此時(shí)有沉淀析出,曲線下方的任一點(diǎn)均表示不飽和溶液。(2)

14、從圖象中找到數(shù)據(jù),根據(jù)Ksp公式計(jì)算得出Ksp的值。(3)比較溶液的Qc與Ksp的大小,判斷溶液中有無(wú)沉淀析出。(4)涉及Qc的計(jì)算時(shí),所代入的離子濃度一定是混合溶液中的離子濃度,因此計(jì)算離子濃度時(shí),所代入的溶液體積也必須是混合溶液的體積?！舅仞B(yǎng)升華】模型認(rèn)知沉淀溶解平衡圖象分析角度三 溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算【典題3】(1)已知25 時(shí),KspMg(OH)2=1.810-11, KspCu(OH)2=2.210-20。向0.01 molL-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中,逐滴加入濃NaOH溶液,Cu2+完全沉淀時(shí)(Cu2+的濃度近似為2.210-6 molL-1),溶液的pH為_;此時(shí)_(

15、填“是”或“否”)有Mg(OH)2沉淀生成。 (2)毒重石的主要成分為BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì)),實(shí)驗(yàn)室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下:已知:CaCa2+2+MgMg2+2+FeFe3+3+開始沉淀時(shí)的開始沉淀時(shí)的pHpH11.911.99.19.11.91.9完全沉淀時(shí)的完全沉淀時(shí)的pHpH13.913.911.111.13.23.2加入NH3H2O調(diào)節(jié)pH=8可除去_(填離子符號(hào)),濾渣中含_(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時(shí)應(yīng)避免過(guò)量,原因是_。 已知:Ksp(BaC2O4)=1.610-7,Ksp(CaC2O4)=2.310-9?！窘馕觥?1)Cu2+

16、完全沉淀時(shí),KspCu(OH)2=2.210-20=c(Cu 2+)c2(OH-)=2.210-5c2(OH-),則c(OH-)=1.010-7molL-1,c(H+)=Kw/c(OH-)=1.010-7 molL-1,則pH=7;此時(shí)c(Mg2+)c2(OH-)=0.01(1.010-7)2=1.010-16KspMg(OH)2,故不會(huì)出現(xiàn)Mg(OH)2沉淀。(2)根據(jù)流程圖和表中數(shù)據(jù),加入NH3H2O調(diào)pH為8,只有Fe3+完全沉淀,故可除去Fe3+;加入NaOH調(diào)pH= 12.5, Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,所以濾渣中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;根據(jù)Ksp(BaC2O4)

17、=1.610-7可知,H2C2O4過(guò)量時(shí)Ba2+轉(zhuǎn)化為BaC2O4沉淀,BaCl22H2O產(chǎn)品的產(chǎn)量會(huì)減少。答案:(1)7否(2)Fe3+Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4過(guò)量會(huì)導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀,產(chǎn)品的產(chǎn)量減少【歸納提升】(1)沉淀開始和沉淀完全時(shí)溶液pH的計(jì)算方法以Cu(OH)2為例。室溫下,向2 molL-1 CuSO4溶液中加入NaOH固體調(diào)節(jié)溶液的pH至多少時(shí)開始沉淀?調(diào)節(jié)溶液pH至多少時(shí)Cu2+沉淀完全?(已知:室溫下KspCu(OH)2=2.010-20,離子濃度小于10-5 molL-1時(shí)視為Cu2+沉淀完全)沉淀開始時(shí)pH的求算。KspCu(OH)2=c(Cu2

18、+)c2(OH-)=2c2(OH-)=2.010-20,c(OH-)= =10-10(molL-1),2010c(H+)= =10-4(molL-1),pH=-lgc(H+)=-lg10-4=4。14W101010c OHK沉淀完全時(shí)pH的求算。KspCu(OH)2=c(Cu2+)c2(OH-)=10-5c2(OH-)= 2.010-20,c(OH-)= 10-84.4710-8(molL-1),c(H+)= 2.2410-7(molL-1),pH=-lgc(H+)=-lg(2.2410-7)=7-lg2.246.3。152.0 102014w8104.47 10c OHK(2)溶解度(S)與

19、Ksp的相互求算方法(以CaCO3為例)。已知某溫度下,CaCO3的溶解度S=210-3 g,其含義是該溫度下100 g水最多溶解210-3 g的CaCO3,則1 000 g水(近似為1 L溶液)中溶解了 =210-4 mol CaCO3,即溶液中c(Ca2+)=c( )= =210-4 molL-1,Ksp=c(Ca2+)c( )=210-4210-4=410-8。312 10 g 10100 g mol23CO42 10 mol1 L23CO已知某溫度下CaCO3的Ksp=410-8,該溫度下,飽和溶液中c(Ca2+)c( )=c2(Ca2+)=410-8,c(Ca2+)=2.010-4

20、molL-1,其含義是1 L溶液(近似為1 000 g水)溶解了2.010-4 mol CaCO3。則100 g水溶解了2.010-4 mol 100 gmol-1=2.010-3 g,因此CaCO3的溶解度S=210-3 g。23CO110【題組過(guò)關(guān)】1.(2018聊城模擬)已知Ksp(AgCl)=1.810-10, Ksp(AgI)=1.010-16。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()導(dǎo)學(xué)號(hào)79100135A.AgCl不溶于水,不能轉(zhuǎn)化為AgIB.在含有濃度均為0.001 molL-1的Cl-、I-的溶液中緩慢加入AgNO3稀溶液,首先析出AgI沉淀C.AgI比AgCl更難溶于水,所以,AgCl可以轉(zhuǎn)化

21、為AgID.常溫下,AgCl若要在NaI溶液中開始轉(zhuǎn)化為AgI,則NaI的濃度必須不低于 10-11 molL-111.8【解析】選A。AgCl在水中存在溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),溶液中只要c(I-)c(Ag+)大于Ksp(AgI)即有AgI沉淀析出,A錯(cuò)誤;因?yàn)镵sp(AgI) Ksp(AgCl),在含有濃度均為0.001 molL-1的Cl-、I-的溶液中緩慢加入AgNO3稀溶液,首先析出AgI沉淀,B正確;Ksp(AgI)Ksp,先生成該沉淀,KspMg(OH)2KspCu(OH)2,故先生成Cu(OH)2沉淀;當(dāng)兩種沉淀共存時(shí), =KspMg(OH)2/

22、KspCu(OH)2 =1.45109。22c Mgc Cu答案:(1)410-5(2)Cu(OH)2Cu2+2OH-=Cu(OH)21.45109【加固訓(xùn)練】1.已知Ksp(BaSO4)=1.010-10,Ksp(BaCO3)=2.510-9。若用10 L Na2CO3溶液溶解1.0 mol的BaSO4,則Na2CO3溶液的最初濃度不得低于()A.2.6 molL-1B.2.5 molL-1C.2.3 molL-1D.3.0 molL-1【解析】選A。當(dāng)BaSO4溶解完后溶液中c( )0.1 molL-1,設(shè)此時(shí)溶液中的c( )=x molL-1。溶液中有BaSO4(s)+ (aq) BaC

23、O3(s)+ (aq),故K= x=2.5,因此Na2CO3溶液的最初濃度:c(Na2CO3)(0.1+2.5) molL-1=2.6 molL-1。23CO24SO23CO24SO 2221044sp49222sp333c SOc SOc BaBaSO1.0 10BaCO2.5 10c COc COc BaKK0.10.04x，2.幾種金屬硫化物的溶度積如圖所示:已知pM=-lg c(M2+),pS=-lg c(S2-)。下列說(shuō)法正確的是()A.相同溫度下,溶解度:S(HgS)S(CuS)S(FeS)B.硫化銅難溶于稀硫酸,而硫化汞易溶于稀硫酸C.a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的硫化銅懸濁液中溶度積常數(shù)為Ksp(

24、CuS)= 110-36D.MS溶解的條件是c(M2+)c(S2-)Ksp(MS)【解析】選C。審題關(guān)鍵:(1)從圖象看,pM越大,c(M2+)越小;pS越大,c(S2-)越小。(2)HgS、CuS、FeS的沉淀類型相同,都是AB型。(3)溶度積越大,溶解度越大。(4)曲線上每一點(diǎn)都代表“對(duì)應(yīng)物質(zhì)的飽和溶液”,即達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)。A項(xiàng),硫化汞溶度積最小,硫化亞鐵溶度積最大,它們組成類型相同,溶度積越大,溶解度越大,所以,硫化汞溶解度最小,硫化亞鐵溶解度最大,錯(cuò)誤;B項(xiàng),根據(jù)c(M2+)c(S2-)與Ksp(MS)的關(guān)系知,如果硫化銅難溶于稀硫酸,則硫化汞更難溶于稀硫酸,錯(cuò)誤;C項(xiàng),曲線上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的金屬硫化物都處在沉淀溶解平衡狀態(tài),pCu+pS=-lg c(Cu2+)+lg c(S2-),Ksp(CuS)=10-(pCu+pS) ,正確;D項(xiàng),硫化物溶解的條件是c(M2+)c(S2-)Ksp(MS),錯(cuò)誤。