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

第四節(jié)難溶電解質(zhì)的溶解平衡考點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,當沉淀溶解速率和沉淀生成速率_時,形成飽和溶液,達到平衡狀態(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移動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移動方向方向平衡平衡后后c c(Ag(Ag+ +) )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,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)實質(zhì):_的移動。沉淀溶解平衡(2)應(yīng)用。應(yīng)用應(yīng)用實例實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)用實例實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)用實例實例沉淀沉淀的的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化鍋爐除垢鍋爐除垢: :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: :一般來說一般來說,_,_的的沉淀轉(zhuǎn)化成沉淀轉(zhuǎn)化成_的沉淀容易實現(xiàn)的沉淀容易實現(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“”,錯誤的打“”)(1)沉淀達到溶解平衡狀態(tài),溶液中各離子濃度一定相等。()提示:。沉淀達到溶解平衡狀態(tài),溶液中各離子濃度不再改變,并不一定相等。(2)升高溫度,沉淀溶解平衡一定正向移動。()提示:。升高溫度,大多數(shù)沉淀溶解平衡正向移動,少部分(如氫氧化鈣)沉淀溶解平衡逆向移動。(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,c(Ag+)增大,Ksp(AgCl)也增大,A項不符合題意;加水稀釋,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,c(Ag+)減小,由于溫度不變, Ksp(AgCl)保持不變,C項符合題意;滴加少量1 molL-1 AgNO3,溶液c(Ag+)增大,D項不符合題意。2.下列說法中正確的是()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,溶液中離子的總濃度會減小C.AgCl懸濁液中加入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項錯誤;B項中加入NaCl,雖然平衡左移,但加入了NaCl粉末會使溶液中離子的總濃度增大,B項錯誤;沉淀易于向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化,C項中現(xiàn)象說明AgI的溶解度小于AgCl,對于同類型(陰、陽離子個數(shù)分別相等)的難溶物,Ksp越小,溶解度越小,C項正確;D項加熱煮沸,只能降低Ca2+、Mg2+的濃度,而不可能完全除去,D項錯誤?？键c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號_Q Qc c表表達達式式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)在水中的反映了物質(zhì)在水中的_能力能力, ,是沉淀溶解平衡時的離子積是沉淀溶解平衡時的離子積, ,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_無關(guān)無關(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: :溶液過飽和溶液過飽和, ,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, ,無沉淀析出無沉淀析出溶解溫度濃度=【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“”)(1)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到平衡時,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常數(shù),A錯誤;溶度積和溶解度是溫度的函數(shù),向BaSO4固體中加入水,可使沉淀溶解平衡發(fā)生移動,但溶度積和溶解度均不變,B正確;無論難溶電解質(zhì)還是易溶電解質(zhì),都存在沉淀溶解平衡狀態(tài),如在NaCl的過飽和溶液中就存在沉淀溶解平衡狀態(tài),C錯誤;向BaSO4溶液中加入H2SO4溶液,24SO只會使溶解平衡發(fā)生移動,但不會影響B(tài)aSO4的Ksp,D錯誤?！灸割}變式】(1)上題D項,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)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)對于溶解平衡:AmBn(s) mAn+(aq)+nBm- (aq), Ksp=cm(An+)cn(Bm-),對于相同類型的物質(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)。不過溫度改變不大時,Ksp變化也不大,常溫下的計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,在水中的沉淀溶解平衡曲線。下列有關(guān)說法正確的是()導(dǎo)學(xué)號79100134A.CaCO3(s) Ca2+(aq)+ (aq)H0,A項錯誤;Ksp僅與溫度有關(guān),但a、b、d點溫度不一定相等,故Ksp不一定相等,B項錯誤;25 時Ksp=c(Ca2+)c( )=2.010-51.410-4=2.810-9,C項正確;蒸發(fā)水分,c(Ca2+)、c( )均增大,而a點到c點,c(Ca2+)不變,D項錯誤。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,曲線上任一點都表示飽和溶液,曲線上方的任一點均表示過飽和溶液,此時有沉淀析出,曲線下方的任一點均表示不飽和溶液。(2)從圖象中找到數(shù)據(jù),根據(jù)Ksp公式計算得出Ksp的值。(3)比較溶液的Qc與Ksp的大小,判斷溶液中有無沉淀析出。(4)涉及Qc的計算時,所代入的離子濃度一定是混合溶液中的離子濃度,因此計算離子濃度時,所代入的溶液體積也必須是混合溶液的體積。【素養(yǎng)升華】模型認知沉淀溶解平衡圖象分析角度三 溶度積常數(shù)的有關(guān)計算【典題3】(1)已知25 時,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(Cu2+的濃度近似為2.210-6 molL-1),溶液的pH為_;此時_(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)),實驗室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下:已知:CaCa2+2+MgMg2+2+FeFe3+3+開始沉淀時的開始沉淀時的pHpH11.911.99.19.11.91.9完全沉淀時的完全沉淀時的pHpH13.913.911.111.13.23.2加入NH3H2O調(diào)節(jié)pH=8可除去_(填離子符號),濾渣中含_(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量,原因是_。 已知:Ksp(BaC2O4)=1.610-7,Ksp(CaC2O4)=2.310-9?！窘馕觥?1)Cu2+完全沉淀時,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c(Mg2+)c2(OH-)=0.01(1.010-7)2=1.010-16KspMg(OH)2,故不會出現(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)=1.610-7可知,H2C2O4過量時Ba2+轉(zhuǎn)化為BaC2O4沉淀,BaCl22H2O產(chǎn)品的產(chǎn)量會減少。答案:(1)7否(2)Fe3+Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4過量會導(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溶液pH的計算方法以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至多少時開始沉淀?調(diào)節(jié)溶液pH至多少時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時視為Cu2+沉淀完全)沉淀開始時pH的求算。KspCu(OH)2=c(Cu2+)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 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【題組過關(guān)】1.(2018聊城模擬)已知Ksp(AgCl)=1.810-10, Ksp(AgI)=1.010-16。下列說法錯誤的是()導(dǎo)學(xué)號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錯誤;因為Ksp(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;當兩種沉淀共存時, =KspMg(OH)2/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BaSO4溶解完后溶液中c( )0.1 molL-1,設(shè)此時溶液中的c( )=x molL-1。溶液中有BaSO4(s)+ (aq) BaCO3(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點對應(yīng)的硫化銅懸濁液中溶度積常數(shù)為Ksp(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)曲線上每一點都代表“對應(yīng)物質(zhì)的飽和溶液”,即達到沉淀溶解平衡狀態(tài)。A項,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,錯誤;B項,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,錯誤;C項,曲線上每個點對應(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,硫化物溶解的條件是c(M2+)c(S2-)Ksp(MS),錯誤。