高中化學(xué) 3.4 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡課件 魯科版選修4.ppt
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第四單元難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡,一、沉淀溶解平衡原理1.沉淀溶解平衡：(1)難溶電解質(zhì)：溶解度小于_______的電解質(zhì)。(2)概念：在一定溫度下，當(dāng)難溶電解質(zhì)的_____速率和_____速率相等時(shí)所達(dá)到的平衡狀態(tài)。(3)表示(以AgCl為例)：________________。,0.01g,溶解,沉淀,AgClAg++Cl-,(4)特征。,可逆,動(dòng)態(tài),=,不變,移動(dòng),2.溶度積：(1)含義：描述難溶電解質(zhì)在水中的沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)稱為溶度積常數(shù)或簡(jiǎn)稱溶度積，符號(hào)為_(kāi)__。(2)表示方法：對(duì)MmAnmMn++nAm-來(lái)說(shuō)，Ksp=_______________。(3)影響因素：Ksp與難溶電解質(zhì)的_____和_____有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)，與沉淀量無(wú)關(guān)。,Ksp,cm(Mn+)cn(Am-),性質(zhì),溫度,(4)意義：溶度積(Ksp)反映了物質(zhì)在水中的_____能力。對(duì)同類型的難溶電解質(zhì)(如AgCl、AgBr、AgI)而言，Ksp數(shù)值越___的難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越___。,溶解,大,強(qiáng),二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1.沉淀的轉(zhuǎn)化：(1)實(shí)驗(yàn)探究。,出現(xiàn)白色沉淀,AgNO3+NaCl====,AgCl↓+NaNO3,白色沉淀轉(zhuǎn)化,成黃色沉淀,AgI沉淀,黃色沉淀轉(zhuǎn)化,成黑色沉淀,AgI,Ag2S沉淀,(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定條件下溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)。,2.沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)例：(1)難溶強(qiáng)酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶弱酸鹽。利用平衡原理法：向飽和Na2CO3溶液中加入BaSO4，可將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________________(2)金屬離子的除去。調(diào)節(jié)pH法：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO或_______或___________，調(diào)節(jié)pH至3～4，使Fe3+轉(zhuǎn)化為_(kāi)______沉淀除去,Cu(OH)2,Cu2(OH)2CO3,Fe(OH)3,1.辨析下列說(shuō)法的正誤：(1)當(dāng)沉淀達(dá)到完全時(shí)，溶液中的離子濃度應(yīng)該為零。()(2)只有難溶電解質(zhì)在溶液中才存在溶解平衡。()(3)向CaCO3的溶液中加入Na2CO3，CaCO3的溶解平衡逆向移動(dòng)，CaCO3的溶度積減小。()(4)在CaCO3的沉淀溶解平衡體系中加入稀鹽酸，平衡不移動(dòng)。(),【答案解析】(1)。分析：沒(méi)有絕對(duì)不溶解的物質(zhì)，難溶電解質(zhì)在溶液中，離子濃度不會(huì)為零，一般認(rèn)為當(dāng)溶液中的離子濃度小于110-5molL-1時(shí)，沉淀就達(dá)到完全。(2)。分析：所有電解質(zhì)的飽和溶液中仍殘留溶質(zhì)時(shí)，都存在溶解平衡。(3)。分析：溶度積只受溫度的影響。(4)。分析：CaCO3(s)Ca2+(aq)+(aq)，加入稀鹽酸，與H+反應(yīng)，導(dǎo)致溶解平衡正向移動(dòng)。,2.下列對(duì)沉淀溶解平衡的描述正確的是()A.反應(yīng)開(kāi)始時(shí)溶液中各離子濃度相等B.平衡時(shí)沉淀生成的速率和溶解的速率相等C.平衡時(shí)溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等，且保持不變D.平衡時(shí)再加入難溶性的該沉淀物，將促進(jìn)溶解,【解析】選B。對(duì)于沉淀溶解平衡，平衡時(shí)，生成沉淀的速率和沉淀溶解的速率相等，且各微粒濃度保持不變，故B項(xiàng)正確；在建立平衡的過(guò)程中和平衡時(shí)，各離子濃度關(guān)系取決于電解質(zhì)中陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比，不一定相等，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；改變難溶物質(zhì)的量不影響沉淀溶解平衡。,3.下列對(duì)于石灰?guī)r溶洞的鐘乳石的成因解釋正確的是()A.石灰?guī)r溶洞是火山噴發(fā)時(shí)形成的B.鐘乳石是空氣中CO2和H2O溶解了碳酸鈣生成了碳酸氫鈣溶液，然后分解生成碳酸鈣而形成的C.鐘乳石是空氣中的CO2與土壤中的鈣離子結(jié)合生成碳酸鈣，經(jīng)千萬(wàn)年而形成鐘乳石D.石灰?guī)r溶洞中的鐘乳石是和地球同時(shí)產(chǎn)生的【解析】選B。石灰?guī)r溶洞是由于H2O、CO2破壞CaCO3的溶解平衡造成的。,4.將一定量的硫酸鋇放入水中，對(duì)此有關(guān)的敘述正確的是()A.硫酸鋇不溶于水，硫酸鋇固體質(zhì)量不會(huì)改變B.最終會(huì)得到BaSO4的極稀的飽和溶液C.因?yàn)锽a2++====BaSO4↓很容易發(fā)生，所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+(aq)的反應(yīng)D.因?yàn)锽aSO4難溶于水，所以改變外界條件也不會(huì)改變BaSO4的溶解性,【解析】選B。BaSO4不溶于水并不是絕對(duì)的不溶，它存在溶解平衡，當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時(shí)，得到了BaSO4的飽和溶液，即建立了動(dòng)態(tài)平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+(aq)，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；升高溫度，BaSO4溶解度增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。,5.向飽和的BaSO4溶液中加水，BaSO4的()A.溶解度將增大，Ksp將不變B.溶解度、Ksp均將增大C.溶解度將不變，Ksp將增大D.溶解度、Ksp均將不變【解析】選D。難溶物的溶解度和Ksp只受難溶物的性質(zhì)和外界條件溫度的影響，因此加水溶解度和Ksp均不變。,6.向5mLNaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出現(xiàn)白色沉淀，繼續(xù)滴加一滴KI溶液并振蕩，沉淀變?yōu)辄S色，再滴入一滴Na2S溶液并振蕩，沉淀又變成黑色，根據(jù)上述變化過(guò)程，分析此三種沉淀物的溶解度關(guān)系為()A.AgCl=AgI=Ag2SB.AgClAgI>Ag2SD.AgI>AgCl>Ag2S,【解析】選C。沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是溶解平衡的移動(dòng)，沉淀的轉(zhuǎn)化就是由溶解度大的轉(zhuǎn)化為溶解度小的沉淀，也就是向Ksp小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。,一、沉淀溶解平衡及其影響因素1.沉淀溶解平衡：在一定溫度下，在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，溶解速率和沉淀速率相等的平衡狀態(tài)。,2.沉淀溶解平衡的影響因素：,以AgCl為例：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),【點(diǎn)撥】沉淀溶解平衡與電離平衡(1)沉淀溶解平衡是化學(xué)平衡的一種，沉淀溶解平衡移動(dòng)分析時(shí)也同樣遵循勒夏特列原理。(2)難溶電解質(zhì)的溶解平衡和難電離物質(zhì)(弱電解質(zhì))的電離平衡的區(qū)別。①?gòu)奈镔|(zhì)類別來(lái)看：難溶電解質(zhì)可以是強(qiáng)電解質(zhì)也可以是弱電解質(zhì)(如BaSO4是強(qiáng)電解質(zhì)，而Al(OH)3是弱電解質(zhì))，而難電離物質(zhì)只能是弱電解質(zhì)。,②從變化過(guò)程來(lái)看：溶解平衡是指已溶解的溶質(zhì)與未溶解的溶質(zhì)之間形成的沉淀與溶解的平衡狀態(tài)；而電離平衡則是指已經(jīng)溶解在溶液中的弱電解質(zhì)分子與離子之間的轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡狀態(tài)。③表示方法不同。,【微思考】(1)升高溫度，物質(zhì)的溶解度都會(huì)增大嗎？提示：一般來(lái)說(shuō)，升高溫度，物質(zhì)的溶解度會(huì)增大，但Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低。,(2)AgCl在水中的溶解度與在NaCl溶液中的溶解度是否相同？提示：AgCl在水中會(huì)存在如下沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)，加入NaCl固體，c(Cl-)增大，沉淀溶解平衡左移，故AgCl在NaCl溶液中的溶解度減小。,【過(guò)關(guān)題組】1.某一密閉絕熱容器中盛有飽和Ca(OH)2溶液，當(dāng)加入少量CaO粉末，下列說(shuō)法正確的是()①有固體析出；②c[Ca(OH)2]增大；③pH不變；④c(H+)與c(OH-)的乘積不變；⑤c(H+)一定增大A.①④B.①③C.①②④D.①⑤,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)并不是所有的物質(zhì)的溶解都是吸熱的過(guò)程；(2)Kw與溫度的高低有關(guān)，隨著溫度的改變而改變。,【解析】選D。CaO與水反應(yīng)生成Ca(OH)2放出熱量使溶液溫度升高，Ca(OH)2溶解度降低，使Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)平衡左移，OH-濃度減小，pH降低，同時(shí)析出Ca(OH)2。綜上所述，選D項(xiàng)。,2.(2014濟(jì)南高二檢測(cè))對(duì)飽和AgCl溶液(有AgCl固體存在)進(jìn)行下列操作后，c(Ag+)和Ksp(AgCl)均保持不變的是()A.加熱B.加少量水稀釋C.滴加少量1molL-1鹽酸D.滴加少量1molL-1AgNO3溶液,【解析】選B。AgCl在水中會(huì)存在如下沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)，Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)。固體的溶解度和溶度積的大小取決于難溶電解質(zhì)的本性，僅隨溫度的改變而改變，所以加熱Ksp(AgCl)發(fā)生變化，加水稀釋以及加入鹽酸和硝酸銀溶液，溫度都沒(méi)有發(fā)生變化，所以Ksp(AgCl)保持不變，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；加水稀釋，瞬間c(Ag+)和c(Cl-)都減小，沉淀溶解平衡正向移動(dòng)，但是因?yàn)橛蠥gCl固體存在，所以溶液,仍然是飽和溶液，c(Ag+)和c(Cl-)都不變，B選項(xiàng)正確；加入鹽酸，平衡逆向移動(dòng)，c(Ag+)減小，但是c(Cl-)增大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；加入AgNO3溶液，平衡逆向移動(dòng)，c(Cl-)減小，但是c(Ag+)增大，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。,【方法規(guī)律】增大沉淀溶解程度的因素(1)加水稀釋，能增大沉淀的溶解，但此時(shí)各離子的濃度是減小的。(2)對(duì)大多數(shù)物質(zhì)而言，加熱可促進(jìn)其溶解。但也有些物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而降低，故此時(shí)升高溫度，其溶解程度降低。,(3)加入能消耗沉淀溶解得到的離子的物質(zhì)，此時(shí)因溶解時(shí)產(chǎn)生的離子濃度減小而使平衡向溶解的方向移動(dòng)。(4)利用沉淀的轉(zhuǎn)化，加入適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)生成與沉淀具有相同離子的溶解度更小的物質(zhì)。,【變式訓(xùn)練】(2014滄州高二檢測(cè))有關(guān)CaCO3的溶解平衡的說(shuō)法中，不正確的是()A.CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不斷進(jìn)行，但速率相等B.CaCO3難溶于水，其飽和溶液不導(dǎo)電，屬于弱電解質(zhì)溶液C.升高溫度，CaCO3沉淀的溶解度增大D.向CaCO3沉淀中加入純堿固體，CaCO3的溶解度降低,【解析】選B。CaCO3固體在溶液中達(dá)到溶解平衡后，沉淀溶解與沉淀生成速率相等，但不為零；一般來(lái)說(shuō)，升高溫度，有利于固體物質(zhì)的溶解；CaCO3難溶于水，但溶解的部分是完全電離的，電離出Ca2+和，屬于強(qiáng)電解質(zhì)；向CaCO3溶解平衡體系中加入純堿固體，增大了濃度，使溶解平衡逆向移動(dòng)，降低了CaCO3的溶解度。,二、沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用1.溶度積規(guī)則：設(shè)某難溶電解質(zhì)的溶液中任一情況下有關(guān)離子濃度的乘積Qc(離子積)，則Qc與Ksp的關(guān)系：Qc>Ksp溶液處于過(guò)飽和溶液狀態(tài)，生成沉淀；Qc=Ksp沉淀和溶解達(dá)到平衡，溶液為飽和溶液；Qcc()，但由于溫度未發(fā)生改變，所以溶液中c(Ba2+)c()=Ksp。,【過(guò)關(guān)題組】1.(1)已知在25℃時(shí)，Ksp[Mg(OH)2]=3.210-11，假設(shè)飽和Mg(OH)2溶液的密度為1gmL-1，試求Mg(OH)2的溶解度為g。(2)在25℃時(shí)，向0.02molL-1的MgCl2溶液中加入NaOH固體，如要生成Mg(OH)2沉淀，應(yīng)使溶液中的c(OH-)最小為molL-1。,(3)25℃時(shí)，向濃度均為0.02molL-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先生成沉淀(填化學(xué)式)；當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，=。{已知25℃時(shí)，Ksp[Cu(OH)2]=2.010-20},【解題指南】解答本題要注意以下3點(diǎn)：(1)溶度積的表達(dá)式。(2)關(guān)于溶度積的計(jì)算。(3)溶度積與溶解度的關(guān)系。,【解析】(1)設(shè)c(Mg2+)為x，則c(OH-)為2x。由Ksp[Mg(OH)2]=3.210-11=c(Mg2+)c2(OH-)=x(2x)2=4x3，解得c(Mg2+)=210-4molL-1，則1L溶液(即1L水中)溶解Mg(OH)2為210-4mol，即1000g水中溶解Mg(OH)2為210-4mol58gmol-1=1.1610-2g，所以Mg(OH)2的溶解度為1.1610-3g。(2)當(dāng)c(Mg2+)c2(OH-)=3.210-11時(shí)開(kāi)始生成Mg(OH)2沉淀，則c2(OH-)==1.610-9，解得c(OH-)=410-5molL-1。,(3)由于Ksp[Cu(OH)2]小于Ksp[Mg(OH)2]，所以離子的濃度商首先達(dá)到并大于Ksp[Cu(OH)2]的數(shù)值而使Cu(OH)2先沉淀；當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，此時(shí)的溶液對(duì)Mg(OH)2和Cu(OH)2而言都是飽和的，OH-、Mg2+、Cu2+同時(shí)滿足Ksp[Cu(OH)2]和Ksp[Mg(OH)2]的關(guān)系，因?yàn)樗鼈兌荚谕蝗芤褐?，Ksp[Cu(OH)2]和Ksp[Mg(OH)2]的關(guān)系式中c(OH-)應(yīng)相等，所以=1.6109。,答案：(1)1.1610-3(2)410-5(3)Cu(OH)21.6109,2.(2013新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)已知Ksp(AgCl)=1.5610-10，Ksp(AgBr)=7.710-13，Ksp(Ag2CrO4)=9.010-12。某溶液中含有Cl-、Br-和，濃度均為0.010molL-1，向該溶液中逐滴加入0.010molL-1的AgNO3溶液時(shí)，三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序?yàn)?)A.Cl-、Br-、B.、Br-、Cl-C.Br-、Cl-、D.Br-、、Cl-,【解題指南】解答本題時(shí)要明確以下兩點(diǎn)：(1)當(dāng)溶液中某難溶物離子濃度積Qc大于其Ksp時(shí)，就會(huì)有沉淀析出。(2)三種離子中，[Ag+]最小的先沉淀。,【解析】選C。當(dāng)Cl-濃度為0.010molL-1時(shí)，要產(chǎn)生AgCl沉淀，所需Ag+的最小濃度為1.5610-8molL-1，當(dāng)Br-的濃度為0.010molL-1時(shí)，要產(chǎn)生AgBr沉淀，所需Ag+的最小濃度為7.710-11molL-1，當(dāng)濃度為0.010molL-1時(shí)，要產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀，所需Ag+的最小濃度為3.010-5molL-1，向混合溶液中逐滴加入0.010molL-1的硝酸銀溶液時(shí)，Ag+的濃度逐漸增大，所以Br-最先沉淀，最后沉淀。應(yīng)選C。,【變式訓(xùn)練】1.已知25℃時(shí)，AgI飽和溶液中c(Ag+)為1.2310-8molL-1，AgCl的飽和溶液中c(Ag+)為1.2510-5molL-1。若在5mL含有KCl和KI各為0.01molL-1的溶液中逐滴加入5mL0.01molL-1AgNO3溶液形成濁液，下列敘述正確的是()A.先生成AgCl沉淀，再生成AgI沉淀B.AgI的溶度積(Ksp)為1.2310-10C.濁液中Cl-和I-濃度之比約為1.04106D.如果不考慮水的蒸發(fā)，升高溫度，則濁液中沉淀的質(zhì)量不變,【解析】選C。根據(jù)AgI和AgCl飽和溶液中Ag+的濃度可知，Ksp(AgI)=(1.2310-8molL-1)2=1.510-16mol2L-2；Ksp(AgCl)=(1.2510-5molL-1)2=1.5610-10mol2L-2，由此可知B項(xiàng)錯(cuò)；由于Ksp(AgI)Ksp(CuS)，該平衡的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，分子、分母同時(shí)乘以c(S2-)，得K=，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B和D項(xiàng)正確；溶液已經(jīng)達(dá)到平衡，加入CuSO4后Cu2+濃度增大，平衡右移，c(Mn2+)變大，C項(xiàng)正確。,【提分必備關(guān)鍵點(diǎn)】1.牢記沉淀溶解平衡的2個(gè)特征：(1)v(溶解)=v(沉淀)≠0。(2)固體的質(zhì)量或離子濃度保持不變。2.掌握1個(gè)表達(dá)式：對(duì)于溶解平衡，MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)，其Ksp=cm(Mn+)cn(Am-)。,3.熟記溶度積規(guī)則中的3個(gè)關(guān)系：QcKsp——溶液過(guò)飽和，有沉淀析出。,沉淀溶解平衡曲線的探究【真題判斷】(在括號(hào)內(nèi)打“√”或“”)(1)(2013江蘇高考)一定溫度下，三種碳酸鹽MCO3(M：Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲線如下圖所示。已知：pM=-lgc(M)，pc()=-lgc()。則：,①M(fèi)gCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大()②a點(diǎn)可表示MnCO3的飽和溶液，且c(Mn2+)=c()()③b點(diǎn)可表示CaCO3的飽和溶液，且c(Ca2+)下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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