精修版高中化學(xué) 第三章 第3節(jié) 沉淀溶解平衡導(dǎo)學(xué)案 魯科版選修4

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1、 精品資料 第3節(jié) 沉淀溶解平衡 ★【課前學(xué)案導(dǎo)學(xué)】 ■精準(zhǔn)定位——學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航 1.了解沉淀溶解平衡的建立過程及特點； 2.理解溶度積的概念，能用溶度積規(guī)則判斷沉淀的產(chǎn)生和溶解； 3.能夠運用平衡移動的觀點對沉淀的溶解、生成與轉(zhuǎn)化進行分析，并能解釋一些生活問題。 ■自主梳理—基礎(chǔ)知識導(dǎo)航 一、Ag+和Cl—的反應(yīng) 1.生成沉淀的離子反應(yīng)之所以能夠發(fā)生，在于_______________生成物的溶解度減小。 2.從固體溶解平衡的角度可以理解AgCl在溶液中存在下述兩個過程：一方面，在水分子作用下，少量_____

2、_______________Ag+和Cl—脫離AgCl表面；另一方面，溶液中的離子受AgCl表面正負離子的吸引，回到____________________AgCl表面析出，形成沉淀。 3.溶解平衡：在一定溫度下，當(dāng)_____________沉淀溶解與生成速率時，即達到______________溶解平衡。 4.難溶電解質(zhì)與易溶電解質(zhì)之間并無嚴(yán)格界限，習(xí)慣上將_____________________溶解度小于0.01g的電解質(zhì)稱為難溶電解質(zhì)。對于常量的化學(xué)反應(yīng)來說，0.01g是很小的，因此一般情況下，相等量的離子互相反應(yīng)生成_____________難溶電解質(zhì)，可以認(rèn)為反應(yīng)完全了，化學(xué)

3、上通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于___________10-5mol/L時，沉淀就達完全。 問題思考1 ：難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡與難電離物質(zhì)的電離平衡有什么聯(lián)系和區(qū)別？ 二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用 1.沉淀的生成 （1）沉淀生成的應(yīng)用：在涉及_____________、____________、科研、___________等領(lǐng)域中，常利用____________來達到分離或除去某些離子的目的。 （2）沉淀的方法：_____________、______________、____________。 2.沉淀溶解的方法 （1）酸堿溶解法。加入__________與溶解平

4、衡體系中的___________反應(yīng)，降低____________離子濃度，使平衡向溶解方向移動。 （2）用某些鹽溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式為：____________________________________ 3.沉淀的轉(zhuǎn)化 （1）一般地，_____________的沉淀轉(zhuǎn)化為___________的沉淀容易實現(xiàn)；兩種沉淀的溶解度差別________，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。 （2）鍋爐除水垢：反應(yīng)方程式為：_________________________________________ （3）各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋漓作用后可變成CuSO4溶液，并

5、向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦（ZnS）和方鉛礦（PbS），便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍（CuS）。其反應(yīng)如下：________________________________ 問題思考2 ？如果要除去某溶液中的SO42—，你選擇加入鈣鹽還是鋇鹽？為什么？ 自主梳理參考答案 一、1、生成物的溶解度減小 2、Ag+和Cl—脫離AgCl表面 回到AgCl表面析出，形成沉淀 3、當(dāng)沉淀溶解與生成速率 溶解平衡 4、溶解度小于0.01g的電解質(zhì) 難溶電解質(zhì)10-5mol/L 二、1、（1）無機制備 提純工藝的生產(chǎn)廢水處理 生成沉淀（2）調(diào)

6、節(jié)pH法 加沉淀劑法 氧化還原沉淀法2、（1）酸或堿 相應(yīng)離子（2）Mg（OH）2（s）+NH4Cl（aq）MgCl2（aq）+2NH3H2O 3、（1）溶解度小 溶解度更小 越大（2）CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NaSO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（3）CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4，CuSO4+ PbS= CuS+PbSO4。 問題思考參考答案 問題思考1：難溶電解質(zhì)可以是強電解質(zhì)也可以是弱電解質(zhì)，而難電離物質(zhì)只能是弱電解質(zhì)。再從變化的過程來看，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

7、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)化達到平衡狀態(tài)。 問題思考2加入可溶性鋇鹽。因為BaSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小，用Ba2+沉淀SO42—更完全。 ★【課堂探究導(dǎo)學(xué)】 ■合作探究-名師保駕護航 探究一:溶解平衡的建立 1.沉淀溶解平衡：一定溫度下，沉淀溶解成離子的速率等于離子重新

8、結(jié)合成沉淀的速率，形成飽和溶液，固體質(zhì)量和溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)。 2.特征：（1）動——沉淀溶解平衡是一種動態(tài)平衡； （2）等——v（沉淀）=v（溶解）0； （3）定——平衡時，溶液中離子的濃度保持不變； （4）變——當(dāng)外界條件改變時，溶解平衡將發(fā)生移動，達到新的平衡。即勒夏特列原理也適用于判斷溶解平衡移動分析。 3.影響沉淀溶解平衡的因素： 內(nèi)因：難溶物質(zhì)本身性質(zhì)——主要決定因素 外因：（1）濃度—加水，平衡向溶解方向移動 （2）溫度—升溫，多數(shù)平衡向溶解方向移動 （3）同離子效應(yīng)—向平衡體系中加入相同的離子使平衡向沉淀方向移動 （4）其他—向平衡體系中加入可

9、與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶物質(zhì)或氣體時，平衡正移 『特別提醒』沉淀溶解平衡是針對與難溶電解質(zhì)而言的，其狀態(tài)為形成飽和溶液，特征是固體溶解的速率和離子沉淀的速率相等，固體的質(zhì)量和離子的濃度不再變化。應(yīng)該注意到：沉淀溶解平衡同化學(xué)平衡相似，也是一個動態(tài)平衡，平衡移動原理同樣也適用于沉淀溶解平衡體系。 探究二：沉淀反應(yīng)的應(yīng)用 1.沉淀的生成 （1）沉淀生成的應(yīng)用：在涉及無機制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領(lǐng)域中，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。 （2）沉淀的方法：調(diào)節(jié)pH法、加沉淀劑法、氧化還原沉淀法。 2.沉淀溶解的方法 （1）酸堿溶解法。加入酸或堿與溶解平衡

10、體系中的相應(yīng)離子反應(yīng)，降低離子濃度，使平衡向溶解方向移動。 （2）用某些鹽溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式為： Mg（OH）2（s）+NH4Cl（aq）MgCl2（aq）+2NH3H2O 3.沉淀的轉(zhuǎn)化 （1）一般地，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)；兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。 （2）鍋爐除水垢：反應(yīng)方程式為： CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NaSO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 （3）各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋漓作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦（ZnS）和方鉛礦（PbS），便慢

11、慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍（CuS）。其反應(yīng)如下： CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4，CuSO4+ PbS= CuS+PbSO4。 探究三：溶度積常數(shù) 1.概念：溶度積常數(shù)（Ksp）：在一定溫度下，難溶電解質(zhì)在溶液中達到沉淀溶解平衡時，離子濃度保持不變。其離子濃度的化學(xué)計量數(shù)次方的乘積為一個常數(shù)，稱之為溶度積常數(shù),簡稱溶度積，用Ksp表示。 2.表達式：如：對于PbI2(s) Pb2+ + 2I—這個溶解沉淀平衡的可逆過程，它的平衡常數(shù)可以表示為： K = ，Ksp = K[PbI2] = [Pb2+][I—]2 25℃，Ksp = K[PbI2] = [Pb2+][I—]2 =

12、7.1×10—9 mol3·L—3 3.溶度積規(guī)則 難溶電解質(zhì)在一定條件下，沉淀能否生成或溶解，可以根據(jù)溶度積的概念來判斷：難溶電解質(zhì)的多相離子平衡物質(zhì)： 任意狀態(tài)時的濃度商Qc與溶度積Ksp，可以判斷沉淀的生產(chǎn)與溶解： （1）Qc>Ksp 平衡向左移動，沉淀析出； （2）Qc=Ksp 處于平衡狀態(tài)，飽和溶液； （3）Qc與溶度積Ksp，平衡向右移動，無沉淀析出，若原來有沉淀存在，則沉淀溶解。 『特別提醒』1、Ksp值的大小只與難溶電解質(zhì)本身的 性質(zhì)和溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。 2.Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。同類型的難溶電解質(zhì)，在同溫度下，Ksp越大，溶解度

13、越大；不同類型的難溶電解質(zhì)，應(yīng)通過計算才能進行比較。 ■典例剖析-名師釋疑助航 例1.下列說法不正確的是 A．BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ CrO42－ (aq)的平衡體系中，加入BaCl2濃溶液沉淀量增多 B．pH=2的酸溶液與pH=12的強堿溶液等體積混合，所得溶液pH≤7 C．苯酚顯色原理為：6C6H5OH+Fe3+Fe(C6H5O)63－(紫色)+6H+，則檢驗水楊酸（）中的酚羥基，需加入適量的小蘇打溶液后，再加入氯化鐵溶液 D．某試液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液有白色淀淀，該試液中一定含有SO42－ 『答案』D 『解析』A正確，Ba2+加入后產(chǎn)生同離子效應(yīng)，沉

14、淀增加；B正確，若為弱酸，則PH＜7，若為強酸，則PH=7；C正確，水楊酸電離的H+會抑制平衡，難以顯紫色，無法檢驗酚羥基；D錯，還可能含有Cl－等。 【變式訓(xùn)練1】 在一定溫度下，一定量氫氧化鎂的懸濁液里，有如下溶解平衡： Mg(OH)2(S) Mg2++2OH—當(dāng)向該懸濁液里加入少量MgO粉末時，下列說法不正確的 是(　　 ) A．Mg2+的數(shù)目減少???????????????? B．Mg2+濃度增大 C．溶液的pH不變???????????????? D．Mg(OH)2固體質(zhì)量不變 【例2】已知：⑴混合硫酸銅溶液與碳酸鈉溶液： 主要反應(yīng)：Cu2＋＋CO32－＋H2O＝

15、Cu（OH）2↓＋CO2↑ 次要反應(yīng)：Cu2＋＋CO32－＝CuCO3↓ ⑵混合硫酸銅溶液與硫化鈉溶液： 主要反應(yīng)：Cu2＋＋S2－＝CuS↓ 次要反應(yīng)：Cu2＋＋S2－＋2H2O＝Cu（OH）2↓＋H2S↑ 由此可得以下幾種物質(zhì)溶解度大小關(guān)系正確的是（??? ） A．Cu（OH）2＞CuCO3＞CuS????????? B．Cu（OH）2＜CuCO3＜CuS C．CuS ＞Cu（OH）2＞CuCO3???????? D．CuS ＜Cu（OH）2＜CuCO3 『答案』D 『解析』由⑴可知，在水溶液中Cu2＋與CO32－主要生成Cu（OH）2沉淀，說明Cu（OH）2比CuCO3

16、更易沉淀，從而說明溶解度：Cu（OH）2＜CuCO3；同理由⑵可得，溶解度：CuS ＜Cu（OH）2 【變式訓(xùn)練2】 要使工業(yè)廢水中的金屬Pb2＋離子沉淀，可用硫酸鹽.碳酸鹽.硫化物等作沉淀劑，已知Pb2＋離子與這些離子形成的化合物的溶解度如下： 化合物 PbSO4 PbCO3 PbS 溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14 由上述數(shù)據(jù)可知，選用的沉淀劑最好的是（???? ） A．硫化物???????? B．硫酸鹽??????? C．碳酸鹽??????? D．以上沉淀劑均可 【例3】18℃時,Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11

17、mol3.L-3求飽和溶液中Mg2+的濃度。 『答案』飽和溶液中Mg2+的濃度為1.65×10-4mol.L-1 『解析』設(shè)Mg(OH)2中Mg2+的濃度為x mol·L-1,根據(jù)Mg(OH)2在溶液中的離解: Mg(OH)2Mg2+ + 2OH-- 溶液中應(yīng)有[Mg2+]=χmol.L-1 [OH-]=2χmol.L-1 　 　Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ．(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3 χ=1.65×10-4(mol.L-1) 【變式訓(xùn)練3】25℃時，AgCl的溶解度是0.00192g ·L-1,求它的溶度積. 變式訓(xùn)練解析及答案 【變式

18、訓(xùn)練1】解析：MgO+H2O==Mg(OH)2，H2O的量減少，使Mg(OH)2飽和溶液中又析出Mg(OH)2，沉淀后的溶液仍然是該溫度下的飽和溶液，c(Mg2+)、c(OH—)都不會改變，但溶劑減少，使Mg(OH)2的溶解量減少，所以溶液中Mg2+數(shù)目減少，Mg(OH)2固體質(zhì)量增加。 答案：BD 【變式訓(xùn)練2】解析：所選的沉淀劑的Ksp盡可能的小，使生成沉淀的反應(yīng)進行得越完全越好。 答案：A 【變式訓(xùn)練3】解析：AgCl的相對分子質(zhì)量為143.3, AgCl飽和溶液物質(zhì)的量濃度為: 0.00192 g ·L-1 /143.3 g/ mol-1 =1.34×10-5mol·L-1

19、 根據(jù)AgCl在溶液中的離解: AgClAg+ + Cl-- 溶液中應(yīng)有　 [Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5 mol·L-1 所以AgCl的Ksp= [Ag+][Cl-]=(1.34×10-5 ) 2=1.80×10-10 mol2.L-2 答案：1.80×10-10 mol2.L-2 ■備選例題 1. 將0.3mol/L的Ba（OH）2溶液50mL 與0.02 mol/L 的H2SO4溶液100mL混合后，求混合后溶液的PH。 【答案】13.23 【解析】Ba（OH）2溶液的n（）＝0.3mol/L×2×0.05L＝0.03mol， H2SO4溶液的n（H+）＝

20、0.02 mol/L×2×0.1L＝0.004mol，n（H+）＜n（），堿過量，則：[]混＝＝0.17mol/L，[H+]混＝＝5.9×mol/L， 即：PH混＝－lg（5.9×）＝13.23。 2．在100mL 0.01mol/L KCl溶液中，加入1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列說法正確的是(AgCl的Ksp=1.8×10－10 mol2/L2)?????????????????????? (?????????? ) A.有AgCl沉淀析出???????????? B.無AgCl沉淀析出 C.無法確定???????????????????? D.有沉淀但不是AgC

21、l 【答案】A 【解析】本題主要利用濃度商與溶度積的大小比較，判斷是否有沉淀生成。通過計算可以看出加入溶液后Qc>Ksp(AgCl)，因此應(yīng)當(dāng)有AgCl沉淀析出。 3．一定溫度下，在氫氧化鋇的懸濁液中，存在如下溶解平衡關(guān)系：Ba(OH)2(s)Ba2+(aq)+2OH－(aq)。向此種懸濁液中加入少量的氫氧化鋇粉末，下列敘述正確的是 (?????? ) A.溶液中鋇離子數(shù)減小?????? B.溶液中C(Ba2+)減小 C.溶液中C(OH－)增大??????? D.PH減小 【答案】A 【解析】本題主要考查條件對沉淀溶解平衡的影響，加入氫氧化鋇粉末，要結(jié)合水分子，使氫氧化鋇溶液的質(zhì)

22、量減少，此時仍為飽和溶液，故C(Ba2+)和C(OH－)以及PH都不變，只有鋇離子數(shù)減小 ■常用教學(xué)素材 水垢的成分 長久使用的熱水壺底部有一層水垢，主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。 天然水中一般都含有少量的鈣離子和鎂離子，還含有少量碳酸氫根離子。將天然的水加熱煮沸，由于碳酸氫鈣和碳酸氫鎂熱分解溫度低于100攝氏度，碳酸氫鈣會分解成碳酸鈣、二氧化碳和水，碳酸氫鎂也會分解成碳酸鎂、二氧化碳和水。但是，長時間煮沸，碳酸鎂會跟水反應(yīng)，部分或全部轉(zhuǎn)化成氫氧化鎂。這是因為，氫氧化鎂比碳酸鎂的溶解度更小，不斷加熱，生成更難溶的氫氧化鎂，有利于碳酸鎂的水解。碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂都是溶解度很小的物質(zhì)，會從水中析出，形成沉淀。形成的沉淀通常帶有部分結(jié)晶水，還含有少量其他金屬離子。綜上所述，水垢的主要成分是碳酸鈣和氫氧化鎂，還可能含有一定量的碳酸氫鎂。