2020版高三化学总复习专题8第4讲难溶电解质的沉淀溶解平衡课件苏教版.pptx

第4讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡,-2-,考纲要求:1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。 2.理解溶度积(Ksp)的含义,能进行相关的计算。,-3-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,沉淀溶解平衡的影响因素 导学诱思 将10 g CaCO3粉末加入100 mL蒸馏水中,在体系中存在如下溶解平衡:CaCO3(s) Ca2+(aq)+ (aq)。改变下列条件,CaCO3的溶解度如何变化?若溶解平衡发生移动,你能判断出平衡的移动方向吗?溶液中的c(Ca2+)是增大还是减小?溶度积(Ksp)如何变化? 升高温度: 、 、 、 ; 加水稀释: 、 、 、 ; 通入少量HCl气体: 、 、 、 ;,增大,右移,c(Ca2+)增大,增大,不变,右移,c(Ca2+)不变,不变,增大,右移,c(Ca2+)增大,不变,-4-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,加入少量CaCl2固体: 、 、 、 ; 加入少量Na2CO3固体: 、 、 、 ; 再加少量CaCO3固体: 、 、 、 。,减小,左移,c(Ca2+)增大,不变,减小,左移,c(Ca2+)减小,不变,不变,不移动,c(Ca2+)不变,不变,-5-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.沉淀溶解平衡状态 (1)概念: 沉淀溶解平衡状态,指在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成 时, 速率和 速率相等的状态。 例如,在一定温度下,当AgCl溶于水形成 溶液时,AgCl溶于水形成Ag+和Cl-的速率 溶液中的Ag+和Cl-结合生成AgCl的速率的状态,属于沉淀溶解平衡状态。,饱和溶液,沉淀溶解,沉淀生成,饱和,等于,-6-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)沉淀溶解平衡的建立: v(溶解) v(沉淀),固体溶解 v(溶解) v(沉淀),溶解平衡 v(溶解) v(沉淀),析出晶体 (3)特点:,=,不再变化,-7-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.沉淀溶解平衡常数溶度积 (1)溶度积(Ksp): 在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中,有关离子浓度 。 (2)Ksp的表达式: 对于沉淀溶解平衡:MmAn(s) mMn+(aq)+nAm-(aq), Ksp= 。 注意:固体物质不列入平衡常数。 (3)Ksp的意义: Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力,当化学式所表示的阴、阳离子个数比相同时(物质类型相同),Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力相对越强。如由Ksp数值可知,在水中的溶解能力:AgClAgBrAgI。 可以用Ksp来计算饱和溶液中某种离子的浓度。,幂的乘积,c(Mn+)mc(Am-)n,-8-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(4)Ksp的影响因素: 在一定温度下,Ksp是一个常数,只与难溶电解质的性质、 有关,而与沉淀的量无关,并且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动,并不改变溶度积。,温度,-9-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.判断沉淀生成与否的原则溶度积规则 (1)离子积(Qc): 某难溶电解质的溶液中,任一情况下有关离子浓度幂的乘积叫离子积(Qc),如Mg(OH)2溶液中Qc= 。 (2)溶度积规则: Qc Ksp溶液不饱和,无沉淀析出。若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直到溶液 。 Qc Ksp溶液饱和,沉淀与溶解处于 状态。 Qc Ksp溶液过饱和,有沉淀析出,直到溶液达到新的平衡。 注意:涉及Q的计算时,易忽视等体积混合后离子的浓度均减半而使计算出错。故离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,所代入的溶液体积也必须是混合液的体积。,c(Mg2+)c(OH-)2,饱和,=,平衡,-10-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变( ) (2)沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解( ) (3)沉淀溶解平衡也属于动态平衡,即v(溶解)=v(沉淀)0( ) (4)外界条件改变,溶解平衡一定发生移动( ) (5)难溶电解质的Ksp越小,则其溶解度越小( ) (6)溶度积常数Ksp与温度变化成正比( ) (7)升高温度,某沉淀溶解平衡逆向移动,说明它的溶解度是减小的,Ksp也变小 ( ) (8)向0.1 molL-1的AgNO3溶液中加入过量的盐酸,完全反应后溶液中无Ag+( ),-11-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(9)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)、AgCl Ag+Cl-分别表示AgCl的溶解平衡、电离方程式( ),-12-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度一 沉淀溶解平衡的影响因素 例1有关AgCl沉淀的溶解平衡的说法中,不正确的是( ) A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但速率相等 B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl- C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大 D.向AgCl沉淀中加入NaCl固体,AgCl沉淀的溶解度降低,答案,解析,-13-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 沉淀溶解平衡的影响因素 沉淀溶解平衡属于化学平衡,外界因素对其的影响,同样遵循勒夏特列原理。 (1)内因: 难溶电解质本身的性质,这是决定因素。 (2)外因: 浓度:加水稀释,沉淀平衡向溶解的方向移动,但Ksp不变。 温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,沉淀平衡向溶解(吸热)的方向移动,同时Ksp增大。而Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)平衡在升温时向沉淀方向移动。,-14-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,同离子效应:向沉淀平衡体系中加入难溶电解质溶解产生的相应的离子,平衡逆向移动,但Ksp不变。 离子反应效应:向沉淀平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离或气体的离子时,使平衡向溶解的方向移动,但Ksp不变。,-15-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)实例分析: 以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) H0为例,如:将AgCl分别加入盛有5 mL水;6 mL 0.5 molL-1 NaCl溶液;10 mL 0.2 molL-1 CaCl2溶液;50 mL 0.1 molL-1 盐酸的烧杯中,均有固体剩余,各溶液中c(Ag+)从大到小的排列顺序为。,-16-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度二 溶度积有关计算及其应用 例2如图横坐标为溶液pH,纵坐标为金属离子物质的量浓度的对数值(当溶液中金属离子浓度10-5 molL-1时,可认为沉淀完全)。试回答: (1)腐蚀铜板后的溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+浓度均为0.1 molL-1,今向混合溶液中通入氨气调节溶液的pH=5.6时,溶液中存在的金属阳离子为 。 (2)从图中数据计算可得Fe(OH)2的溶度积KspFe(OH)2= 。,答案,解析,-17-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 (1)判断沉淀的生成、溶解及转化。 通过比较溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积Qc与Ksp的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成、溶解或转化。 两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能会产生多种沉淀时,判断产生沉淀的先后顺序问题,均可利用溶度积的计算公式或离子积与溶度积的关系加以判断。,-18-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)溶度积的计算。 已知溶度积,求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中,c(Ag+)= 已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 molL-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a molL-1。 注意:溶度积和溶解度都可用来表示物质的溶解能力,两者之间可以进行相互换算,但换算时必须注意单位。计算物质的溶解度时先换算到质量分数,稀溶液的密度近似为1,再换算到物质的量浓度,最终计算出溶度积,同理可进行逆向换算。,-19-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度三 沉淀溶解平衡图像 例3某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是( ) A.KspFe(OH)3KspCu(OH)2 B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点 C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等 D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和,答案,解析,-20-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 沉淀溶解平衡的有关图像 沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,曲线上的任一点,都是同一温度下,恰好生成沉淀时的离子浓度,有相同的Ksp。如图中的A点和C点均表示BaSO4的饱和溶液;曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,如B点,说明溶液中有BaSO4沉淀析出,此时QcKsp;曲线下方的任一点均表示不饱和溶液,如D点,此时QcKsp。同一难溶电解质的溶解平衡曲线,在同一温度下是同一条曲线,不同温度下不属于同一条曲线,所以在同一曲线上的任意一点的Ksp相同,曲线上的点对应的横纵坐标的数值(各离子的浓度)的乘积就是Ksp。,-21-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,如图中,由C点到A点表示向BaSO4饱和溶液中加入含Ba2+的固体盐或浓溶液。改变条件使得图中点的移动,要考虑条件改变及阴、阳离子的变化趋势。,-22-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 1.对饱和AgCl溶液(有AgCl固体存在)进行下列操作后c(Ag+)和Ksp(AgCl)均保持不变的是( ) A.加热 B.加少量水 C.滴加少量1 molL-1盐酸 D.滴加少量1 molL-1AgNO3溶液,答案,解析,-23-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.20 时,PbCl2(s)在不同浓度盐酸中的最大溶解量(单位:gL-1)如图所示。下列叙述正确的是( ) A.盐酸浓度越大,Ksp(PbCl2)越大 B.PbCl2能与一定浓度的盐酸反应 C.X、Y两点对应的溶液中c(Pb2+)相等 D.往含Pb2+的溶液中加入过量浓盐酸,可将Pb2+完全转化为PbCl2(s),答案,解析,-24-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.硫酸锶(SrSO4)可用于烟火和陶瓷工业,该物质是矿物天青石的主要成分,可由Na2SO4溶液加入锶盐溶液沉淀而得。如图是硫酸锶的溶解曲线,下列说法正确的是( ) A.图像中A、C两点的溶度积:Ksp(A)Ksp(C) B.363 K时的溶度积Ksp(SrSO4)=1.010-3.20 C.SrSO4的溶解度随温度升高而增大 D.313 K时,B点为饱和溶液,D点为不饱和溶液,答案,解析,-25-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,4.(2018全国)用0.100 molL-1 AgNO3溶液滴定50.0 mL 0.050 0 molL-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( ) A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10 B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)c(Cl-)=Ksp(AgCl) C.相同实验条件下,若改为0.040 0 molL-1 Cl-,反应终点c移到a D.相同实验条件下,若改为0.050 0 molL-1 Br-,反应终点c向b方向移动,答案,解析,-26-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,5.(1)某小组以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X,为确定其中氯元素含量,进行如下实验。准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。回答下列问题: 测定过程中,使用棕色滴定管的原因是 。滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.010-5 molL-1,c( )为 molL-1已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12。 (2)已知PbI2的Ksp=7.010-9,将1.010-2 molL-1的KI与Pb(NO3)2溶液等体积混合,则生成PbI2沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为 。,答案,解析,-27-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,沉淀溶解平衡的应用 导学诱思 思考并简答下列问题: (1)医学上常用BaSO4作X射线透视肠胃的内服造影剂,俗称“钡餐”,BaCO3与BaSO4的溶度积相差不大,为什么医院里不能用BaCO3替代BaSO4作内服造影剂? 。 (2)污水中含有Hg2+,用难溶的FeS作为沉淀剂,可使Hg2+转化为HgS而除去,该反应能进行的依据是 ;有人认为加入FeS作为沉淀剂还可以起到净化水的作用,请运用所学知识解释 。,-28-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.沉淀生成的方法 (1)应用 可利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 (2)方法,-29-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-30-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,特别提醒利用生成沉淀法分离或除去某种离子,应使沉淀生成的反应进行得越完全越好,即生成沉淀的Ksp越小越好。如要除去溶液中的Mg2+,最好使其转化为溶度积较小的Mg(OH)2,而不是MgCO3。,-31-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.沉淀溶解的方法 (1)原理 减少溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。,-32-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)方法,-33-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.沉淀的转化方法 (1)实质 的移动,都遵循勒夏特列原理。 (2)方法举例 则KspMg(OH)2KspFe(OH)3。 (3)沉淀转化的规律 一般来说, 的沉淀转化成 的沉淀容易实现。沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。,沉淀溶解平衡,Mg(OH)2,Fe(OH)3,溶解度小,溶解度更小,-34-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(4)应用 锅炉除垢:用纯碱将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为 。 矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS(闪锌矿)转化为CuS(铜蓝),离子方程式为 。,-35-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,加入稀醋酸,溶解平衡不移动 ( ) (2)为了除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入Mg(OH)2( ) (3)将0.001 molL-1的AgNO3溶液滴入KCl和KI的混合溶液中,一定先产生AgI沉淀( ) (4)某温度下向AgCl沉淀中加入NaCl固体,AgCl沉淀的溶解度降低 ( ) (5)锅炉水垢中含有CaSO4,由于溶度积:Ksp(CaSO4)=1.9610-4, Ksp(CaCO3)=8.710-9,因此,无法将CaSO4转化成CaCO3( ) (6)分别用等体积的蒸馏水和0.01 molL-1的盐酸洗涤AgCl沉淀,用水洗涤造成的AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量( ),-36-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度一 沉淀的生成与溶解 例1除了酸以外,某些盐也能溶解沉淀。利用下表三种试剂进行实验,相关分析不正确的( ) A.向中加入酚酞显红色,说明物质的“不溶性”是相对的 B.分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积均能快速彻底溶解 C.混合后发生反应: D.向中加入,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动,答案,解析,-37-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 (1)沉淀的生成。 当溶液中离子浓度积(Qc)大于溶度积(Ksp)时,沉淀可以形成。常应用于: 分离离子:同一类型的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI,溶度积小的物质先析出,溶度积大的物质后析出。 控制溶液的pH来分离物质,如除去CuCl2中的FeCl3,可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质,将Fe3+转化为Fe(OH)3过滤除去,而不引入新的杂质。 说明:a.利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次希望沉淀反应进行得越完全越好。如除去钠盐溶液中的Mg2+,应使用NaOH使之转化为溶解度较小的Mg(OH)2。 b.不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.010-5 molL-1时,沉淀已经完全。,-38-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)沉淀的溶解。 当溶液中溶度积Qc小于Ksp时,沉淀可以溶解。其常用的方法有: 酸碱溶解法:加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应,降低离子浓度,使平衡向溶解的方向移动,如CaCO3可溶于盐酸。 盐溶解法:加入盐溶液,与沉淀溶解平衡体系中某种离子反应生成弱电解质,从而减小离子浓度,使沉淀溶解,如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液。 配位溶解法:加入适当的配合剂,与沉淀溶解平衡体系中的某种离子生成稳定的配合物,从而减小离子浓度,使沉淀溶解,如AgCl溶于氨水。 氧化还原法:通过发生氧化还原反应,使溶解平衡体系中的离子浓度降低,从而使沉淀溶解,如Ag2S溶于硝酸。,-39-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度二 沉淀的转化 例2下表是三种银盐的溶度积常数Ksp(25 )。下列说法中不正确的是( ) A.25 时,三种银盐的饱和溶液中,c(Ag+)最大的是AgCl溶液 B.在AgCl的悬浊液中加入0.1 molL-1的KI溶液,可能有黄色沉淀产生 C.25 时,AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同 D.在AgBr的悬浊液中加入0.1 molL-1的KI溶液,发生反应的离子方程式为I-+Ag+ AgI,答案,解析,-40-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 沉淀的转化 (1)含义:沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。在难溶物质的饱和溶液中,溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。,上述转化说明溶解度的大小关系是:AgClAgBrAgIAg2S 说明:溶解度较小的沉淀,在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。例如:在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。,-41-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 1.已知25 时,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中,加入400 mL 0.01 molL-1的Na2SO4溶液,针对此过程的下列叙述正确的是( ),答案,解析,-42-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+: Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq) 下列有关叙述中正确的是( ) MnS的Ksp大于CuS的Ksp 达到平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+) 溶液中加入少量Na2S固体后,溶液中c(Cu2+)、c(Mn2+)保持不变 该反应平衡常数 A. B. C. D.,答案,解析,-43-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.(1)已知在T 时KspMg(OH)2=3.210-11,假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 gmL-1,试求Mg(OH)2的溶解度为 g。 (2)在25 时,向0.02 molL-1的MgCl2溶液中加入NaOH固体,如要生成Mg(OH)2沉淀,应使溶液中的c(OH-)最小为 molL-1。 (3)25 时,向浓度均为0.02 molL-1的MgC