高考化学总复习 第八章第3节 沉淀溶解平衡优化课件 鲁科版.ppt

第3节沉淀溶解平衡 考纲要求1 了解难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质 2 电解质溶液知识的综合应用 命题热点1 难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点及溶度积ksp的概念 2 运用浓度商和平衡常数来分析沉淀的溶解 生成和沉淀的转化 一 溶解平衡和溶度积常数1 沉淀溶解平衡的研究对象是 即在一定温度下 当沉淀的 与 的速率相等时达到的平衡状态 难溶电解质 沉积 溶解 物质的溶解性的大小是相对的 如pbi2为固体 但加水后仍有部分pb2 和i 离开固体表面进入溶液 而进入溶液的pb2 和i 又会形成 沉积下来 最终pb2 和i 的浓度 增加 pbi2固体的量 减小 得到pbi2的 溶液 pbi2 不再 不再 饱和 2 沉淀溶解平衡的特点 1 逆 2 等 3 v溶解 v沉积 0 4 饱和溶液内各离子浓度不再发生变化 5 变 外界条件改变 发生平衡移动 动 定 3 电解质在水中的溶解度20 时 电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系 4 溶度积常数及其应用 1 表达式对于溶解平衡mman s mmn aq nam aq ksp ksp仅受 的影响 mn m am n 温度 2 溶度积规则某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度的乘积qc 离子积 与ksp的关系 二 沉淀溶解平衡的应用1 沉淀的生成 如 向cuso4 aq 通入h2s可有 沉淀生成 反应的离子方程式为 cu2 h2s cus 2h 说明cus 一般的强酸 cus 不溶于 2 沉淀的溶解 如 将cus加入浓硝酸中 固体溶解 原因是 3 沉淀的转化 沉淀溶解度差别越大 越容易转化 其实质是沉淀溶解平衡发生移动 如将agcl固体加入ki溶液中 会观察到 色固体转化成 色固体 原因是agcl i agi cl 白 黄 思考感悟为什么说baso4无毒而baco3有毒不能用做医学上的 钡餐 呢 提示 baso4的ksp很小且不溶于强酸 hcl 中 而baco3可溶于胃酸中 hcl ba2 是有毒 可使蛋白质变性死亡 特别提醒 1 沉淀溶解平衡方程式的书写溶解平衡的表达式 mman s mmn aq nam aq 注意在沉淀后用 s 标明状态 溶液用 aq 标明状态 并用 连接 如ag2s s 2ag aq s2 aq 2 沉淀溶解平衡的影响因素 内因 难溶物本身的性质 这是主要决定因素 外因 a 浓度 加水冲稀 平衡向溶解的方向移动 但ksp不变 b 温度 绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程 升高温度 平衡向溶解方向移动 ksp增大 有时升温ksp会减小 如ca oh 2的ksp c 同离子效应 向平衡体系中加入难溶产物溶解产生的离子 平衡逆向移动 ksp不变 d 其他 向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时 平衡向溶解方向移动 但ksp不变 即时应用1 2012 湖南岳阳高三质检 在t 时 ag2cro4 橘红色 在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示 a t 时 ag2cro4的ksp为1 10 8 b 在饱和ag2cro4溶液中加入k2cro4不能使溶液由y点变为x点 c t 时 y点和z点时ag2cro4的ksp相等d t 时 将0 01mol l 1agno3溶液滴入20ml0 01mol l 1kcl和0 01mol l 1k2cro4的混合溶液中 cl 先沉淀 y点 z点溶液的温度相同 则ksp相同 c正确 由agcl的ksp计算此条件下agcl沉淀时的c ag 1 8 10 8mol l 1 由ag2cro4的ksp计算c ag 3 16 10 5mol l 1 可知cl 优先沉淀 1 沉淀生成的应用加入沉淀剂而析出沉淀是分离 除杂的常用方法 如以na2s h2s等沉淀剂 可使某些金属离子 cu2 hg2 等 生成极难溶的沉淀物 cus hgs等 1 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 其次希望沉淀生成的反应进行得越完全越好 如果除去溶液中的mg2 要使用naoh等使之转化为溶解度较小的mg oh 2 2 因为沉淀溶解平衡是一可逆过程 所以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 10 5mol l 1时 沉淀完全 由ksp的表达式可知 要使除去的离子在溶液中残留的浓度尽可能地小 要加入过量的沉淀剂 2 沉淀的转化 1 沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动 通常 一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀 两种难溶物的溶解能力差别越大 这种转化的趋势就越大 2 实例探究 往zns的溶解平衡体系中加入cuso4溶液可将其转化为更难溶的cus沉淀 zns s cu2 aq cus s zn2 aq 依据沉淀转化的原理 可用fes等难溶物作为沉淀剂除去废水中的重金属离子 fes s hg2 aq hgs s fe2 aq 硬水中的mg hco3 2煮沸时分解为mgco3 继续煮沸过程中 mgco3转化为更难溶的mg oh 2 即时应用2 有关难溶电解质的溶度积如下 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq ksp 5 6 10 12mol3 l 3cu oh 2 s cu2 aq 2oh aq ksp 2 2 10 20mol3 l 3 向温度一定 有固态mg oh 2存在的饱和溶液中加入某物质或溶液 能使mg oh 2固体的质量增加的是 a ch3coona的饱和溶液b nh4cl的饱和溶液c cucl2的饱和溶液d 蒸馏水 解析 选a ch3coona水解显碱性 oh 的浓度增大 mg oh 2的沉淀溶解平衡向左移动 mg oh 2固体的质量增加 nh4cl水解显酸性 h 的浓度增大 mg oh 2的沉淀溶解平衡向右移动 mg oh 2固体的质量减少 ksp cu oh 2 ksp mg oh 2 加cucl2饱和溶液使mg oh 2沉淀转化为cu oh 2沉淀 mg oh 2固体的质量减少 加蒸馏水降低了mg2 和oh 的浓度 使mg oh 2的沉淀溶解平衡向右移动 mg oh 2固体的质量减少 3 已知 常温下 ksp agcl 1 8 10 10 ksp agi 8 3 10 17 下列叙述中正确的是 a 常温下 agcl在饱和nacl溶液中的ksp比在纯水中的ksp小b 向agcl的悬浊液中加入ki溶液 沉淀由白色转化为黄色 c 将0 001mol l 1的agno3溶液滴入kcl和ki的混合溶液中 一定先产生agi沉淀d 向agcl的饱和溶液中加入nacl晶体 有agcl析出且溶液中c ag c cl 解析 选b a项 ksp只与温度有关 而与浓度无关 错 b项 由于ksp agcl 大于ksp agi 当溶液中i 浓度达到一定量时agcl可转化为agi 对 c项 若溶液中cl 浓度比i 浓度大许多 先生成的可能是agcl沉淀 错 d项 有agcl析出 但溶液中的c cl 会远大于c ag 错 2010 高考海南卷 已知ksp agcl 1 8 10 10 ksp agi 1 5 10 16 ksp ag2cro4 2 0 10 12 则下列难溶盐的饱和溶液中 ag 浓度大小顺序正确的是 a agcl agi ag2cro4b agcl ag2cro4 agic ag2cro4 agcl agid ag2cro4 agi agcl 答案 c 名师点评 利用ksp判断难溶电解质饱和溶液中的离子浓度大小 这一知识点直接来源于教材 可直接根据ksp的定义计算出来进行比较 这一知识点也可以拓展到 比较几种难溶电解质在某种溶液中的溶解度大小 计算判断沉淀转化的条件 分析某种离子完全被除去的条件 措施等 跟踪训练1 a 在t 时 agbr的ksp为4 9 10 13b 在agbr饱和溶液中加入nabr固体 可使溶液c点到b点c 图中a点对应的是agbr的不饱和溶液d 根据ksp agcl 和图中数据判断agbr s 不可能转化成agcl s 解析 选bd 根据图中c点的c ag 和c br 可得t 时的ksp agbr 4 9 10 13 a项正确 在agbr饱和溶液中加入nabr固体 使c br 增大 溶解平衡逆向移动 c ag 减小 故b错 只有加热的条件下同时加入适量nabr固体才有可能使c点变成b点 在a点时qc ksp 故为agbr的不饱和溶液 c正确 根据ksp agcl 与ksp agbr 比较可知 当c cl c br 817时 agbr s 就会转化成agcl s 所以d项错误 2012 河北师大附中高三模拟 在1mol l 1的cuso4溶液中含有少量fe3 杂质 ph控制在 范围内就可能将fe3 除去 已知ksp fe oh 3 2 6 10 39 ksp cu oh 2 5 6 10 20 解析 首先要明确将fe3 浓度降至10 5mol l 1以下就等于将fe3 完全除去 其次在调ph时不能使cu2 沉淀 可采取加入cuo的方式调ph fe oh 3 s fe3 aq 3oh aq ksp fe oh 3 fe3 oh 3 2 6 10 39mol4 l 4 oh 最小 6 4 10 12mol l 1 ph 最大 lg2 4 10 10 4 4所以应控制ph范围在2 8 4 4之间 答案 控制ph范围在2 8 4 4之间 2010 高考山东卷 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 ksp fe oh 3 ksp cu 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 常见错误 a或d 错因分析 1 常见错误分析不能正确理解曲线上各点和曲线外各点的含义及联系 对ksp的定义理解不到位而错选a或d 2 其他错因分析不能理解c项所述内容就是kw 因为c点 d点所代表的溶液温度相同 kw就相同 正确解答 正确理解难溶电解质溶度积常数的意义 在曲线上的任意一点 c fe3 c3 oh ksp fe oh 3 c cu2 c2 oh ksp cu oh 2 d对 比较b c两点 两金属离子的浓度相等 答案 b 跟踪训练2 2012 烟台市统考题 随着工业的迅速发展 产生的废水对水体的污染也日趋严重 通过控制溶液的ph对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法 下表是常温下金属氢氧化物的ksp 沉淀溶解平衡常数 和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的ph 表中浓度为相应ph时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度 当溶液中金属离子浓度小于10 5mol l 1时通常认为该离子沉淀完全 1 某厂排出的废水中含有cu2 和fe3 测得其浓度均小于0 1mol l 1 为除去其中的fe3 回收铜 需控制溶液的ph范围是 2 沉淀转化在生产中也有重要应用 如用na2co3溶液可以将锅炉水垢中的caso4转化为较疏松而易清除的caco3 该沉淀转化达到平衡时 其平衡常数k 写数值 需加入的na2co3的浓度最小值为 mol l 1 已知ksp caso4 9 1 10 6 ksp caco3 2 8 10 9 错因分析 可从表格数据中找出各种金属离子沉淀开始和完全时所需的ph 由于没有看清是除去fe3 而回收铜 误认为只要ph 3 7即可 而忽视了对cu2 不沉淀的条件控制而错解 在计算caso4 s na2co3 aq caco3 s na2so4 aq 的k时 不能正确建立k与ksp的关系而错解 很多同学甚至认为 ksp caso4 ksp caco3 该转化不能发生等错误认识 解析 1 除去其中的fe3 回收铜 则控制溶液ph时 需只沉淀fe3 而不沉淀cu2 根据表格数据 当ph 3 7时 fe3 沉淀完全 而cu2 没有沉淀 当ph 4 7时 cu2 沉淀 所以溶液ph范围为3 7 ph 4 7 答案 1 3 7 ph 4 7 2 3 25 1037 0 10 5 沉淀反应在化学实验中的应用 实验目的 利用沉淀溶解平衡的知识进行分离提纯 实验原理 利用沉淀法进行物质的分离提纯主要应遵循除杂三原则 即 1 所选试剂一般只能与杂质反应 且杂质与试剂反应的生成物要跟被提纯物质易分离 而最佳试剂是将杂质转化为被提纯的物质 2 除杂后的物质成分不变 3 实验过程和操作方法简单易行 在有些实验中不但要把沉淀分离出来 还要准确称量所得沉淀的质量 因此 一方面要让沉淀剂适当过量 另一方面还要把沉淀洗涤干净 1 沉淀剂过量的检验根据沉淀溶解平衡原理可知 欲使杂质离子沉淀完全 应加入稍过量的沉淀剂 判断沉淀剂加入是否过量的一般的操作方法是 把反应混合物静置后 吸取少量上清液 置于一洁净的试管中 再滴加少量的沉淀剂 若没有沉淀生成则证明沉淀剂已过量 2 沉淀的洗涤由于沉淀生成时 表面溶液吸附一定量的离子 尤其是沉淀成分离子 因此 过滤后紧接着要进行沉淀的洗涤 洗涤方法是 向过滤器中慢慢注入适量的蒸馏水 至刚好浸没沉淀 然后静置 让其自然流下 重复以上操作2 3次 直至洗涤干净 3 沉淀是否洗涤干净的检验欲检验沉淀是否洗涤干净 主要是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子 一般的检验方法是 取少量最后一次的洗涤液 置于一洁净的试管中 再滴加少量的检验试剂 若没有特征现象出现则证明沉淀已洗涤干净