苏教版选修4 专题3第四单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡 课件（80张）.ppt

第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡 一 沉淀溶解平衡原理1 沉淀溶解平衡 1 难溶电解质 溶解度小于 的电解质 2 概念 在一定温度下 当难溶电解质的 速率和 速率相等时所达到的平衡状态 3 表示 以agcl为例 0 01g 溶解 沉淀 agclag cl 4 特征 可逆 动态 不变 移动 2 溶度积 1 含义 描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数或简称溶度积 符号为 2 表示方法 对mmanmmn nam 来说 ksp 3 影响因素 ksp与难溶电解质的 和 有关 与浓度无关 与沉淀量无关 ksp cm mn cn am 性质 温度 4 意义 溶度积 ksp 反映了物质在水中的 能力 对同类型的难溶电解质 如agcl agbr agi 而言 ksp数值越 的难溶电解质在水中的溶解能力越 溶解 大 强 二 沉淀溶解平衡的应用1 沉淀的转化 1 实验探究 出现白色沉淀 agno3 nacl agcl nano3 白色沉淀转化 成黄色沉淀 agi沉淀 黄色沉淀转化 成黑色沉淀 agi ag2s沉淀 2 实验结论 在一定条件下溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质 2 沉淀转化的实例 1 难溶强酸盐转化为难溶弱酸盐 利用平衡原理法 向饱和na2co3溶液中加入baso4 可将baso4转化为baco3 反应的离子方程式为 2 金属离子的除去 调节ph法 除去cuso4溶液中少量fe3 可向溶液中加入cuo或 或 调节ph至3 4 使fe3 转化为 沉淀除去 cu oh 2 cu2 oh 2co3 fe oh 3 1 辨析下列说法的正误 1 当沉淀达到完全时 溶液中的离子浓度应该为零 2 只有难溶电解质在溶液中才存在溶解平衡 3 向caco3的溶液中加入na2co3 caco3的溶解平衡逆向移动 caco3的溶度积减小 4 在caco3的沉淀溶解平衡体系中加入稀盐酸 平衡不移动 答案解析 1 分析 没有绝对不溶解的物质 难溶电解质在溶液中 离子浓度不会为零 一般认为当溶液中的离子浓度小于1 10 5mol l 1时 沉淀就达到完全 2 分析 所有电解质的饱和溶液中仍残留溶质时 都存在溶解平衡 3 分析 溶度积只受温度的影响 4 分析 caco3 s ca2 aq aq 加入稀盐酸 与h 反应 导致溶解平衡正向移动 2 下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是 a 反应开始时溶液中各离子浓度相等b 平衡时沉淀生成的速率和溶解的速率相等c 平衡时溶液中溶质的离子浓度相等 且保持不变d 平衡时再加入难溶性的该沉淀物 将促进溶解 解析 选b 对于沉淀溶解平衡 平衡时 生成沉淀的速率和沉淀溶解的速率相等 且各微粒浓度保持不变 故b项正确 在建立平衡的过程中和平衡时 各离子浓度关系取决于电解质中阴 阳离子个数比 不一定相等 a c项错误 改变难溶物质的量不影响沉淀溶解平衡 3 下列对于石灰岩溶洞的钟乳石的成因解释正确的是 a 石灰岩溶洞是火山喷发时形成的b 钟乳石是空气中co2和h2o溶解了碳酸钙生成了碳酸氢钙溶液 然后分解生成碳酸钙而形成的c 钟乳石是空气中的co2与土壤中的钙离子结合生成碳酸钙 经千万年而形成钟乳石d 石灰岩溶洞中的钟乳石是和地球同时产生的 解析 选b 石灰岩溶洞是由于h2o co2破坏caco3的溶解平衡造成的 4 将一定量的硫酸钡放入水中 对此有关的叙述正确的是 a 硫酸钡不溶于水 硫酸钡固体质量不会改变b 最终会得到baso4的极稀的饱和溶液c 因为ba2 baso4 很容易发生 所以不存在baso4 s ba2 aq aq 的反应d 因为baso4难溶于水 所以改变外界条件也不会改变baso4的溶解性 解析 选b baso4不溶于水并不是绝对的不溶 它存在溶解平衡 当沉淀溶解和生成的速率相等时 得到了baso4的饱和溶液 即建立了动态平衡baso4 s ba2 aq aq a c项错误 b项正确 升高温度 baso4溶解度增大 d项错误 5 向饱和的baso4溶液中加水 baso4的 a 溶解度将增大 ksp将不变b 溶解度 ksp均将增大c 溶解度将不变 ksp将增大d 溶解度 ksp均将不变 解析 选d 难溶物的溶解度和ksp只受难溶物的性质和外界条件温度的影响 因此加水溶解度和ksp均不变 6 向5mlnacl溶液中滴入一滴agno3溶液 出现白色沉淀 继续滴加一滴ki溶液并振荡 沉淀变为黄色 再滴入一滴na2s溶液并振荡 沉淀又变成黑色 根据上述变化过程 分析此三种沉淀物的溶解度关系为 a agcl agi ag2sb agclagi ag2sd agi agcl ag2s 解析 选c 沉淀转化的实质就是溶解平衡的移动 沉淀的转化就是由溶解度大的转化为溶解度小的沉淀 也就是向ksp小的物质转化 一 沉淀溶解平衡及其影响因素1 沉淀溶解平衡 在一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 溶解速率和沉淀速率相等的平衡状态 2 沉淀溶解平衡的影响因素 以agcl为例 agcl s ag aq cl aq 点拨 沉淀溶解平衡与电离平衡 1 沉淀溶解平衡是化学平衡的一种 沉淀溶解平衡移动分析时也同样遵循勒夏特列原理 2 难溶电解质的溶解平衡和难电离物质 弱电解质 的电离平衡的区别 从物质类别来看 难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质 如baso4是强电解质 而al oh 3是弱电解质 而难电离物质只能是弱电解质 从变化过程来看 溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态 而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态 表示方法不同 微思考 1 升高温度 物质的溶解度都会增大吗 提示 一般来说 升高温度 物质的溶解度会增大 但ca oh 2的溶解度随温度的升高而降低 2 agcl在水中的溶解度与在nacl溶液中的溶解度是否相同 提示 agcl在水中会存在如下沉淀溶解平衡 agcl s ag aq cl aq 加入nacl固体 c cl 增大 沉淀溶解平衡左移 故agcl在nacl溶液中的溶解度减小 过关题组 1 某一密闭绝热容器中盛有饱和ca oh 2溶液 当加入少量cao粉末 下列说法正确的是 有固体析出 c ca oh 2 增大 ph不变 c h 与c oh 的乘积不变 c h 一定增大a b c d 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 并不是所有的物质的溶解都是吸热的过程 2 kw与温度的高低有关 随着温度的改变而改变 解析 选d cao与水反应生成ca oh 2放出热量使溶液温度升高 ca oh 2溶解度降低 使ca oh 2 s ca2 aq 2oh aq 平衡左移 oh 浓度减小 ph降低 同时析出ca oh 2 综上所述 选d项 2 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 加少量水稀释c 滴加少量1mol l 1盐酸d 滴加少量1mol l 1agno3溶液 解析 选b agcl在水中会存在如下沉淀溶解平衡 agcl s ag aq cl aq ksp agcl c ag c cl 固体的溶解度和溶度积的大小取决于难溶电解质的本性 仅随温度的改变而改变 所以加热ksp agcl 发生变化 加水稀释以及加入盐酸和硝酸银溶液 温度都没有发生变化 所以ksp agcl 保持不变 a选项错误 加水稀释 瞬间c ag 和c cl 都减小 沉淀溶解平衡正向移动 但是因为有agcl固体存在 所以溶液 仍然是饱和溶液 c ag 和c cl 都不变 b选项正确 加入盐酸 平衡逆向移动 c ag 减小 但是c cl 增大 c选项错误 加入agno3溶液 平衡逆向移动 c cl 减小 但是c ag 增大 d选项错误 方法规律 增大沉淀溶解程度的因素 1 加水稀释 能增大沉淀的溶解 但此时各离子的浓度是减小的 2 对大多数物质而言 加热可促进其溶解 但也有些物质的溶解度随温度升高而降低 故此时升高温度 其溶解程度降低 3 加入能消耗沉淀溶解得到的离子的物质 此时因溶解时产生的离子浓度减小而使平衡向溶解的方向移动 4 利用沉淀的转化 加入适当的物质生成与沉淀具有相同离子的溶解度更小的物质 变式训练 有关caco3的溶解平衡的说法中 不正确的是 a caco3沉淀析出和沉淀溶解不断进行 但速率相等b caco3难溶于水 其饱和溶液不导电 属于弱电解质溶液c 升高温度 caco3沉淀的溶解度增大d 向caco3沉淀中加入纯碱固体 caco3的溶解度降低 解析 选b caco3固体在溶液中达到溶解平衡后 沉淀溶解与沉淀生成速率相等 但不为零 一般来说 升高温度 有利于固体物质的溶解 caco3难溶于水 但溶解的部分是完全电离的 电离出ca2 和 属于强电解质 向caco3溶解平衡体系中加入纯碱固体 增大了浓度 使溶解平衡逆向移动 降低了caco3的溶解度 二 沉淀溶解平衡原理的应用1 溶度积规则 设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 则qc与ksp的关系 qc ksp溶液处于过饱和溶液状态 生成沉淀 qc ksp沉淀和溶解达到平衡 溶液为饱和溶液 qc ksp溶液尚未达饱和 无沉淀析出 2 沉淀的生成 1 条件 离子浓度积 qc 大于溶度积 ksp 2 应用 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就可向溶液中加入cuo或cu oh 2等物质 将fe3 转化为fe oh 3而除去 3 沉淀的溶解 当溶液中浓度积qc小于ksp时 沉淀可以溶解 其常用的方法有 1 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 2 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 3 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 4 氧化还原法 通过发生氧化还原反应使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 4 沉淀的转化 1 含义 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 2 实例 警示 沉淀溶解平衡原理应用中的注意事项 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 其次希望沉淀的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 2 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 0 10 5mol l 1时 沉淀已经完全 3 沉淀的转化过程中一般是溶解度大的易转化为溶解度小的 但在溶解度相差不大的情况下 溶解度小的也可以转化为溶解度大的 如baso4沉淀在饱和na2co3溶液中可以转化为baco3沉淀 微思考 1 工业上常用fes mns等难溶物除去工业废水中的重金属离子hg2 pb2 cu2 等 原理是什么 提示 由于相同条件下fes mns的ksp远远大于hgs pbs cus的ksp 2 在baso4饱和溶液中加入少量bacl2溶液 产生baso4沉淀 若以ksp表示baso4的溶度积 则平衡后溶液中离子浓度和ksp的关系如何 提示 baso4饱和溶液中加入少量的氯化钡溶液 平衡baso4 s ba2 aq aq 逆向移动 则此时c ba2 c 但由于温度未发生改变 所以溶液中c ba2 c ksp 过关题组 1 1 已知在25 时 ksp mg oh 2 3 2 10 11 假设饱和mg oh 2溶液的密度为1g ml 1 试求mg oh 2的溶解度为g 2 在25 时 向0 02mol l 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mol l 1 3 25 时 向浓度均为0 02mol l 1的mgcl2和cucl2混合溶液中逐滴加入naoh溶液 先生成沉淀 填化学式 当两种沉淀共存时 已知25 时 ksp cu oh 2 2 0 10 20 解题指南 解答本题要注意以下3点 1 溶度积的表达式 2 关于溶度积的计算 3 溶度积与溶解度的关系 解析 1 设c mg2 为x 则c oh 为2x 由ksp mg oh 2 3 2 10 11 c mg2 c2 oh x 2x 2 4x3 解得c mg2 2 10 4mol l 1 则1l溶液 即1l水中 溶解mg oh 2为2 10 4mol 即1000g水中溶解mg oh 2为2 10 4mol 58g mol 1 1 16 10 2g 所以mg oh 2的溶解度为1 16 10 3g 2 当c mg2 c2 oh 3 2 10 11时开始生成mg oh 2沉淀 则c2 oh 1 6 10 9 解得c oh 4 10 5mol l 1 3 由于ksp cu oh 2 小于ksp mg oh 2 所以离子的浓度商首先达到并大于ksp cu oh 2 的数值而使cu oh 2先沉淀 当两种沉淀共存时 此时的溶液对mg oh 2和cu oh 2而言都是饱和的 oh mg2 cu2 同时满足ksp cu oh 2 和ksp mg oh 2 的关系 因为它们都在同一溶液中 ksp cu oh 2 和ksp mg oh 2 的关系式中c oh 应相等 所以 1 6 109 答案 1 1 16 10 3 2 4 10 5 3 cu oh 21 6 109 2 已知ksp agcl 1 56 10 10 ksp agbr 7 7 10 13 ksp ag2cro4 9 0 10 12 某溶液中含有cl br 和 浓度均为0 010mol l 1 向该溶液中逐滴加入0 010mol l 1的agno3溶液时 三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 a cl br b br cl c br cl d br cl 解题指南 解答本题时要明确以下两点 1 当溶液中某难溶物离子浓度积qc大于其ksp时 就会有沉淀析出 2 三种离子中 ag 最小的先沉淀 解析 选c 当cl 浓度为0 010mol l 1时 要产生agcl沉淀 所需ag 的最小浓度为1 56 10 8mol l 1 当br 的浓度为0 010mol l 1时 要产生agbr沉淀 所需ag 的最小浓度为7 7 10 11mol l 1 当浓度为0 010mol l 1时 要产生ag2cro4沉淀 所需ag 的最小浓度为3 0 10 5mol l 1 向混合溶液中逐滴加入0 010mol l 1的硝酸银溶液时 ag 的浓度逐渐增大 所以br 最先沉淀 最后沉淀 应选c 变式训练 1 已知25 时 agi饱和溶液中c ag 为1 23 10 8mol l 1 agcl的饱和溶液中c ag 为1 25 10 5mol l 1 若在5ml含有kcl和ki各为0 01mol l 1的溶液中逐滴加入5ml0 01mol l 1agno3溶液形成浊液 下列叙述正确的是 a 先生成agcl沉淀 再生成agi沉淀b agi的溶度积 ksp 为1 23 10 10c 浊液中cl 和i 浓度之比约为1 04 106d 如果不考虑水的蒸发 升高温度 则浊液中沉淀的质量不变 解析 选c 根据agi和agcl饱和溶液中ag 的浓度可知 ksp agi 1 23 10 8mol l 1 2 1 5 10 16mol2 l 2 ksp agcl 1 25 10 5mol l 1 2 1 56 10 10mol2 l 2 由此可知b项错 由于ksp agi ksp agcl 所以向含kcl和ki各为0 01mol l 1的溶液中逐滴加入agno3溶液 应先生成agi沉淀 故a项错 在浊液中 1 04 106 c正确 升高温度 溶解度变大 沉淀质量变小 故d项错 2 工业生产中常用mns作为沉淀剂除去工业废水中的cu2 cu2 aq mns s cus s mn2 aq 下列说法错误的是 a 该反应达平衡时c mn2 c cu2 b mns的ksp比cus的ksp大c 往平衡体系中加入少量cuso4固体后 c mn2 变大d 该反应的平衡常数k 解析 选a 由转化关系可知ksp mns ksp cus 该平衡的平衡常数表达式为k 分子 分母同时乘以c s2 得k a项错误 b和d项正确 溶液已经达到平衡 加入cuso4后cu2 浓度增大 平衡右移 c mn2 变大 c项正确 提分必备关键点 1 牢记沉淀溶解平衡的2个特征 1 v 溶解 v 沉淀 0 2 固体的质量或离子浓度保持不变 2 掌握1个表达式 对于溶解平衡 mman s mmn aq nam aq 其ksp cm mn cn am 3 熟记溶度积规则中的3个关系 qcksp 溶液过饱和 有沉淀析出 沉淀溶解平衡曲线的探究 真题判断 在括号内打 或 1 一定温度下 三种碳酸盐mco3 m mg2 ca2 mn2 的沉淀溶解平衡曲线如下图所示 已知 pm lgc m pc lgc 则 mgco3 caco3 mnco3的ksp依次增大 a点可表示mnco3的饱和溶液 且c mn2 c b点可表示caco3的饱和溶液 且c ca2 c c点可表示mgco3的不饱和溶液 且c mg2 c 分析 过pc 2作垂线与3条曲线有3个交点 其c 相等 但c m 减小 因此mgco3 caco3 mnco3的ksp依次减小 故 错 a点在曲线上 可表示mnco3的饱和溶液 又在中点 故c mn2 c 正确 b点可表示caco3的饱和溶液 但图中数值越大 实际浓度越小 故c ca2 c 错 c点在曲线上方 表示mgco3的不饱和溶液 且图中数值越大 实际浓度越小 故c mg2 c 正确 2 硫酸锶 srso4 在水中的沉淀溶解平衡曲线如图 则 温度一定时 ksp srso4 随c 的增大而减小 三个不同温度中 313k时ksp srso4 最大 283k时 图中a点对应的溶液是不饱和溶液 283k下的srso4饱和溶液升温到363k后变为不饱和溶液 分析 平衡常数只与温度有关 错 由图可知 相同浓度情况下 313k时的sr2 的浓度最大 ksp c sr2 c 故 对 283k时 a点的sr2 浓度比平衡时要小 qc小于ksp 为不饱和溶液 对 283k 363k ksp减小析出沉淀 但仍为饱和溶液 错 案例探究 金属氢氧化物在酸中溶解度不同 因此可以利用这一性质 控制溶液的ph 达到分离金属离子的目的 难溶金属的氢氧化物在不同ph下的溶解度 s mol l 1 如图 请回答下列问题 1 ph 3时溶液中铜元素的主要存在形式是什么 提示 由图示可以看出ph 3时 不产生cu oh 2沉淀 铜元素主要是以cu2 的形式存在 2 若ni no3 2溶液中含有少量的co2 杂质 能否通过调节溶液ph的方法来除去 提示 由于ni2 和co2 完全沉淀时ph相差不大 故不宜采用调节溶液ph的方法来除去 3 若要除去cucl2溶液中少量的fe3 应该控制溶液的ph为多少 提示 由图示可知ph6时cu2 也沉淀完全 故应控制ph在4左右 4 若在含有cu2 和ni2 的溶液中加入烧碱 优先得到的沉淀物是什么 提示 根据图示可知在含有cu2 和ni2 的溶液中加入烧碱 cu oh 2优先沉淀 5 已知常温下一些难溶物的溶度积常数如下表 某工业废水中含有cu2 pb2 hg2 最适宜向此工业废水中加入过量的什么物质 选上表中的物质 除去它们 提示 根据几种硫化物的溶度积可知cus pbs hgs的溶解度比fes小得多 加入fes可将cu2 pb2 hg2 转化为硫化物沉淀 而过量的fes不溶解 所以fes为最佳试剂 探究归纳 1 溶度积常数只是温度的函数