高二化学第3节沉淀溶解平衡鲁教版知识精讲

用心 爱心 专心 高二化学高二化学第第 3 节节 沉淀溶解平衡鲁教版沉淀溶解平衡鲁教版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 第 3 节 沉淀溶解平衡 二 教学目的 1 了解沉淀溶解平衡的概念及其影响因素 2 了解溶度积及其计算 3 能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解 生成与转化过程进行分析 4 能够用沉淀溶解平衡理论解释生活中相关问题 三 教学重点 难点 沉淀溶解平衡的概念和溶度积概念 四 知识分析 导入 根据溶解度的不同可将物质分为难溶 微溶 可溶 易溶 CaCO3 FeS Mg OH 2等难溶电解质在水溶液中以何种形式存在 一 沉淀溶解平衡与溶度积 实验 PbI2固体的溶解平衡 仪器与药品 试管 胶头滴管 PbI2固体 0 1mol LKI 溶液 操作 课本 P94 试分析 黄色沉淀是什么物质 它是怎样产生的 结论与解释 上层清液中有 Pb2 当加入 KI 时 I 浓度增大 与 Pb2 结合生成黄色 PbI2沉淀 Pb2 从何而来 PbI2 s Pb2 aq 2I aq PbI2溶解电离以离子形式存在 离子结合成 PbI2 沉积在固体表面 当溶解与沉积速度相等时达到平衡 得到饱和溶液 这种平衡状态称为 沉淀溶解平衡 1 沉淀溶解平衡 定义 在一定条件下 难溶电解质在水溶液中的溶解速率与离子在固体表面结合为沉 淀的速率相等时 沉淀质量和溶液中离子浓度保持不变的状态称为沉淀溶解平衡 特征 动 等 定 变 联想 质疑 aA g bB g cC g dD g 此可逆反应在一定温度下存在平衡 常数 K K C c D d A a B b 在沉淀溶解反应中 是否存在类似的常 数关系 PbI2 s Pb2 aq 2I aq K Pb2 I 2 PbI2 PbI2 为常数 则 Ksp K PbI2 Ksp Pb2 I 2 2 溶度积常数 Ksp 用心 爱心 专心 定义 达到沉淀溶解平衡时 难溶电解质电离出的离子浓度的系数次方的乘积为一 常数 称为溶度积常数或溶度积 表达式 AmBn s mAn aq nBm aq Ksp An m Bm n 单位 意义 Ksp 反映了难溶电解质在水中的溶解能力 当化学式所表示的组成中阴阳离子个数比相同时 Ksp 越大 难溶电解质在水中的溶 解能力越强 不同时 不能用 Ksp 直接比较 需用达平衡时共同离子的浓度比较 浓度 越大 溶解能力越强 思考 已知硫化亚铁 硫化铜 硫化锌的溶度积分别为 3 7 10 19mol2 L2 8 5 10 45mol2 L2 1 2 10 23mol2 L2 向 FeCl2 CuSO4 ZnSO4中滴 加 0 01 mol LNa2S 溶液时 Fe2 Zn2 Cu2 沉淀的先后顺序是 Cu2 Zn2 Fe2 说明 Ksp 只与难溶电解质自身性质和温度有关 与沉淀的量和离子的浓度无关 3 影响平衡移动的因素 1 内因 难溶电解质自身的性质 影响 Ksp 2 外因 勒夏特列原理 温度 一般温度越高 Ksp 越大 平衡向沉淀溶解的方向移动 浓度 加水稀释 Ksp 不变 平衡向沉淀溶解的方向移动 同离子效应 向平衡体系中加入含有相同离子的易溶电解质 平衡向生成沉淀的方 向移动 思考 在有固态存在的饱和溶液中 存在如下平衡 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 向饱和溶液中分别加入固体 CH3COONa NH4Cl 时 固体 Mg OH 2的质量有 什么变化 加入固体 Mg OH 2 溶液中 Mg2 OH 的浓度有什么变化 解答 增大 减小 均不变 二 沉淀溶解平衡的应用 1 沉淀的溶解和生成 Q Ksp 溶液中离子生成沉淀 直至沉淀溶解和离子生成沉淀达到平衡状态 Q Ksp 溶液中沉淀溶解和离子生成沉淀达到平衡状态 Q Ksp 若体系中有足量的固体存在 固 体溶解 直至达平衡状态讨论 1 BaCO3与盐酸在溶液中是怎样反应的 2 BaCO3 BaSO4 均为难溶电解质 医学上用于 X 射线透视的内服造影剂只能用 BaSO4 不能用 BaCO3 其原因何在 平衡右移 完成 BaCO3与盐酸的反应 胃酸中 H 浓度较大 溶解 BaCO3 使 Ba2 浓度增大 造成重金属中毒 误食可溶性钡盐造成钡中毒 可用 5 0 的 Na2SO4溶液洗胃 身边的化学 1 溶洞景观 石灰岩的溶解 CaCO3 s Ca2 aq CO32 aq CO32 CO2 H2O2 HCO3 钟乳石 石笋的形成 Ca2 2HCO3 CaCO3 CO2 H2O 2 珊瑚的形成 Ca2 2HCO3 CaCO3 CO2 H2O 2 沉淀的转化 用心 爱心 专心 实验 ZnS 转化为 CuS 仪器与药品 试管 胶头滴管 0 1 mol L ZnSO4 1 mol LNa2S 0 1 mol LCuSO4 实验步骤 课本 P98 实验现象 白色沉淀转化为黑色沉淀 结论与解释 滴加 Na2S 溶液产生白色沉淀 滴加 CuSO4溶液 沉淀变为黑色 ZnS s Zn2 aq S2 aq Ksp ZnS 1 6 10 24mol2 L2 CuS s Cu2 aq S2 aq Ksp CuS 1 3 10 36mol2 L2 Ksp ZnS Ksp CuS ZnS s Zn2 aq S2 aq 平衡右移 Cu2 aq CuS s 沉淀转化 由一种难溶物转化为另一难溶物的过程 实质 沉淀溶解平衡的移动 一般为溶解能力小的沉淀转化为溶解能力更小的沉淀 溶解能力差距越大 沉淀转化的趋势越大 思考 可以用 FeS MnS 等难溶物除去工业废水中的重金属离子 Hg2 Pb2 Cu2 等 原因是什么 解答 由于相同条件下 FeS MnS 的 Ksp 远远大于 HgS PbS CuS 的 Ksp 追根寻源 水垢中的 Mg OH 2是怎样产生的 天然硬水的成分 Ca2 HCO3 Mg2 等 加热煮沸时发生的反应是 Ca HCO3 2 CaCO3 CO2 H2O Mg HCO3 2 MgCO3 CO2 H2O 难溶的 MgCO3在水溶液中存在的沉淀溶解平衡 MgCO3 Mg2 CO32 弱酸酸根的水解 H2O HCO3 OH Mg OH 2 Mg2 2OH OH 浓度增大 Q Ksp 生成 Mg OH 2沉淀 水垢的主要成分是 CaCO3和 Mg OH 2 典型例题典型例题 例 1 一溶液中含有 Fe3 和 Fe2 它们的浓度都是 0 050 mol L 1 如果要求 Fe3 沉淀完全 而 Fe2 不生成沉淀 Fe OH 2 需控制 pH 为何范围 已知 Ksp Fe OH 3 1 1 10 36 mol L 1 4 Ksp Fe OH 2 1 64 10 14 mol L 1 3 提示 当某离子浓度小于 10 5 mol L 1时可以认为该离子沉淀完全了 解析 解析 Fe3 沉淀完全时 其浓度为 1 10 5 mol L 1 根据 Ksp Fe OH 3 可算出溶液 中 OH 求出此时 pH 再通过 Ksp Fe OH 2 求出 Fe2 为 0 050 mol L 1时 OH 的最大 浓度 换算出 pH 即可求出满足要求的 pH 答案 答案 Fe3 沉淀完全时 Fe3 为 1 10 5 mol L 1 则 Fe3 沉淀完全时所需的 OH 为 OH Ksp Fe OH 3 Fe3 1 3 1 1 10 36 1 10 5 1 3 mol L 1 用心 爱心 专心 4 8 10 11 mol L 1 pH 14 pH OH 14 10 3 3 7 Fe2 开始沉淀时所需 OH 为 OH Ksp Fe OH 2 Fe2 1 2 1 64 10 14 0 050 1 2 mol L 1 5 7 10 7 mol L 1 pH 14 pH OH 14 6 2 7 8 因此 溶液的 pH 控制在 3 7 7 8 之间 可使 Fe3 沉淀完全而 Fe2 不沉淀 点评 点评 本题灵活考查溶度积和 pH 的综合运算 例 2 根据 Mg OH 2溶度积 Ksp Mg OH 2 1 2 10 11计算 1 Mg OH 2饱和溶液中的 OH 和 Mg2 并换算出 Mg OH 2的浓度 2 换算 Mg OH 2在 0 010 mol L 1 NaOH 溶液中的最大浓度 3 换算 Mg OH 2在 0 010 mol L 1 MgCl2 溶液中的最大浓度 解析 解析 根据各物质的 Ksp 即可算出各离子的浓度 并进一步求出溶质的浓度 因 Mg OH 2的溶解度很小 溶液中 OH 主要是 NaOH 提供的 由 OH 和 Ksp可求 Mg2 并进一步换算出 Mg OH 2的浓度 MgCl2 的浓度近似等于溶液中 Mg2 再结合 Ksp求出 OH 最后换算出 Mg OH 2的 浓度 答案 答案 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 由 Ksp Mg OH 2 Mg2 OH 2 且 OH 2 Mg2 得 4 Mg2 3 Ksp Mg OH 2 则 Mg2 Ksp Mg OH 2 4 1 3 1 2 10 11 4 1 3 mol L 1 1 44 10 4 mol L 1 Mg OH 2饱和溶液中 Mg2 1 44 10 4 mol L 1 OH 2 Mg2 2 88 10 4 mol L 1 c Mg OH 2 Mg2 1 44 10 4 mol L 1 2 通过溶液的 Mg2 可以换算出 Mg OH 2 在 0 010 mol L 1 的 NaOH 溶液中的最大 浓度 OH 0 010 2 Mg2 0 010 mol L 1 c Mg OH 2 Mg2 Ksp Mg OH 2 OH 2 1 2 10 11 0 0102 mol L 1 1 2 10 7 mol L 1 3 通过溶液中 OH 可以换算出 Mg OH 2 在 0 010 mol L 1 的 MgCl2 溶液中的最 大浓度 已知 Mg2 0 010 mol L 1 则 OH Ksp Mg OH 2 Mg2 1 2 1 2 10 11 0 010 1 2 mol L 1 3 5 10 5 mol L 1 c Mg OH 2 1 2 OH 1 75 10 5 mol L 1 点评 本题考查溶度积的概念理解 例 3 已知 Ksp AgCl 1 8 10 10mol2 L 2 将 0 001 mol L 1 的 NaCl 溶液 和 0 001 mol L 1 的 AgNO3溶液等体积混合 是否有 AgCl 沉淀生成 解析 解析 两溶液等体积混合后 Ag 和 Cl 的浓度都等于原来浓度的 1 2 Ag Cl 1 2 0 001 0 0005 mol L 1 在混合溶液中 Q Ag Cl 0 0005 mol L 1 2 2 5 10 7mol2 L 2 用心 爱心 专心 已知 AgCl 的 Ksp 1 8 10 10mol2 L 2 因为 Q Ksp 所以有 AgCl 沉淀生成 答案 答案 有 AgCl 沉淀生成 点评 本题考查溶度积的直接运算 例 4 如果 BaCO 3 沉淀中尚有 0 010 mol BaSO4 在 1 0L 此份沉淀的饱和溶液中加入 多少摩尔 Na2CO 3才能使 0 010 mol BaSO4 完全转化为 BaCO 3 解析 解析 设需要 Na2CO 3的物质的量为 X Ksp BaCO 3 5 1 10 9mol2 L 2 Ksp BaSO4 1 1 10 10mol2 L 2 BaSO4 CO32 BaCO 3 SO42 平衡浓度 mol L 1 x 0 010 0 010 K SO42 CO32 SO42 CO32 Ba2 Ba2 Ksp BaSO4 Ksp BaCO 3 1 1 10 10 5 1 10 9 2 16 10 2 0 010 x 0 010 2 16 10 2 x 0 47mol 答案 答案 加入 0 47 mol Na2CO 3 于该饱和溶液中便能实现沉淀的转化 点评 平衡问题综合考 本题涉及平衡问题的通常处理方法 模拟试题模拟试题 一 选择题 1 已知在 Ca3 PO4 2 的饱和溶液中 Ca2 2 0 10 6mol L 1 PO43 1 58 10 6mol L 1 则 Ca3 PO4 2 的 Ksp为 A 2 0 10 29mol L 5B 3 2 10 12mol5 L 5 C 6 3 10 18mol5 L 5D 5 1 10 27mol5 L 5 2 已知 Mg OH 2的溶度积 Ksp 1 8 10 11mol3 L 3 则其饱和溶液中的 pH 为 A 3 48B 3 78C 10 52D 10 22 3 向 AgCl 饱和溶液中加水 下列叙述正确的是 A AgCl 的溶解度增大B AgCl 的溶解度 Ksp均不变 C AgCl 的 Ksp 增大D AgCl 的溶解度 Ksp增大 4 AgCl 和 Ag2CrO4 的溶度积分别为 1 8 10 10mol2 L 2和 2 0 10 12mol3 L 3 若 用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度 则下面的叙述中正确的是 A AgCl 和 Ag2CrO4 的溶解度相等 B 由 Ksp 的相对大小可以直接判断出 AgCl 的溶解度大于 Ag2CrO4 C 两者类型不同 不能由 Ksp 的大小直接判断溶解能力的大小 D 都是难溶盐 溶解度无意义 5 在下列溶液中 BaSO4 的溶解度最大的是 A 1mol L 1的 H2SO4溶液B 2mol L 1的 H2SO4溶液 C 纯水D 0 1 mol L 1的 H2SO4溶液 6 已知 Sr3 PO4 2饱和溶液的浓度为 1 0 10 6mol L 1 则该化合物的溶度积常数为 A 1 0 10 30mol5 L 5B 1 1 10 28mol5 L 5 C 5 0 10 30mol5 L 5D 1 0 10 12mol5 L 5 用心 爱心 专心 7 CaF2 的 Ksp 5 3 10 9mol3 L 3 在 F 为 3 0mol L 1的溶液中 Ca2 可能的最高 浓度是 A 1 8 10 9mol L 1B 1 8 10 10mol L 1 C 5 9 10 10mol L 1D 5 9 10 9mol L 1 8 SrCO3 在下列物质中溶解度最大的是 A 0 10mol L 1 CH3COOH 溶液B 0 10mol L 1SrSO4溶液 C 纯水D 1 0 mol L 1 Na2CO3溶液 9 下列叙述中 正确的是 A 溶度积大的化合物溶解度肯定大 B 向含有 AgCl 固体的溶液中加入适量的水使 AgCl 溶解又达到平衡时 AgCl 的溶 度积不变 其溶解度也不变 C 将难溶电解质放入纯水中 溶解达平衡时 电解质离子的浓度的乘积就是该物质的 溶度积 D AgCl 水溶液的导电性很弱 所以 AgCl 为弱电解质 10 下列说法中 正确的是 A 两种难溶盐电解质 其中 Ksp 小的溶解度一定小 B 溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子 则 Ksp 小的一定先生成沉淀 C 难溶盐电解质的 Ksp 与温度有关 D 同离子效应使难溶盐电解质的溶解度变小 也使 Ksp 变小 二 填空题 11 已知 Ksp PbCrO4 2 8