高二化学难溶电解质的溶解平衡人教实验版知识精讲

用心 爱心 专心 高二化学高二化学难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡人教实验版人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 难溶电解质的溶解平衡 1 难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡 2 沉淀溶解平衡的应用 二 重点 难点 1 了解难溶电解质在水中的溶解情况 2 理解难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点 正确理解和掌握溶度积 KSP的概念 3 掌握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 4 掌握简单的利用 KSP的表达式 计算溶液中相关离子的浓度 三 教学过程 一 一 难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡 难溶电解质在水中也会建立一种动态平衡 这种动态平衡和化学平衡 电离平衡一样 合乎平衡的基本特征 满足平衡变化的基本规律 1 沉淀溶解平衡的概念 在一定条件下 难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结 合成沉淀的速率 溶液中各离子的浓度保持不变的状态 2 沉淀溶解平衡的表达式 如 AgCl s Cl aq Ag aq 3 沉淀溶解平衡的特征 动 等 定 变 4 影响溶解平衡的因素 1 内因 电解质本身的性质 不同的电解质在水溶液中溶解的程度不一样 而且差别很大 有的能溶解很多 像 NaCl KCl NaOH 等 这些物质的溶解度大于 0 1 克 我们通常把它们称作易溶物质 有 的溶解的不多 如 CaSO4 Ca OH 2等 这些物质的溶解度在 0 01 克到 0 1 克之间 我们 通常把它们称作微溶物质 有的溶解的很少 像 CaCO3 AgCl AgS 等 这些物质的溶解 度小于 0 01 克 我们通常把它们称作难溶物质 在水溶液中我们把它们称作沉淀 溶解度 表中的 不溶 就是指难溶 难溶电解质的溶解度尽管很小 但不可能为 0 所谓沉淀完 全 在化学上通常指残留在溶液中的离子浓度小于 1 10 5mol L 总结总结 绝对不溶的电解质是没有的 同是难溶电解质 溶解度差别也很大 易溶电 解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡 2 外因 浓度 加水 平衡向溶解方向移动 温度 升温 多数平衡向溶解方向移动 5 溶度积 平衡常数 Ksp 1 溶度积的概念 在一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 各离子浓度幂之乘 积为一常数 称为溶度积常数 简称溶度积 用符号 Ksp表示 溶度积的大小取决于难溶 电解质的本性 它随温度的升高而稍微增大 离子浓度的改变可使平衡发生移动 而不能 改变溶度积 不同的难溶电解质在相同温度下 Ksp不同 对于 MmAn型电解质来说 溶度 积的公式是 Ksp c Mn m c Am n 2 溶度积和溶解度的关系 对同类型的微溶电解质 如 用心 爱心 专心 AgCl AgBr AgI BaSO4 CaCO3等 在相同温度下 Ksp越大 溶解度就越大 Ksp越 小 溶解度就越小 对于不同类型的微溶电解质 溶度积小的 溶解度不一定小 如 Mg OH 2的溶度积 Ksp 1 8 10 11 比 CaCO3的溶度积 Ksp 2 8 10 9 小 但 Mg OH 2的溶 解度 2 6 10 4mol L 1 却比 CaCO3的溶解度 5 29 10 5mol L 1 大 因此 从 Ksp大小比较溶 解度大小时 只有在同类型的电解质之间才能直接比较 二 沉淀溶解平衡的应用 二 沉淀溶解平衡的应用 难溶电解质的沉淀溶解平衡作为一种动态的平衡 我们可以通过改变条件 控制其进 行的方向 沉淀转为溶液中的离子 或者溶液中的离子转化为沉淀 1 沉淀的生成 生成难溶电解质的沉淀 是工业生产 环保工程和科学研究中除杂或提 纯物质的重要方法之一 1 沉淀剂的选择 要求除去溶液中的某种离子 又不能影响其他离子的存在 并且 由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去 加入沉淀剂使沉淀物的溶解度尽可能小 溶 液中沉淀物的溶解度越小 被沉淀离子沉淀越完全 一般加入适当过量沉淀剂 使沉淀完 全 一般过量 20 50 判定分离或除去某些离子完全的标准是溶液中这种物质的离子 浓度小于小于 10 5mol L 时 认为已经沉淀完全 2 形成沉淀和沉淀完全的条件 由于难溶电解质溶解平衡的存在 在合理选用沉淀 剂的同时 有时还要考虑溶液的 pH 和温度的调控 3 通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式 促使其转变为溶解度更小的难 溶电解质以便分离出去 2 沉淀的溶解 1 不断减小溶解平衡体系中的相应离子 平衡就向沉淀溶解的方向移动 当 Qc Ksp CuS 的条件 S2 与 Cu2 结合产生 CuS 沉淀并建立沉淀溶解平衡 CuS 沉淀 的生成 使得 S2 的浓度降低 导致 S2 与 Zn2 的 Qc Ksp ZnS 使得 ZnS 不断的溶解 结果 是 ZnS 沉淀逐渐转化成为 CuS 沉淀 ZnS 沉淀转化为 CuS 沉淀的总反应 ZnS s Cu2 aq CuS s Zn2 aq 总结总结 沉淀的生成 溶解 转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题 其基本依据 用心 爱心 专心 主要有 浓度 加水 平衡向溶解方向移动 温度 升温 多数平衡向溶解方向移动 加入相同离子 平衡向沉淀方向移动 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 使平衡向溶解 的方向移动 典型例题典型例题 例 1 写出难溶电解质 Fe OH 3 Ca3 PO4 2的溶度积表达式 分析 分析 在一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 各离子浓度幂之乘积为一常数 称为溶度积常数 简称溶度积 用符号 Ksp表示 溶度积的大小取决于难溶电解质的本性 它随温度的升高而稍微增大 离子浓度的改变可使平衡发生移动 而不能改变溶度积 不同 的难溶电解质在相同温度下 Ksp不同 对于 MmAn型电解质来说 溶度积的公式是 Ksp c Mn m c Am n 所以 Fe OH 3Fe3 3OH Ksp Fe3 OH 3 例 2 石灰乳中存在下列平衡 Ca OH 2 s Ca2 aq 2OH aq 加入下列溶液 可使 Ca OH 2减少的是 A Na2CO3溶液 B AlCl3溶液 C NaOH 溶液 D CaCl2溶液 分析分析 可使 Ca OH 2减少 溶解平衡必然向右移动 即向溶解的方向移动或转化为比 Ca OH 2更难溶的物质 因为 Na2CO3与 Ca OH 2反应生成 CaCO3使 Ca OH 2减少 AlCl3 溶液与 Ca OH 2反应生成 Al OH 3 溶解平衡右移使 Ca OH 2减少 而 NaOH 溶液增大 OH 浓度 CaCl2溶液增大 Ca2 浓度使溶解平衡左移 使 Ca OH 2增大 故答案选 AB 例 3 已知室温时 AgBr 的溶解度是 8 8 10 7mol L Mg NH4 PO4的溶解度是 6 3 10 5mol L 求 AgBr Mg NH4 PO4的溶度积 分析分析 AgBr s Ag Br 溶解的 AgBr 可认为完全电离 Ag Br 8 8 10 7mol L Ksp AgBr Ag Br 8 8 10 7 2 7 7 10 13 同理 MgNH4PO4 s Mg2 NH4 PO43 因为溶解的 Mg NH4 PO4可认为完全电离 c Mg2 c NH4 c PO43 6 3 10 5mol L Ksp Mg NH4 PO4 c Mg2 c NH4 c PO43 6 3 10 5 3 2 5 10 13 则 AgBr 的溶度积为 7 7 10 13 Mg NH4 PO4的溶度积为 2 5 10 13 例 4 一定温度下 难溶电解质在饱和溶液中各离子浓度幂的乘积是一个常数 这个常数 称为该难溶电解质的溶度积 用符号 Ksp表示 即 AmBn s mAn aq nBm aq An m Bm n Ksp 已知 某温度时 Ksp AgCl Ag Cl 1 8 10 10 Ksp Ag2CrO4 Ag 2 CrO2 4 1 1 10 12试求 1 此温度下 AgCl 饱和溶液和 Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度 并比较两者的大 用心 爱心 专心 小 2 此温度下 在 0 010mo1 L 1的 AgNO3溶液中 AgCl 与 Ag2CrO4分别能达到的 最大物质的量浓度 并比较两者的大小 分析分析 AgCl s Ag aq Cl aq 1510 sp Lmol103 1108 1 AgCl K AgCl c Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 2xx 2x 2 x Ksp 15 312 3 42 42 105 6 4 101 1 4 Lmol CrOAgK CrOAgc sp c AgCl c Ag2CrO4 在 0 010 mol L 1 AgNO3溶液中 c Ag 0 010 mol L 1 AgCl s Ag aq Cl aq 溶解平衡时 0 010 2x x 0 010 x x 1 8 10 10 x 很小 0 010 x 0 010 x 1 8 10 8 mol L 1 c AgCl 1 8 10 8 mol L 1 Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO2 4 aq 溶解平衡时 0 010 x x 0 010 2x 2 x 1 1 10 12 x 很小 0 010 2x 0 010 x 1 1 10 8 mol L 1 c Ag2CrO4 1 1 10 8 mol L 1 c AgCl c Ag2CrO4 例 5 在 1L 含 1 0 10 3mol L 1 的 SO42 溶液中 注入 0 01molBaCl2溶液 假设溶液体 积不变 能否有效除去 SO42 已知 Ksp BaSO4 4 10 10 mol2 L 2 分析分析 因为溶液中 c Ba2 0 01mol L c SO42 0 001mol L 反应生成 BaSO4沉淀后 Ba2 过量 剩余 c Ba2 0 01 0 001 0 009mol L 则有溶度积公式得 c SO42 Ksp Ba2 1 1 10 10 9 0 10 3 1 2 10 8 mol L 因为 剩余的即 c SO42 1 2 10 8mol L 1 0 10 5mol L 所以 SO42 已沉淀完全 即 有效除去了 SO42 例 6 将 5mL 1 10 5mol L 的 AgNO3溶液和 15mL 4 10 5mol L 的 K2CrO4溶液混合时 有无砖红色 Ag2CrO4沉淀生成 已知 Ag2CrO4的 Ksp 9 10 12 分析 分析 因为混合后溶液总体积为 15 5 20 mL 混合溶液中 Ag 离子与 CrO42 离子的浓度分别为 c Ag 1 10 5mol L 5ml 20ml 2 5 10 6mol L c CrO42 4 10 5mol L 15ml 20ml 3 10 5mol L 离子积 Qi c Ag 2 c CrO42 1 9 10 16 已知 Ksp Ag2CrO4 9 10 12 Qi Ksp 无 Ag2CrO4沉淀生成 例 7 为什么医学上常用 BaSO4作为内服造影剂 钡餐 而不用 BaCO3作为内服造影剂 用心 爱心 专心 钡餐 分析分析 BaSO4 和 BaCO3的沉淀溶解平衡分别为 BaSO4 Ba2 SO42 Ksp 1 1 10 10mol2 L 2 BaCO3 Ba2 CO32 Ksp 5 1 10 9mol2 L 2 由于人体内胃酸的酸性较强 pH0 9 1 5 如果服下 BaCO3 胃酸会与 CO32 反应生成 CO2和水 BaCO3 s 2H CO2 H2O Ba2 使 CO32 离子浓度降低 使 Qc c CrO42 C c SO42 c CrO42 D 无法判断 9 向含有 AgCl s 的饱和 AgCl 溶液中加水 下列叙述正确的是 用心 爱心 专心 A AgCl 的溶解度增大 B AgCl 的溶解度 Ksp均不变 C Ksp AgCl 增大 D AgCl 的溶解度 Ksp均增大 10 已知 Ksp PbI2 7 1 10 9 则其饱和溶液中 c I 为 A 8 4 10 5mol L 1 B 1 2 10 3mol L 1 C 2 4 10 3mol L 1 D 1 9 10 3mol L 1 11 在 AgBr 饱和溶液中加入 AgNO3溶液 达到平衡时 溶液中 A Ksp AgBr 降低 B Ag 浓度降低 C AgBr 的离子浓度乘积降低 D Br 浓度降低 12 已知 Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 则 Mg OH 2在 pH 12 00 的 NaOH 溶液中的溶解度为 A 1 8 10 7mol L 1 B 1 0 10 5mol L 1 C 1 0 10 7mol L 1 D 1 8 10 9mol L 1 13 一些电解质如 BaSO4在水中只能溶解很少 可以说是难以溶解 所以称为 尽管这些电解质难以溶解于水中 但在水中也会建立一种 14 难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡和化学平衡 电离平衡一样 合乎平衡的基本特 征 满足平衡的变化基本规律 其基本特征为 1 2 3 4 15 难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡 其平衡常数称为 简称 请写出 PbI2 Cu OH 2 BaSO4 CaCO3 Al OH 3 CuS 的沉淀溶解平衡与溶度积 KSP的表达式 16 溶度积 KSP反映了难溶电解质在水中的 KSP的大小和溶质的溶 解度不同 它只与 有关 与 无关 利用溶度积 KSP可以判 断 以及 17 沉淀的转化是 的过程 其实质是 当 Qc大于 Ksp时 情况为 当 Qc等于 Ksp时 情况为 当 Qc小于 Ksp时 情况为 18 将 AgNO3溶液依次加入氯化钠溶液 溴化钠溶液 碘化钾溶液中都会出现不同颜色 的沉淀 沉淀的颜色变化是 出现这种颜色变化的原因是 19 将足量 BaCO3分别加入 30mL 水 10mL 0 2mol L Na2CO3溶液 50mL 0 01mol L 氯化钡溶液 100mL 0 01mol L 盐酸中溶解至溶液饱和 请确定各溶液中 Ba2 的浓度由大到小的顺序为 20 在 BaCl2溶液中滴加 Na2C2O4 草酸钠 溶液 产生白色沉淀 在白色沉淀中加入盐酸 沉淀溶解 1 试用离子方程式和有关平衡的知识解释 2 根据上述判断 可得出酸盐间反应的一种规律是 21 有甲 乙两同学做了如下实验 甲同学在制得的 Mg OH 2沉淀中加入浓的 NH4Cl 溶液 结果沉淀溶解 乙同学在制得的 Mg OH 2沉淀中加入浓的 CH3COONH4溶液 结 果沉淀也完全溶解 对此甲 乙两同学用学过的有关知识各自解释了上述实验事实 甲同学的解释为 因为 NH4Cl 溶液中 NH4 H2O NH3 H2O H 且 Mg OH 2 s Mg2 2OH 又 H OH H 2O 所以 Mg OH 2溶解平衡向右移动 促进 Mg OH 2的溶解 乙同学的解释为 因为 NH4Cl NH4 Cl CH3COONH4 CH3COO NH4 且 Mg OH 2 s Mg2 2OH NH4 OH NH3 H2O 所以 Mg OH 2溶解平衡向右移 用心 爱心 专心 动 促进 Mg OH 2的溶解 你认为哪一位同学的解释是正确的 22 在 20ml 0 0020mol L 1Na2SO4溶液中加入 20 ml 0 020mol L 1 BaCl2溶液 有无 BaSO4沉淀生成 并判断 SO42 离子是否沉淀完全 已知 BaSO4的 Ksp 1 07 10 10 试题答案试题答案 1 AC2 C3 BD4 CD5 A6 B 7 D8 A9 B10 C11 D12 A 13 难溶电解质 动态平衡 14 可逆过程 沉积和溶解速率相等 各离子浓度不变 改变温度 浓度等条件平衡 移动 15 溶度积常数 溶度积 略 16 溶解能力 温度 浓度 沉淀的生成 溶解情况 沉淀溶解平衡移动方向 17 一种难溶电解质