沉淀溶解平衡3

1 第3节 沉淀溶解平衡 2 如何描述物质在某溶剂中的溶解能力 定性 溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶 2 定量 溶解度 3 固体的溶解度 定义 在一定温度下 某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量 叫做该物质在该溶剂里的溶解度 气体的溶解度 定义 在一定温度和压强下 某气态物质在1L溶剂里达到饱和状态时所溶解的气体的体积 叫做该气体在该溶剂里的溶解度 4 饱和NaCl溶液 思考 得到什么启示 探究 在饱和NaCl的水溶液中 再加入NaCl固体 能否溶解更多的NaCl固体 有没有固体溶解过程 5 实验探究 有黄色沉淀产生 实验现象 结论解释 PbI2固体加3mL蒸馏水 震荡 加几滴KI溶液 PbI2 6 溶解PbI2 S Pb2 aq 2l aq 沉淀 PbI2在水中溶解平衡 7 特征 逆 动 等 定 变 8 例 写出AgBr BaSO4 Ag2CrO4 Fe OH 3的溶解平衡关系式和溶度积表达式 9 Ksp越大能说明难溶电解质越易溶吗 1 05 10 4 1 3 7 4 9 2 10 510 710 9 10 影响平衡的因素 内因 电解质本身的性质 a 绝对不溶的电解质是没有的 b 同是难溶电解质 溶解度差别也很大 c 易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡 外因 a 浓度 b 温度 通常我们讲的外因包括浓度 温度 压强等 对于溶解平衡来说 在溶液中进行 可忽略压强的影响 平衡右移 平衡左移 多数向溶解方向移动 升温 加水 增大相同离子浓度 11 将CaCO3 s 放入水中 请描述形成其饱和溶液的过程 微观上 溶解速率 沉淀速率 宏观上 c Ca2 c CO32 Ksp 12 不变 不变 不变 不变 向右移动 增大 增大 增大 增大 增大 减小 减小 减小 向右移动 不移动 向右移动 向左移动 向左移动 13 练一练 1 下列叙述正确的是 A 由于CaCO3水溶液导电性很弱 所以它是弱电解质B 难溶电解质离子浓度的乘积就是该物质的溶度积常数C 溶度积常数大者 溶解度也大D 用水稀释含有CaCO3固体的溶液时 CaCO3的溶度积常数不变 D 14 2 下列说法正确的是 A 在一定温度下AgCl水溶液中 Ag 和Cl 浓度的乘积是一个常数 B AgCl的Ksp 1 8 10 10mol2 L 2 在任何含AgCl固体的溶液中 c Ag c Cl 且Ag 与Cl 浓度的乘积等于1 8 10 10mol2 L 2 C 温度一定时 当溶液中Ag 和Cl 浓度的乘积等于Ksp值时 此溶液为AgCl的饱和溶液 D 向饱和AgCl水溶液中加入盐酸 Ksp值变大 C 15 4 把Ca OH 2放入蒸馏水中 一段时间后达到平衡 Ca OH 2 s Ca2 2OH 下列说法正确的是 A 恒温下向溶液中加CaO 溶液的pH升高B 给溶液加热 溶液的pH升高C 向溶液中加入Na2CO3溶液 其中固体质量增加D 向溶液中加入少量NaOH固体 Ca OH 2固体质量不变 3 氢氧化镁固体在水中溶解达到平衡时 Mg OH 2 固 Mg2 2OH 为使氢氧化镁固体的量减少 需要加入少量的 A H2OB NaClC CH3COOHD NaOH C AC 16 5 现将足量的AgCl分别放入下列物质中 AgCl的溶解度由大到小的排列顺序为 20mL0 01mol L 1KCl溶液 30mL0 02mol L 1CaCl2溶液 40mL0 03mol L 1HCl溶液 10mL蒸馏水 50mL0 05mol L 1AgNO3溶液 17 将CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合一定有沉淀析出吗 如何判断沉淀的溶解和生成呢 18 问题探究 1 将0 001mol LNaCl溶液和0 001mol LAgNO3溶液等体积混合 是否有AgCl沉淀生成 Q Ag Cl 0 25 10 6mol2 L 2 0 001mol L 0 001mol L 4 KSP 离子结合生成沉淀 AgCl的KSP 1 8 10 10mol2 L 2 19 问题探究 2 在25 下 向浓度均为0 1mol L 1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水 先生成 沉淀 填化学式 生成该沉淀的离子方程式为 已知25 时Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 Ksp Cu OH 2 2 2 10 20 20 3 难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡 例如 AgCl s Ag aq Cl aq 已知 Ksp AgCl 1 8 10 10mol2 L 2 Ksp Ag2CrO4 1 9 10 12mol3 L 3 现将0 01mol L 1AgNO3溶液与含有0 01mol L 1KCl和0 001mol L 1K2CrO4的溶液混和 试通过计算回答 Cl 和CrO42 谁先沉淀 Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 21 沉淀的生成 1 意义 在物质的检验 提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义 2 方法 A 调节PH法例 工业原料氯化铵中混有氯化铁 加氨水调PH值至7 8 Fe3 在pH3 4就沉淀完全 Fe3 3NH3 H2O Fe OH 3 3NH4 B 加沉淀剂法如 沉淀Cu2 Hg2 等 以Na2S H2S做沉淀剂 3 原因 使Qc Ksp 生成沉淀 注意 当剩余离子即平衡离子浓度 10 5mol L时 认为离子已沉淀完全或离子已有效除去 22 情景1医院中进行钡餐透视时 用BaSO4做内服造影剂 为什么不用BaCO3做内服造影剂 信息 1 Ksp BaSO4 1 1 10 10mol2 L 2 Ksp BaCO3 5 1 10 9mol2 L 22 Ba2 有剧毒 3 胃酸的酸性很强 pH约为0 9 1 5 生活中的应用 23 BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为 BaSO4 s Ba2 SO42 Ksp 1 1 10 10mol2 L 2BaCO3 s Ba2 CO32 Ksp 5 1 10 9mol2 L 2 溶出的Ba2 引起人体中毒 所以BaCO3不用于做钡餐 24 思考 用5 的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2 已知 Ksp BaSO4 1 1 10 10mol2 L 2 5 的Na2SO4溶液中的 SO42 0 36mol L 当 Ba2 10 5mol L 即可认为完全除去 解 Ba2 1 1 10 10mol2 L 2 0 36mol L 3 1 10 10mol L 1因为剩余的 Ba2 10 5mol L所以有效除去了误食的Ba2 25 陕西商洛柞水县柞水溶洞 山东淄博博山溶洞 26 情景2 溶洞里的石笋 钟乳是如何形成的 人口增长 燃烧煤和其他化石燃料为什么会干扰珊瑚的生长 学以致用 27 珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物 可从周围的海水中获取Ca2 和HCO3 经反应形成石灰石外壳 珊瑚周围的藻类植物的生长会促进碳酸的产生 对珊瑚的形成贡献巨大 人口增长 人类大规模砍伐森林 燃烧煤和其他化学燃料等因素导致空气中二氧化碳增多 使海水中二氧化碳浓度增大 干扰珊瑚的生长 甚至造成珊瑚虫的死亡 美丽的珊瑚礁 28 情景3 吃糖后不刷牙容易形成蛀牙 为什么 牙齿表面由一层硬的 组成为Ca5 PO4 3OH的物质保护着 它在唾液中存在下列平衡 Ca5 PO4 3OH s 5Ca2 aq 3PO43 aq OH aq 进食后 细菌和酶作用于食物 产生有机酸 这时牙齿就会受到腐蚀 其原因是 生成的有机酸能中和OH 使平衡向脱矿方向移动 加速腐蚀牙齿 29 已知牙齿表面有一层坚硬的牙釉质羟基磷酸钙 Ca5 PO4 3 OH 它对牙齿起到保护作用 使用含氟牙膏能生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙 Ca5 PO4 3F 覆盖在牙齿表面 抵抗 的侵袭 30 据平衡移动 对于在水中难溶的电解质 如能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子 使Qc Ksp平衡向沉淀溶解方向移动 就可使沉淀溶解 沉淀溶解的实质 31 课堂练习 1 试利用平衡移动原理解释下列事实 1 FeS不溶于水 但能溶于稀盐酸中 2 分别用等体积的蒸馏水和0 010mol L硫酸洗涤BaSO4沉淀 用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量 32 沉淀的转化 1 在1试管中加入ZnSO4溶液 再滴入Na2S溶液 观察现象 2 静置后倾去上层清液 蒸馏水洗涤沉淀2 3次 3 向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液 观察现象 实验现象 有白色沉淀出现 白色沉淀转化成为黑色沉淀 为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀 33 例 在ZnS沉淀加入10mL0 001mol L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成 已知 Ksp ZnS 1 6 10 24Ksp CuS 1 3 10 36mol2 L 2 解 ZnS沉淀中的硫离子浓度为 S2 Zn2 Ksp 1 2 1 6 10 24 1 2 1 26 10 12 mol L Qc Cu2 S2 1 0 10 3mol L 1 26 10 12mol L 1 26 10 15mol2 L 2 因为 Qc CuS Ksp CuS 所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀 34 ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应 ZnS s Cu2 aq CuS s Zn2 aq 如 在AgCl s 中加入NaI溶液可转化为AgI s 沉淀 在CaSO4 s 加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3 s 沉淀 沉淀转化的实质 沉淀溶解平衡的移动 一种沉淀可转化为更难溶的沉淀 难溶物的溶解度相差越大 这种转化的趋势越大 35 应用 利用沉淀转化原理 在工业废水的处理过程中 常用FeS s MnS s 等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2 Hg2 Pb2 等重金属离子 Ksp FeS 6 3 10 18mol2 L 2Ksp CuS 1 3 10 36mol2 L 2Ksp HgS 6 4 10 53mol2 L 2Ksp PbS 3 4 10 28mol2 L 2 练习 写出FeS s 与废水中的Cu2 Hg2 Pb2 的反应离子方程式 FeS s Cu2 aq CuS s Fe2 aq FeS s Pb2 aq PbS s Fe2 aq FeS s Hg2 aq HgS s Fe2 aq 36 水垢中的Mg OH 2是怎样生成的 硬水 是含有较多Ca2 Mg2 HCO3 Cl 和SO42 的水 加热时 Ca2 2HCO3 CaCO3 CO2 H2OMg2 2HCO3 MgCO3 CO2 H2OMgCO3 H2O Mg OH 2 CO2 为什么在水垢中镁主要以Mg OH 2沉淀形式存在 而不是以MgCO3沉淀的形式存在 教材P95 37 1 09年浙江理综 10 已知 25 时 Ksp Mg OH 2 5 61 10 12 Ksp MgF2 7 42 10 11 下列说法正确的是 A 25 时 饱和Mg OH 2溶液与饱和MgF2溶液相比 前者的c Mg2 大B 25 时 在Mg OH 2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体 c Mg2 增大C 25 时 Mg OH 2固体在20mL0 01mol L氨水中的Ksp比在20mL0 01mol LNH4Cl溶液中的Ksp小D 25 时 在Mg OH 2悬浊液中加入NaF溶液后 Mg OH 2不可能转化为MgF2 B 38 2 08广东 已知Ag2SO4的KSP为2 0 10 3 将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和 该过程中Ag 和SO42 浓度随时间变化关系如图 饱和Ag2SO4溶液中c Ag 0 034mol L 1 若t1时刻在上述体系中加入100mL0 020mol L 1Na2SO4溶液 下列示意图中 能正确表示t1时刻后Ag 和SO42 浓度随时间变化关系的是 12 08山东 某温度时 BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所 B 39 3 某温度时 BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 下列说法正确的是 提示 BaSO4 s Ba2 aq SO42 aq 的平衡常数Ksp c Ba2 c SO42 称为溶度积常数 A 加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点B 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点C d点无BaSO4沉淀生成D a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp C 40 4 难溶物质在水溶液中存在溶解平衡 已知Cu OH 2Cu2 2OH KSP 2 l0 20 mol L 3 要使0 2mol L 1CuSO4溶液中Cu2 沉淀较为完全 使Cu2 浓度降至原来的千分之一 则应向溶液里加入NaOH溶液 使溶液的pH为 5 在1L含1 0 10 3mol L 1的SO42 溶液中 注入0 01molBaCl2 假设溶液体积不变 能否有效除去SO42 已知 Ksp BaSO4 4 10 10mol2 L 2 提示 当剩余离子即平衡离子浓度 10 5mol L时 认为离子已沉淀完全或离子已有效除去 41 6 向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr 当两种沉淀共存时 Ksp AgBr 5 4 10 13 Ksp AgCl 2 0 10 10 mol L 1HF溶液与 mol L 1CaCl2溶液等体积混合 调节混合液pH为4 0 忽略调节混合液体积的变化 通过列式计算说明是否有沉淀产生 Ka 4 10 4Ksp CaF2 42 8 工业上从废铅酸电池的铅膏回收铅的过程中 可用碳酸盐溶液与铅膏 主要成分为PbSO4 发生反应 PbSO4 s CO32 aq PbCO3 s SO42 aq 某课题组用PbSO4为原料模拟该过程 探究上述反应的实验条件及固体产物的成分 1 上述反应的平衡常数表达式 K 2 室温时 向两份相同的样品中分别加入同体积 同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化 在溶液中PbSO4转化率较大 理由是 43 9 已知在25 的水溶液中 AgX AgY AgZ均难溶于水 且Ksp AgX 1 8 10 10mol2 L 2 Ksp AgY 1 0 10 12mol2 L 2 Ksp AgZ 8 7 10 17mol2 L 2 1 根据以上信息 判断AgX AgY AgZ三者的溶解度 已被溶解的溶质的物质的量 1L溶液表示 S AgX S AgY S AgZ 的大小顺序为 2 若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体 则c Y 填 增大 减小 或 不变 3 在25 时 若取0 188g的AgY 相对分子质量188 固体放入100mL水中 忽略溶液体积的变化 则溶液中Y 的物质的量浓度为 4 由上述Ksp判断 在上述 3 的体系中 能否实现AgY向AgZ的转化 并简述理由 44 10 2011浙江高考13 海水中含有丰富的镁资源 某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案 注 溶液中某种离子的浓度小于1 0 10 5mol L 可认为该离子不存在 实验过程中 假设溶液体积不变 已知 Ksp CaCO3 4 96 10 9 Ksp MgCO3 6 82 10 6 Ksp Ca OH 2 4 68 10 6 Ksp Mg OH 2 5 61 10 12 下列说法正确的是 A 沉淀物X为CaCO3B 滤液M中存在Mg2 不存在Ca2 C 滤液N中存在Mg2 Ca2 D 步骤 中若改为加入4 2gNaOH固体 沉淀物Y为Ca OH 2和Mg OH 2的混合物 A 45 小结 沉淀溶解平衡 溶度积 沉淀溶解平衡的应用 1 沉淀的溶解与生成 2 沉淀的转化 46 在无机化合物的制备和提纯 废水处理等领域中 常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的 2 除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子 可向溶液中加入氢氧化铜或碱式碳酸铜 调节溶液的pH至3 4 铁离子就会全部转化为氢氧化铁沉淀除去 47 例 在ZnS沉淀加入10mL0 001mol L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成 已知 Ksp ZnS 1 6 10 24mol2 L 2Ksp CuS 1 3 10 36mol2 L 2 解 ZnS沉淀中的硫离子浓度为 S2 Zn2 Ksp 1 2 1 6 10 24 1 2 1 26 10 12 mol L Q CuS Cu2 S2 1 0 10 3mol L 1 26 10 12mol L 1 26 10 15mol2 L 2 因为 Qc CuS Ksp C