高二化学难溶电解质的溶解平衡知识精讲 苏教版

高二化学难溶电解质的溶解平衡知识精讲高二化学难溶电解质的溶解平衡知识精讲 苏教版苏教版 一. 本周教学内容： 难溶电解质的溶解平衡 二. 教学目标： 1、难溶电解质的溶解平衡及溶解平衡的应用 2、运用平衡移动原理分析、解决沉淀的溶解和沉淀的转化问题 三. 教学重点、难点： 难溶电解质的溶解平衡、沉淀的转化与溶解 四. 教学过程： （一）强电解质的溶解平衡： 我们已经学习了化学平衡、电离平衡和水解平衡，它们的定义均类似且均遵循平衡移 动原理（勒夏特列原理） 。同样，我们也可以得出溶解平衡的定义，总结溶解平衡的特征。 溶解平衡：一定条件下，强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。 溶解平衡同样具有：等、动、定、变等特征。 溶解平衡的表达式：MmAn mMn（aq）nAm（aq） 说明： 1、难溶电解质的溶解平衡的一些常见知识：根据下列图表可得 难溶 微溶 易溶 0.01 0.1 m(g) （1）溶解度小于 0.01g 的电解质称难溶电解质。生成难溶电解质的反应为完全反应， 用“” 。 （2）反应后离子浓度降至 1105mol/L 以下的反应为完全反应，用“” 。如酸碱中 和时H降至 107mol/L105mol/L，故为完全反应，用“” ，常见的难溶物在水中的离 子浓度均远低于 105mol/L，故均用“” 。 （3）难溶并非不溶，任何难溶物在水中均存在溶解平衡。 （4）掌握三种微溶物质：CaSO4、Ca（OH）2、Ag2SO4 （5）溶解平衡常为吸热，但 Ca（OH）2为放热，升温其溶解度减少。 （6）绝对不溶的电解质是没有的。 （7）同是难溶电解质，溶解度差别也很大。 （8）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、溶解平衡方程式的书写 注意在沉淀后用（s）标明状态，溶液中用“aq”标明状态，并用“”连接。 如：Ag2S（s） 2Ag （aq） S2（aq） 3、影响溶解平衡的因素： 内因：电解质本身的性质 外因：遵循平衡移动原理：对于溶解平衡来说，多数在溶液中进行，可忽略压强的影 响（气体在溶液中的溶解平衡除外） 。 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（Ca（OH）2为放热，升温其溶解度减少） 。 同离子效应：在溶液中含有与溶解平衡相同的离子，溶解平衡逆向移动，溶解度减 小。 4、在生产、科研、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。常用的沉淀生成的三种主要方式 （1）加沉淀剂法：溶解度越小（即沉淀越难溶） ，沉淀越完全；沉淀剂过量能使沉淀 更完全。 （2）调 pH 值除某些易水解的金属阳离子：常加入难溶性的 MO、M（OH）2、MCO3等除 M2溶液中易水解的阳离子。如加 MgO 除去 MgCl2溶液中 FeCl3。 （3）氧化还原沉淀法：加氧化剂或还原剂将要除去的离子变成沉淀而除去（较少见） 5、沉淀的溶解： 沉淀的溶解就是使溶解平衡正向移动。常采用的方法有：加水；加热；使沉淀 转化为气体；使沉淀转化为弱电解质；减少生成物（离子）的浓度等。 使沉淀溶解的方法一般为减少生成物的浓度、使沉淀转化为气体和使沉淀转化为弱电 解质；因为对于难溶物加水和加热对其溶解度的影响并不大。 6、沉淀的转化： 沉淀的转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。溶液中的沉淀反应总是向着离子浓度减 少的方向进行，简而言之，即溶解度大的生成溶解度小的，溶解度小的生成溶解度更小的。 如：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。 如：对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可以先将其转化为另一种用酸或其 他方法能溶解的沉淀.锅炉中水垢中含有 CaSO4 ，可先用 Na2CO3溶液处理，使之转化为疏 松、易溶于酸的 CaCO3。 （二）溶度积和溶度积规则 溶度积（Ksp）：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。 溶度积（Ksp）的表示方法：MmAn的饱和溶液：Kspc（Mn）m c（Am）n 溶度积规则：离子积 Qcc（Mn）mc（Am）n QcKsp，溶液处于过饱和溶液状态，生成沉淀。 QcKsp，沉淀和溶解达到平衡，溶液为饱和溶液。 QcKsp，溶液未达饱和，沉淀发生溶解。 说明： 1、Qc与 K Qc为浓度商：是指刚开始反应（但未反应）时平衡体系各物质浓度幂次方之积之比 （对于溶液是指混合后但不反应时的浓度） K 为平衡常数：是指可逆反应达到平衡时体系各物质浓度幂次方之积之比。在化学平 衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡四大平衡中分别有不同的名称：化学平衡常数（K） 、 电离常数（Ka） 、水解常数（Kh） 、溶度积（Ksp） 。 Qc与 K 的相对大小可反映出体系是否为平衡状态： （1）QcK，过平衡状态，反应将逆向进行； （2）QcK，平衡状态； （3）QcK，未平衡状态，反应将正向进行 2、K 只与温度有关，与其他条件无关，一定温度下，当改变难溶电解质对应的某离子浓 度大小时，该难溶电解质的溶解度会发生变化，但溶度积 Ksp不变。一般情况下，温度升 高 Ksp增大，但对于某些溶解度随温度升高而减小的物质（如：Ca（OH）2等） ，Ksp随温度 的升高而减小。 例例 1.1. 工业上所用的食盐水中含有 Ca2、Mg2、SO42等，为了精制食盐水，应依次向溶 液中加入 、 、 ，过滤后，再加入适量的 。 解析：解析：解答此类问题，首先要选择合适的分步沉淀剂，还要考虑各种沉淀剂的加入顺 序，最终要把过量沉淀剂所引入的离子除去。Ca2可用 Na2CO3除去，Mg2可用 NaOH 除去， 而则可用 BaCl2除去，同时，过量的 Ba2也可用 Na2CO3除去，过滤后，可用盐酸除 2 4 SO 去过量的 Na2CO3和 NaOH。综上分析，我们可依次加入 NaOH、BaCl2、Na2CO3（注意：Na2CO3 一定要在 BaCl2之后加入，以除去过量的 Ba2）除去粗盐中所含有的 Ca2、Mg2、SO42 等杂质，然后过滤，向滤液中加入适量的盐酸除去过量的 Na2CO3和 NaOH 即可。 答案：答案：NaOH、BaCl2、Na2CO3（其他合理答案亦可）稀盐酸 例例 2.2. 一定温度下，向足量 Na2CO3饱和溶液中加入 1.06g 无水碳酸钠，析出 Na2CO310H2O 晶体，下列有关说法正确的是 A. 析出晶体质量 2.86g；B. 溶液的 pH 不变 C. 溶液中 Na数增加D. 溶液质量减少 解析：解析：向 Na2CO3饱和溶液中加入 1.06g 无水碳酸钠，此时从溶液中析出 Na2CO310H2O，由于溶剂的减少，使得溶液中的 Na2CO3有部分析出，但所剩余的溶液仍为 该温度下的饱和溶液，其溶解度、各物质（离子）浓度、pH 等都没有发生变化，而溶液的 质量减少，所以本题的答案为 BD。至于 A 由于无法知道此温度下 Na2CO3的溶解度，因此， 无法计算所析出晶体的质量。 答案：答案：BD 例例 3.3. 已知碳酸钙和氢氧化钙在水中存在下列溶解平衡 Ca（OH）2（固） Ca22OH，CaCO3（固）Ca2CO32。在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有 SO2、O2、N2，CO2等，为了除去有害气体 SO2变废为宝，常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的 悬浊液洗涤废气，反应产物为石膏。 （1）写出上述两个反应的化学方程式： SO2与 CaCO3悬浊液反应 SO2与 Ca（OH）2悬浊液反应 （2）试说明用熟石灰的悬浊液而不用澄清石灰水的理由 解析：解析：沉淀的转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。溶液中的沉淀反应总是向着离子 浓度减少的方向进行，简而言之，即溶解度大的生成溶解度小的，溶解度小的生成溶解度 更小的。此时应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。 CaCO3SO2CaSO3CO2；Ca（OH）2SO2CaSO3H2O，从而除去废气中的 SO2气体，生 成的 CaSO3被空气中的氧气所氧化生成硫酸钙（即制石膏）： 2 CaSO3O22 CaSO4。 洗涤过程中之所以用熟石灰的悬浊液而不用澄清石灰水，主要是由于 Ca（OH）2在水 中的溶解度小，吸收容量低，而用熟石灰的悬浊液则吸收较完全，吸收容量大。 答案：答案：CaCO3SO2CaSO3CO2；Ca（OH）2SO2CaSO3H2O Ca（OH）2在水中的溶解度小，吸收容量低，而用熟石灰的悬浊液则吸收较完全， 吸收容量大。 例例 4.4. 氢氧化铜悬浊液中存在如下平衡：Cu（OH）2 （s）Cu2（aq）2OH（aq） ， 常温下其 Kspc（Cu2） c2（OH）21020mol2L2。 （1）某硫酸铜溶液里 c（Cu2）0.02mol/L，如要生成 Cu（OH）2沉淀，应调整溶液 pH 使之大于 。 （2）要使 0.2mol/L 硫酸铜溶液中 Cu2沉淀较为完全（使 Cu2浓度降至原来的千分之 一） ，则应向溶液里加入氢氧化钠溶液使溶液 pH 为 。 解析：解析： 通过改变外界条件，如调控溶液的 pH，可以生成沉淀或使沉淀溶解。根据信息： （1）c（Cu2） c2（OH）21020时开始出现沉淀，当 c（Cu2） 0.02mol/L， c（OH）109 mol/L，c（H）105 mol/L，溶液的 pH5，即当溶液的 PH 大于 5 时可析出 Cu（OH）2沉淀。 （2）要使铜离子浓度降至原来的千分之一，则：c（Cu2）2104 mol/L， c（OH）108mol/L，c（H）106 mol/L，溶液的 pH6 答案答案：（1）pH5 （2）pH6 1、下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是： 热纯碱溶液洗涤油渍的能力强； 误将钡盐BaCl2、Ba（NO3）2等当作食盐食用时，常用 0.5%的 Na2SO4溶液解毒； 溶洞、珊瑚的形成； 碳酸钡不能做“钡餐”而硫酸钡则能； 泡沫灭火器灭火的原理 A. B. C. D. 2、下列叙述正确的是： A. 碳酸钙在水中的溶解度很小，其溶液的导电性很弱，所以碳酸钙是弱电解质 B. 碳酸钙在水中的溶解度虽然小，但其溶解的部分全部电离，所以碳酸钙是强电解质 C. 碳酸钙不溶于水，只有在熔化状态下才是强电解质 D. SO3和氯气的水溶液都能很好地导电，所以它们不仅是电解质，而且是强电解质 3、下列说法中正确的是 A. 硫酸钡放入水中不导电，所以硫酸钡是非电解质 B. 物质溶于水达到饱和时，溶解过程就停止了 C. 绝对不溶解的物质是不存在的 D. 某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为 0 4、下列对于石灰岩溶洞的钟乳石的成因解释正确的是 A. 石灰岩溶洞是在火山喷发时形成的 B. 是空气中的 CO2和 H2O 溶解了碳酸钙生成了 Ca（HCO3）2溶液，然后分解生成碳酸 钙而成 C. 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. 石灰岩洞中的钟乳石是和地球同时产生的 5、在含有浓度均为 0.01mol L1的 Cl、Br、I离子的溶液中，缓慢且少量的加入 AgNO3稀溶液，结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是： A. AgCl、AgBr、AgI B. AgI、 AgBr、 AgCl C. AgBr、AgCl、AgI D. 三种沉淀同时析出 6、要使工业废水中的重金属 Pb2离子沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂， 已知 Pb2离子与这些离子形成的化合物的溶解度如下： 化合物 PbSO4PbCO3PbS 溶解度/g1.031041.811071.841014 由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为： A. 硫化物B. 硫酸盐C. 碳酸盐D. 以上沉淀剂均可 7、在一定温度下，氯化银在水中存在如下沉淀溶解平衡： AgCl（s）Ag（aq）Cl（aq） ，若把 AgCl 分别放入100mL0.1mol/LNa2SO4溶 液中；100mL0.1mol/L NaCl 溶液中；100mL0.1mol/L AlCl3溶液中；100mL0.1mol/L MgCl2溶液中。搅拌后在相同的温度下 Ag浓度由大到小的顺序是： A. B. C. D. 8、工业废水中常含有 Cu2、Cd2、Pb2等重金属离子，可通过加入过量的难溶电解质 FeS、MnS，使这些重金属离子形成硫化物沉淀除去。根据以上事实，可推知 FeS、MnS 具有 的相关性质是： A. 在水中的溶解能力大于 CuS、CdS、PbS B. 在水中的溶解能力小于 CuS、CdS、PbS C. 在水中的溶解能力与 CuS、CdS、PbS 相同 D. 二者均具有较强的吸附性 9、当氢氧化镁固体在水中达到溶解平衡时：Mg（OH）2 （s）Mg2（aq） 2OH（aq） ，为使 Mg（OH）2固体的量减少，须加入少量的 A. NH4NO3B. NaOH C. MgSO4D. NaHSO4 10、将 SO2通入 BaCl2溶液至饱和未见沉淀，继续通入另一种气体仍无沉淀，通入的气体 可能是 A. CO2B. NH3 C. NO2D. H2S 11、下列关于沉淀溶解平衡的说法错误的是 A. 难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，且是一种动态平衡 B. Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关 C. Ksp反映了物质在水中的溶解能力，可直接根据 Ksp的数值大小比较电解质在水中的 溶解能力大小 D. 可通过 Qc和 Ksp的相对大小，来判断沉淀溶解平衡的移动方向 12、25时，在含有大量的 PbI2的饱和溶液中存在平衡： PbI2 （s）Pb2（aq）2I（aq） 加入 KI 溶液，下列说法中正确的是 A. 溶液中 Pb2和 I浓度都增大 B. 溶度积常数 Ksp增大 C. 沉淀溶解平衡向左移动 D. 离子积 Qc增大 13、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） ；。 59 sp 105 . 2K （1）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： ； （2）已知 Ca5（PO4）3F 的 Ksp2.81061，比 Ca5（PO4）3OH 质地更坚固。请用离子 方程式表示及用简要的文字解释，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因： ； （3）根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法： ； 14、六价铬对人体有毒，含铬废水要经过化学处理后才能排放，方法是用绿矾 （FeSO47H2O