2024高中化学第1部分专题3第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡讲义含解析苏教版选修4

PAGEPAGE11难溶电解质的沉淀溶解平衡、1．什么是溶解度？提示：溶解度是指肯定温度下，某固体物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。2．物质的溶解性与溶解度之间有何关系？提示：3．锅垢的主要成分是什么？提示：锅垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。[新知探究]探究1难溶电解质在水中的溶解性(1)试验探究：试验步骤试验现象试验结论①中PbI2难溶于水②中产生黄色沉淀PbI2水溶液中含有I－，证明PbI2在水中有极少量溶解②肯定不溶的物质是不存在的(2)沉淀溶解平衡的建立：以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)为例：探究2沉淀溶解平衡和溶度积(1)沉淀溶解平衡：在肯定的温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成饱和溶液，达到平衡状态。(2)沉淀溶解平衡特征：(3)溶度积：[必记结论]1．沉淀溶解平衡的影响因素2．利用Ksp推断沉淀的溶解与生成若难溶电解质溶液中有关离子浓度幂的乘积为Q。通过比较Ksp和Q的相对大小，可以推断难溶电解质在给定条件下能否溶解。(1)Q＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。(2)Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。(3)Q＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直到溶液饱和。[胜利体验]1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)难溶物质在水中肯定不溶。()(2)物质溶于水达到饱和时，溶解过程就停止了。()(3)某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0。()(4)溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。()解析：肯定不溶的物质是不存在的；溶解平衡是动态平衡；通常认为离子浓度小于10－5mol·L－1时，认为沉淀完全；难溶物质肯定时，Ksp只与温度有关。答案：(1)×(2)×(3)×(4)√2．(好题共享·选自鲁科版教材P97·T1)将足量AgCl分别放入：①5mL水，②10mL0.2mol·L－1MgCl2溶液，③20mL0.5mol·L－1NaCl溶液，④40mL0.1mol·L－1盐酸中溶解至溶液饱和，各溶液中Ag＋的浓度分别为a、b、c、d，它们由大到小的排列依次是________________________________________________________________________。解析：由溶度积Ksp＝(Ag＋)·(Cl－)知，溶液中(Ag＋)与(Cl－)的乘积为一常数，溶液中(Cl－)越大，(Ag＋)越小。①中无同离子效应；②中(Cl－)＝0.4mol·L－1；③中(Cl－)＝0.5mol·L－1；④中(Cl－)＝0.1mol·L－1。所以(Ag＋)的依次为：a>d>b>c。答案：a>d>b>c[新知探究]探究1沉淀生成在生产、生活中的应用实例及原理沉淀剂法假如误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0%的硫酸钠溶液给患者洗胃；离子反应为：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓精制食盐水，可加适量氢氧化钠溶液除去镁离子，离子反应为：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH2)↓调整pH法如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，调整pH到3～4，铁离子就会全部转化为氢氧化铁沉淀除去探究2沉淀之间的转化(1)试验探究：试验步骤试验现象A中产生白色沉淀，B中变为黄色，C中变为黑色离子方程式Ag＋＋Cl－=AgCl↓AgCl＋I－AgI↓＋Cl－2AgI＋S2－Ag2S↓＋2I－试验结论溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀(2)沉淀转化的实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解实力相对较强的物质易转化为溶解实力相对较弱的物质。(3)沉淀转化的应用：①原理：难溶强酸盐→难溶弱酸盐eq\o(→,\s\up7(酸溶),\s\do5())使阳离子进入溶液。②案例：a．重晶石(BaSO4)BaCO3eq\o(→,\s\up7(盐酸),\s\do5(反应Ⅱ))BaCl2离子反应式如下：Ⅰ.BaSO4＋COeq\o\al(2－,3)BaCO3＋SOeq\o\al(2－,4)；Ⅱ.BaCO3＋2H＋=Ba2＋＋H2O＋CO2↑。b．锅炉除水垢(CaSO4)eq\o(→,\s\up7(Na2CO3溶液),\s\do5(反应Ⅰ))CaCO3eq\o(→,\s\up7(盐酸),\s\do5(反应Ⅱ))Ca2＋其反应的离子方程式如下：Ⅰ.CaSO4＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3＋SOeq\o\al(2－,4)；Ⅱ.CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。探究3溶洞中石笋的形成原理CaCO3(s)Ca2＋(aq)eq\a\vs4\al(＋CO\o\al(2－,3)aq)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(CO2＋H2O),\s\do5()))eq\a\vs4\al(2HCO\o\al(－,3))总反应的离子方程式：CaCO3＋CO2＋H2OCa2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)。[必记结论]沉淀溶解平衡的应用沉淀溶解平衡是一种动态平衡，当条件发生变更时，平衡也会相应的发生移动，在生产生活中依据平衡移动原理，选择适当的条件，使平衡向着须要的方向移动。eq\a\vs4\al(AmBns)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)[胜利体验]3．向5mLNaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，接着滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴加一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变为黑色。依据上述变更过程，分析三种沉淀物的溶解度关系是()A．AgCl＝AgI＝Ag2SB．AgCl<AgI<Ag2SC．AgCl>AgI>Ag2SD．AgI>AgCl>Ag2S解析：选C化学反应向着生成溶解度更小的物质的方向进行。4．(好题共享·选自人教版教材P67·T5)试利用平衡移动原理说明下列事实：(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中；(2)CaCO3难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸中；(3)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。答案：(1)在FeS的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，当加入稀盐酸时，2H＋＋S2－=H2S↑，使c(S2－)减小，从而平衡右移，使FeS最终溶解。(2)CaCO3的溶解度小于CaSO4，在CaCO3的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，当加入稀硫酸时，生成的CaSO4微溶，又沉积在CaCO3表面，阻碍反应的进行，从而使CaCO3难溶于稀硫酸；当加入CH3COOH时，2CH3COOH＋COeq\o\al(2－,3)=H2O＋CO2↑＋2CH3COO－，使COeq\o\al(2－,3)浓度减小，且(CH3COO)2Ca溶于水，从而使CaCO3的沉淀溶解平衡右移，使CaCO3渐渐溶于醋酸中。(3)在BaSO4饱和溶液中存在如下沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，用水冲洗沉淀时，使c(Ba2＋)和c(SOeq\o\al(2－,4))减小，平衡右移，从而促进BaSO4溶解，而用0.010mol·L－1硫酸洗涤时，增大了溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))，可以抑制BaSO4溶解，故BaSO4损失的量少。——————————————[关键语句小结]————————————————1．在肯定的温度下，难溶电解质的溶解速率和沉淀速率相等时，形成饱和溶液，达到平衡状态，称为沉淀溶解平衡，其特征是一种动态平衡。2．难溶电解质的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积，对于MmAnmMn＋＋nAm－，Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Am－)。Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解实力，相同类型的难溶电解质，Ksp越小，其在水中溶解实力越小。Ksp只受温度影响。3．若难溶电解质的离子积为Qc，当Qc>Ksp时有沉淀生成，Qc＝Ksp为饱和溶液，当Qc<Ksp无沉淀生成。4．沉淀溶解平衡的应用涉及到沉淀的生成、溶解和转化，其实质是沉淀溶解平衡的移动。[例1]石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)加入下列溶液，不能使Ca(OH)2固体削减的是()A．Na2CO3溶液B．加水C．降温D．CaCl2溶液解析：选DA项，Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，消耗Ca2＋，促进平衡正向移动，Ca(OH)2固体量削减；B项，加水稀释，平衡正移，Ca(OH)2又溶解，其量削减；C项，因Ca(OH)2的溶解度随温度上升而减小，故降温，平衡正向移动，Ca(OH)2量削减；D项，增加c(Ca2＋)，平衡逆向移动，Ca(OH)2固体增加。本题易误选C项，认为物质的溶解都是吸热过程，故降低温度，向生成沉淀方向移动。要留意Ca(OH)2是少数溶解放热的物质，温度上升时，溶解度减小，产生沉淀。1．对于例1：(1)四个选项中，溶度积Ksp不变的是________________。(2)A项中，c(Ca2＋)与c(OH－)分别如何变更？提示：(1)A、B、D。因Ksp仅仅是温度的函数，只有C项温度变更，Ksp变更，其余各项温度不变，Ksp不变。(2)因消耗Ca2＋引起平衡正移，故c(OH－)增大，c(Ca2＋)减小。[例2](浙江高考)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的试验方案：注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5mol·L－1，可认为该离子不存在；试验过程中，假设溶液体积不变。Ksp，CaCO3＝4.96×10－9Ksp，MgCO3＝6.82×10－6Ksp，Ca(OH)2＝4.68×10－6Ksp，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②中若改为加入4.2gNaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物解析：选A加入NaOH溶液，HCOeq\o\al(－,3)与OH－反应生成COeq\o\al(2－,3)，此时c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝0.011×0.001＝1.1×10－5>Ksp(CaCO3)，c(Mg2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝0.050×0.001＝5×10－5>Ksp(MgCO3)，由于Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3)，因此先生成CaCO3沉淀，生成沉淀后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp(CaCO3)/c(Ca2＋)＝4.96×10－7<1×10－5，因此COeq\o\al(2－,3)完全沉淀，则无MgCO3沉淀生成，A对；滤液M中c(Ca2＋)＝0.010mol/L，c(Mg2＋)＝0.050mol/L，B错；滤液M加NaOH固体调整pH＝11，此时c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.050×(10－3)2＝5×10－8>Ksp[Mg(OH)2]，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(10－3)2＝1×10－8<Ksp[Ca(OH)2]，因此只有Mg(OH)2沉淀生成，而无Ca(OH)2沉淀生成，生成沉淀后溶液中c(Mg2＋)＝Ksp[Mg(OH)2]/c2(OH－)＝5.61×10－6<1×10－5，因此Mg2＋完全沉淀，故滤液N中只有Ca2＋而无Mg2＋，C错；若改为加入4.2gNaOH固体，则c(OH－)＝0.105mol/L，则c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.050×(0.105)2＝5.51×10－4>Ksp[Mg(OH)2]，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(0.105)2＝1.10×10－4>Ksp[Ca(OH)2]，由于Ksp[Mg(OH)2]<Ksp[Ca(OH)2]，则先生成Mg(OH)2沉淀，并且沉淀完全，生成沉淀后溶液中c(OH－)＝0.105－0.05×2＝0.005mol/L，此时c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(0.005)2＝2.5×10－7<Ksp[Ca(OH)2]，故无Ca(OH)2沉淀生成，D错。(1)溶度积的大小反映了难溶电解质溶解实力的大小。对于同种类型的难溶电解质，溶度积越大，溶解度也越大；对于不同类型的难溶电解质，不能简洁用Ksp大小来比较溶解实力的大小，必需把溶度积换算成溶解度。(2)相同类型的难溶电解质同时有产生沉淀的趋向时，溶度积小的优先产生沉淀。如向浓度均为0.01mol·L－1的Ca2＋、Mg2＋溶液中加入Na2CO3溶液，则Ca2＋优先沉淀；若加入NaOH溶液，则Mg2＋优先沉淀。2．结合例2中的条件分析：(1)Ca(OH)2与Mg(OH)2谁的溶解度大？(2)在25°C时CaCO3的饱和水溶液中其溶解度是多少？提示：(1)二者组成类型相同，因Ca(OH)2的Ksp大，故其溶解度大。(2)CaCO3饱和溶液中c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp，故c(Ca2＋)＝eq\r(Ksp)＝eq\r(4.96×10－9)≈7×10－5mol·L－1，即1L溶液中溶解的CaCO3为7×10－5mol，即7×10－3g，故其溶解度为7×10－3g。[例3]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－1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小D．25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不行能转化为MgF2解析：选BA项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离出的Mg2＋浓度要小一些，错；B项，NHeq\o\al(＋,4)可以结合Mg(OH)2电离出的OH－，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，c(Mg2＋)增大，正确；C项，Ksp仅与温度有关，故错；D项，当溶液中的c(F－)增大，使c(Mg2＋)·c2(F－)>Ksp[MgF2]时，Mg(OH)2沉淀将转化为MgF2沉淀。一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀，这是一般规律，并不意味着溶解度小的沉淀不能转化为溶解度大的沉淀，沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。如BaSO4比BaCO3更难溶解，但将BaSO4沉淀加入饱和的Na2CO3溶液中，只要c(Ba2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＞Ksp(BaCO3)，BaSO4即可缓慢转化为BaCO3。向含有AgI固体的饱和溶液中：(1)加入固体AgNO3，则c(I－)________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)，c(Ag＋)________。(2)若改加更多的AgI，则c(Ag＋)将________。(3)若改加AgBr固体，则c(I－)__________，而c(Ag＋)__________。(4)若改加Na2S固体，则c(I－)________，c(Ag＋)__________。解析：含有AgI的饱和溶液中存在如下沉淀溶解平衡：AgI(s)Ag＋(aq)＋I－(aq)。(1)加入固体AgNO3，c(Ag＋)变大，平衡逆向移动，则c(I－)变小。(2)若向含有AgI的饱和溶液中改加更多的AgI，对平衡没有影响，则c(Ag＋)不变。(3)若改加AgBr固体，则c(Ag＋)变大，平衡逆向移动，则c(I－)变小。(4)加入Na2S固体，S2－结合Ag＋生成溶解度更小的Ag2S，平衡正向移动，c(Ag＋)减小，c(I－)增大。答案：(1)变小变大(2)不变(3)变小变大(4)变大变小[课堂双基落实]1．有关AgCl沉淀的溶解平衡的说法中，不正确的是()A．AgCl沉淀的生成和溶解不断进行，但速率相等B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－C．上升温度，AgCl沉淀的溶解度增大D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度降低解析：选BAgCl固体在溶液中达到溶解平衡后，溶解速率与沉淀速率相等，但不为0，一般说来，上升温度，有利于固体物质的溶解，A、C正确；AgCl难溶于水，但溶解的部分电离出Ag＋和Cl－，B错误；向AgCl沉淀中加入NaCl固体，增大了Cl－浓度，促使溶解平衡向左移动，降低了AgCl的溶解度，D正确。2．肯定温度下，在氢氧化钡的悬浊液中，存在氢氧化钡固体与其电离出的离子间的溶解平衡关系：Ba(OH)2(s)Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)。向此悬浊液中加入少量的氧化钡粉末，下列叙述正确的是()A．溶液中钡离子数目削减B．溶液中钡离子浓度减小C．溶液中氢氧根离子浓度增大D．pH减小解析：选A原溶液已饱和，加入的BaO粉末与水反应生成的Ba(OH)2不会再溶解，但由于消耗了水，使得平衡逆向移动，Ba2＋与OH－的数目削减，但浓度不变，pH也不变。3．下表是五种银盐的溶度积常数Ksp(25℃)，下列说法不正确的是()化学式AgClAg2SO4Ag2SAgBrAgI溶度积1.4×10－101.4×10－56.3×10－507.7×10－138.51×10－16A.25℃时五种银盐的饱和溶液中，c(Ag＋)最大的是Ag2SO4溶液B．在氯化银的悬浊液中加入Na2S溶液可以生成黑色的Ag2SC．25℃时，在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2两溶液中加入足量的AgCl固体形成饱和溶液，则两溶液中AgCl的溶度积相同，且两溶液中c(Ag＋)也相同D．AgBr沉淀可以转化成AgI沉淀，而AgI沉淀在肯定条件下也可以转化成AgBr沉淀解析：选CA项，Ag2SO4的Ksp最大，且1mol的Ag2SO4含2mol的Ag＋，故c(Ag＋)最大的是Ag2SO4。B项，沉淀总有向更难溶的方向转化，在氯化银的悬浊液中加入Na2S溶液，只要c2(Ag＋)·c(S2－)>Ag2S的Ksp，可以生成黑色的Ag2S。C项，AgCl的溶度积相同，即c(Ag＋)c(Cl－)的乘积相同，但因为两种溶液中的氯离子浓度不同，两溶液中c(Ag＋)不同。D项，沉淀的转化是可逆的，在肯定条件下，AgBr和AgI可以相互转化。4．某温度下，难溶物FeR的水溶液中存在平衡：FeR=Fe2＋＋R2－，其沉淀溶解平衡曲线如下图所示。下列说法正确的是()A．可以通过升温实现由c点变到a点B．d点可能有沉淀生成C．a点对应的Ksp等于b点对应的KspD．该温度下，Ksp＝4×10－18解析：选C通过温度变更变更难溶物的溶解度，难溶物的阴、阳离子应同时增大或减小，A项错误；溶解平衡曲线上方表示过饱和溶液，有沉淀生成，曲线以下表示不饱和溶液，所以d点没有沉淀生成，B项错误；温度不变，Ksp不变，C项正确；该温度下，Ksp＝2×10－18，D项错误。5．医学上在进行胃肠疾病的检查时，利用X射线对BaSO4穿透实力较差的特性，常用BaSO4做内服造影剂，这种检查手段称为钡餐透视。Ⅰ.请写出BaSO4能作为钡餐透视的另外一个理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.请用文字叙述和离子方程式说明钡餐透视时为什么不用BaCO3?________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.某课外活动小组为探究BaSO4的溶解度，分别将足量BaSO4放入：①5mL水②20mL0.5mol·L－1的Na2SO4溶