沉淀溶解平衡

高中化學(xué)選擇性必修1人教版第四節(jié)沉淀溶解平衡1知道沉淀溶解平衡的概念及其影響因素。2明確溶度積和離子積的關(guān)系,學(xué)會判斷溶液中難溶電解質(zhì)的沉淀或溶解情況。3能用平衡移動原理解釋沉淀的溶解與生成、沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)。4學(xué)會用沉淀溶解平衡的移動解決生產(chǎn)、生活中的問題。

1溶解平衡狀態(tài)在一定溫度下,固體溶質(zhì)在水中形成飽和溶液時,溶液中溶質(zhì)質(zhì)量保持不變的狀態(tài),

該狀態(tài)下,固體溶質(zhì)溶解的速率和溶液中離子結(jié)合生成沉淀的速率相等,但溶解和

沉淀仍在進行。1|沉淀溶解平衡?2沉淀溶解平衡1概念在一定溫度下,當沉淀和溶解速率相等時,即建立了動態(tài)平衡,人們把這種平衡稱為

沉淀溶解平衡。如AgCl溶于水的沉淀溶解平衡表示為①AgCls?Agaq

Cl-aq

。2特征

3沉淀溶解平衡的移動固體物質(zhì)的沉淀溶解平衡是可逆過程:固體物質(zhì)?溶液中的溶質(zhì)。1v溶解⑤>

v沉淀固體溶解2v溶解⑥=

v沉淀沉淀溶解平衡3v溶解⑦<

v沉淀析出沉淀4生成難溶電解質(zhì)的離子反應(yīng)的限度125℃時,溶解性與溶解度的關(guān)系2反應(yīng)完全的標志一般情況下,化學(xué)上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于⑧1×10-5

mol·L-1時,

生成沉淀的反應(yīng)就進行完全了。5溶度積常數(shù)以AmBns?mAnaqnBm-aq為例:

溶度積離子積概念沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積符號KspQ表達式Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),式中的濃度都

是平衡濃度Q=cm(An+)·cn(Bm-),式中的濃度是

任意時刻的濃度應(yīng)用判斷在一定條件下沉淀生成或溶解①Q(mào)>Ksp:溶液中有沉淀析出②Q=Ksp:沉淀溶解平衡狀態(tài)③Q<Ksp:溶液中無沉淀析出

1沉淀的生成1調(diào)節(jié)pH法工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵,將含雜質(zhì)的氯化銨溶解于水,再加入氨水調(diào)節(jié)pH

至7~8,可使Fe3生成FeOH3沉淀而除去。反應(yīng)的離子方程式為⑨Fe33NH3·H2O

?FeOH3↓3N?

。2加沉淀劑法以Na2S、H2S等作沉淀劑,使Cu2、Hg2等金屬陽離子生成極難溶的硫化物CuS、

HgS等沉淀而除去。離子方程式為Cu2S2-?CuS↓、Cu2H2S?CuS↓2H、Hg2S2-?HgS↓和Hg2H2S?HgS↓2H。2沉淀的溶解1原理:根據(jù)平衡移動原理,對于在水中難溶的電解質(zhì),只要不斷移去平衡體系中的

相應(yīng)離子,平衡就向沉淀溶解的方向移動,從而使沉淀溶解。2|沉淀溶解平衡的應(yīng)用2溶解沉淀的試劑a用⑩強酸

溶解:例如,用鹽酸溶解CaCO3、FeS、AlOH3、CuOH2等難溶電

解質(zhì)。b用某些鹽溶液溶解:例如,MgOH2沉淀可溶于NH4Cl溶液,化學(xué)方程式為?MgOH22NH4Cl?MgCl22NH3·H2O

。3沉淀的轉(zhuǎn)化1沉淀轉(zhuǎn)化實驗a難溶性銀鹽之間的轉(zhuǎn)化實驗步驟

各步反應(yīng)的離子方程式①Ag++Cl-

AgCl↓②AgCl(s)+I-(aq)

AgI(s)+Cl-(aq)③2AgI(s)+S2-(aq)

Ag2S(s)+2I-(aq)實驗結(jié)論溶解度小的沉淀可轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀2溶液?產(chǎn)生白色沉淀?白色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀2沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。一般來說,溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉

淀。兩者的溶解度差別越大,沉淀越容易轉(zhuǎn)化。3沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用a鍋爐除水垢水垢中的CaSO4s?CaCO3s?Ca2aq反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:CaSO4Na2CO3?Na2SO4CaCO3CaCO32HCl?CaCl2H2OCO2↑b自然界中礦物的轉(zhuǎn)化原生銅的硫化物?CuSO4溶液?銅藍CuS反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:CuSO4nS?CuSnSO4CuSO4PbS?CuSPbSO4?判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”。1溴酸銀AgBrO3的溶解度隨溫度升高逐漸增大,所以AgBrO3的溶解是放熱過程

?

?s?AgaqCl-aq和AgCl?AgCl-所表示的意義相同?

?3石灰乳中存在下列平衡:CaOH2s?Ca2aq2OH-aq,加入少量CaCl2溶液,溶度積常數(shù)變大?

?2溶液,則S?沉淀完全,溶液中只含Ba2、Na和Cl-,不含S??

?提示:因為溶液中存在硫酸鋇的沉淀溶解平衡,所以溶液中仍含有少量S?。2的廢水常用MnSs作沉淀劑,其反應(yīng)原理為Cu2aqMnSs?CuSsMn2aq,該反應(yīng)達到平衡時,cCu2=cMn2?

?提示:反應(yīng)達到平衡時,cCu2和cMn2不再變化,但不一定相等。4沉淀時,為了減少洗滌過程中固體的損耗,最好選用稀硫酸來洗滌?√提示:稀硫酸中的S?能抑制BaSO4的溶解,可以減少BaSO4的損耗。

實例1利用-射線對鋇的穿透能力較差的特性,醫(yī)學(xué)上在進行消化系統(tǒng)的-射

線透視時,常使用BaSO4做內(nèi)服造影劑,這種技術(shù)俗稱鋇餐透視。由于Ba2有劇毒,

故水溶性鋇鹽不能用作鋇餐。BaCO3和BaSO4的沉淀溶解平衡分別為:BaCO3s?Ba2aqC?aq

sp=26×10-9BaSO4s?Ba2aqS?aq

sp=11×10-10

1|沉淀溶解平衡的應(yīng)用實例2Ba2有劇毒,如果誤食可溶性鋇鹽會導(dǎo)致鋇中毒。

中毒者應(yīng)盡快用50%的Na2SO4溶液洗胃,隨后導(dǎo)瀉使鋇鹽盡快排出。Na2SO4溶液

進入胃后,S?可與Ba2結(jié)合生成BaSO4沉淀而解毒。問題4、BaCO3都難溶于水,而且二者的溶解度相差不大,醫(yī)學(xué)

上能用BaCO3作鋇餐嗎為什么提示:不能。胃酸的酸性很強,如果用BaCO3作鋇餐,BaCO3入胃后,胃酸可與BaCO3

電離出的C?反應(yīng)生成二氧化碳和水,使C?的濃度降低,Q<sp,此時BaCO3的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動,使Ba2濃度增大而導(dǎo)致人體中毒,因此不能用碳酸鋇

作鋇餐。2誤食可溶性鋇鹽如BaCl2等,會導(dǎo)致鋇中毒。中毒者應(yīng)盡快用50%的Na2SO4溶液

洗胃的原因是什么提示:鋇中毒后,用50%的Na2SO4溶液洗胃,S?與Ba2結(jié)合生成BaSO4沉淀,可緩解Ba2對人體的毒害。3已知不同金屬離子在溶液中完全沉淀時,溶液的pH不同。根據(jù)信息分析除去CuCl2溶液中的FeCl3應(yīng)選什么試劑原理是什么提示:因FeCl3發(fā)生水解反應(yīng):Fe33H2O?FeOH33H,故可選擇CuO或CuCO3,消耗Fe3水解生成的H,調(diào)節(jié)溶液pH于37~44之間,從而使Fe3完全以FeOH3形式沉

淀出來,再過濾除去FeOH3及過量的CuO或CuCO3。溶液中被沉淀的離子Fe3+Cu2+生成氫氧化物沉淀時溶液的pH≥3.7≥4.4?沉淀的生成與溶解1沉淀的生成和溶解這兩個方向相反的過程相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度,控制離

子濃度,可以使反應(yīng)向我們需要的方向轉(zhuǎn)化。2利用生成沉淀除去某種離子,首先要使生成沉淀的反應(yīng)能夠發(fā)生,其次沉淀生成

的反應(yīng)進行得越完全越好。3根據(jù)平衡移動原理,對于在水中難溶的電解質(zhì),如果能設(shè)法不斷地移去溶解平衡

體系中的相應(yīng)離子,使平衡向沉淀溶解的方向移動,就可以使沉淀溶解。如常用強

酸溶解CaCO3、FeS、AlOH3、CuOH2等難溶電解質(zhì)。

向鍋爐中注入Na2CO3溶液,將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3,再用鹽酸除去,下

列敘述中正確的是?DA溫度升高,Na2CO3溶液的W和cH均會增大3,說明spCaCO3>spCaSO44不溶,是因為硫酸酸性強于鹽酸?aqCaSO4s?CaCO3sS?aq思路點撥解答本題的關(guān)鍵是理解W、sp的意義,會分析W、sp的影響因素。解析

溫度升高,水的電離平衡正向移動,W增大;溫度升高,促進Na2CO3的水解,使

溶液中cOH-增大,cH減小,A項錯誤。spCaCO3<spCaSO4,B項錯誤。CaCO3

與鹽酸反應(yīng)生成可溶性的氯化鈣、水和二氧化碳,CaSO4與鹽酸不滿足復(fù)分解反應(yīng)

發(fā)生的條件,與酸性強弱無關(guān),C項錯誤。硫酸鈣轉(zhuǎn)化為較疏松且溶解度更小的碳

酸鈣的離子方程式為CaSO4sC?aq?CaCO3sS?aq,D項正確。2|溶度積常數(shù)的計算及其應(yīng)用?溶度積常數(shù)計算的三種常見設(shè)問方式1已知溶度積,求溶液中的某種離子的濃度,如sol·L-1。2已知溶度積、溶液中某離子的濃度,求溶液中的另一種離子的濃度,如某溫度下

AgCl的sol·L-1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體,達到平衡后cAg=

10amol·L-1。3計算反應(yīng)的平衡常數(shù),如對于反應(yīng)Cu2aqnSs?CuSsn2aq,spnS=cn2·cS2-,spCuS=cCu2·cS2-,該反應(yīng)的平衡常數(shù)=?=?。?沉淀溶解平衡圖像的分析1明確圖像中縱、橫坐標的含義縱、橫坐標通常是難溶物溶解后電離出的離子濃度,有時候是離子濃度的負對

數(shù)。2理解圖像中線上點、線外點的含義①以氯化銀為例,在如圖所示的沉淀溶解平衡圖像中,曲線上任意一點都達到了沉

淀溶解平衡狀態(tài),此時Q=sp。在溫度不變時,無論改變哪種離子的濃度,另一種離

子的濃度都只能在曲線上變化,不會出現(xiàn)在曲線以外。②曲線上方區(qū)域的點均為過飽和溶液,此時Q>sp。③曲線下方區(qū)域的點均為不飽和溶液,此時Q<sp。

3抓住sp的特點,結(jié)合選項分析判斷①溶液在蒸發(fā)時,溶質(zhì)離子濃度的變化有兩種情況:原溶液不飽和時,溶質(zhì)離子濃度

都增大;原溶液飽和時,溶質(zhì)離子濃度都不變。②對于同一難溶電解質(zhì)來說,溶度積常數(shù)只與溫度有關(guān),與溶液中溶質(zhì)的離子濃度

無關(guān)。

在t℃時,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。又知t℃時AgCl的sp=4×10-10,下列說法不正確的是?B

℃時,AgBr的sp為49×10-13固體,可使溶液由c點變到b點Ct℃時,圖中a點對應(yīng)的是AgBr的不飽和溶液℃時,AgClsBr-aq?AgBrsCl-aq的平衡