高中化學(xué) 第三章 第3節(jié) 沉淀溶解平衡導(dǎo)學(xué)案 魯科版選修4-魯科版高二選修4化學(xué)學(xué)案

第3節(jié)沉淀溶解平衡★【課前學(xué)案導(dǎo)學(xué)】■精準(zhǔn)定位——學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航1.了解沉淀溶解平衡的建立過(guò)程及特點(diǎn)；2.理解溶度積的概念，能用溶度積規(guī)則判斷沉淀的產(chǎn)生和溶解；3.能夠運(yùn)用平衡移動(dòng)的觀點(diǎn)對(duì)沉淀的溶解、生成與轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析，并能解釋一些生活問(wèn)題?！鲎灾魇崂怼A(chǔ)知識(shí)導(dǎo)航一、Ag+和Cl—的反應(yīng)1.生成沉淀的離子反應(yīng)之所以能夠發(fā)生，在于_______________生成物的溶解度減小。2.從固體溶解平衡的角度可以理解AgCl在溶液中存在下述兩個(gè)過(guò)程：一方面，在水分子作用下，少量____________________Ag+和Cl—脫離AgCl表面；另一方面，溶液中的離子受AgCl表面正負(fù)離子的吸引，回到____________________AgCl表面析出，形成沉淀。3.溶解平衡：在一定溫度下，當(dāng)_____________沉淀溶解與生成速率時(shí)，即達(dá)到______________溶解平衡。4.難溶電解質(zhì)與易溶電解質(zhì)之間并無(wú)嚴(yán)格界限，習(xí)慣上將_____________________溶解度小于0.01g的電解質(zhì)稱為難溶電解質(zhì)。對(duì)于常量的化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，0.01g是很小的，因此一般情況下，相等量的離子互相反應(yīng)生成_____________難溶電解質(zhì)，可以認(rèn)為反應(yīng)完全了，化學(xué)上通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于___________10-5mol/L時(shí)，沉淀就達(dá)完全。問(wèn)題思考1：?jiǎn)栴}思考1：難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡與難電離物質(zhì)的電離平衡有什么聯(lián)系和區(qū)別？二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用1.沉淀的生成（1）沉淀生成的應(yīng)用：在涉及_____________、____________、科研、___________等領(lǐng)域中，常利用____________來(lái)達(dá)到分離或除去某些離子的目的。（2）沉淀的方法：_____________、______________、____________。2.沉淀溶解的方法（1）酸堿溶解法。加入__________與溶解平衡體系中的___________反應(yīng)，降低____________離子濃度，使平衡向溶解方向移動(dòng)。（2）用某些鹽溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式為：____________________________________3.沉淀的轉(zhuǎn)化（1）一般地，_____________的沉淀轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________的沉淀容易實(shí)現(xiàn)；兩種沉淀的溶解度差別________，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。（2）鍋爐除水垢：反應(yīng)方程式為：_________________________________________（3）各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋漓作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦（ZnS）和方鉛礦（PbS），便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)（CuS）。其反應(yīng)如下：________________________________問(wèn)題思考2？問(wèn)題思考2？如果要除去某溶液中的SO42—，你選擇加入鈣鹽還是鋇鹽？為什么？自主梳理參考答案自主梳理參考答案一、1、生成物的溶解度減小2、Ag+和Cl—脫離AgCl表面回到AgCl表面析出，形成沉淀3、當(dāng)沉淀溶解與生成速率溶解平衡4、溶解度小于0.01g的電解質(zhì)難溶電解質(zhì)10-5mol/L二、1、（1）無(wú)機(jī)制備提純工藝的生產(chǎn)廢水處理生成沉淀（2）調(diào)節(jié)pH法加沉淀劑法氧化還原沉淀法2、（1）酸或堿相應(yīng)離子（2）Mg（OH）2（s）+NH4Cl（aq）MgCl2（aq）+2NH3H2O3、（1）溶解度小溶解度更小越大（2）CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NaSO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（3）CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4，CuSO4+PbS=CuS+PbSO4。問(wèn)題思考參考答案問(wèn)題思考1：難溶電解質(zhì)可以是強(qiáng)電解質(zhì)也可以是弱電解質(zhì)，而難電離物質(zhì)只能是弱電解質(zhì)。再?gòu)淖兓倪^(guò)程來(lái)看，溶解平衡是指已溶解的溶質(zhì)與未溶解的溶質(zhì)之間形成的沉淀與溶解的平衡狀態(tài)；而電離平衡則是指已經(jīng)溶解在溶液中的弱電解質(zhì)分子與離子之間的轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡狀態(tài)。問(wèn)題思考2加入可溶性鋇鹽。因?yàn)锽aSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小，用Ba2+沉淀SO42—更完全?！铩菊n堂探究導(dǎo)學(xué)】■合作探究-名師保駕護(hù)航探究一:溶解平衡的建立1.沉淀溶解平衡：一定溫度下，沉淀溶解成離子的速率等于離子重新結(jié)合成沉淀的速率，形成飽和溶液，固體質(zhì)量和溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)。2.特征：（1）動(dòng)——沉淀溶解平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡；（2）等——v（沉淀）=v（溶解）0；（3）定——平衡時(shí)，溶液中離子的濃度保持不變；（4）變——當(dāng)外界條件改變時(shí)，溶解平衡將發(fā)生移動(dòng)，達(dá)到新的平衡。即勒夏特列原理也適用于判斷溶解平衡移動(dòng)分析。3.影響沉淀溶解平衡的因素：內(nèi)因：難溶物質(zhì)本身性質(zhì)——主要決定因素外因：（1）濃度—加水，平衡向溶解方向移動(dòng)（2）溫度—升溫，多數(shù)平衡向溶解方向移動(dòng)（3）同離子效應(yīng)—向平衡體系中加入相同的離子使平衡向沉淀方向移動(dòng)（4）其他—向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶物質(zhì)或氣體時(shí)，平衡正移『特別提醒』沉淀溶解平衡是針對(duì)與難溶電解質(zhì)而言的，其狀態(tài)為形成飽和溶液，特征是固體溶解的速率和離子沉淀的速率相等，固體的質(zhì)量和離子的濃度不再變化。應(yīng)該注意到：沉淀溶解平衡同化學(xué)平衡相似，也是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，平衡移動(dòng)原理同樣也適用于沉淀溶解平衡體系。探究二：沉淀反應(yīng)的應(yīng)用1.沉淀的生成（1）沉淀生成的應(yīng)用：在涉及無(wú)機(jī)制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領(lǐng)域中，常利用生成沉淀來(lái)達(dá)到分離或除去某些離子的目的。（2）沉淀的方法：調(diào)節(jié)pH法、加沉淀劑法、氧化還原沉淀法。2.沉淀溶解的方法（1）酸堿溶解法。加入酸或堿與溶解平衡體系中的相應(yīng)離子反應(yīng)，降低離子濃度，使平衡向溶解方向移動(dòng)。（2）用某些鹽溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式為：Mg（OH）2（s）+NH4Cl（aq）MgCl2（aq）+2NH3H2O3.沉淀的轉(zhuǎn)化（1）一般地，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)；兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。（2）鍋爐除水垢：反應(yīng)方程式為：CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NaSO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（3）各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋漓作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦（ZnS）和方鉛礦（PbS），便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)（CuS）。其反應(yīng)如下：CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4，CuSO4+PbS=CuS+PbSO4。探究三：溶度積常數(shù)1.概念：溶度積常數(shù)（Ksp）：在一定溫度下，難溶電解質(zhì)在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，離子濃度保持不變。其離子濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次方的乘積為一個(gè)常數(shù)，稱之為溶度積常數(shù),簡(jiǎn)稱溶度積，用Ksp表示。2.表達(dá)式：如：對(duì)于PbI2(s)Pb2++2I—這個(gè)溶解沉淀平衡的可逆過(guò)程，它的平衡常數(shù)可以表示為：K=EQ\f([Pb2+][I—]2,[PbI2])，Ksp=K[PbI2]=[Pb2+][I—]225℃，Ksp=K[PbI2]=[Pb2+][I—]2=7.1×10—9mol33.溶度積規(guī)則難溶電解質(zhì)在一定條件下，沉淀能否生成或溶解，可以根據(jù)溶度積的概念來(lái)判斷：難溶電解質(zhì)的多相離子平衡物質(zhì)：任意狀態(tài)時(shí)的濃度商Qc與溶度積Ksp，可以判斷沉淀的生產(chǎn)與溶解：（1）Qc>Ksp平衡向左移動(dòng)，沉淀析出；（2）Qc=Ksp處于平衡狀態(tài)，飽和溶液；（3）Qc與溶度積Ksp，平衡向右移動(dòng)，無(wú)沉淀析出，若原來(lái)有沉淀存在，則沉淀溶解?！禾貏e提醒』1、Ksp值的大小只與難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。2.Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。同類型的難溶電解質(zhì)，在同溫度下，Ksp越大，溶解度越大；不同類型的難溶電解質(zhì)，應(yīng)通過(guò)計(jì)算才能進(jìn)行比較。■典例剖析-名師釋疑助航例1.下列說(shuō)法不正確的是A．BaCrO4(s)Ba2+(aq)+CrO42－(aq)的平衡體系中，加入BaCl2濃溶液沉淀量增多B．pH=2的酸溶液與pH=12的強(qiáng)堿溶液等體積混合，所得溶液pH≤7C．苯酚顯色原理為：6C6H5OH+Fe3+Fe(C6H5O)63－(紫色)+6H+，則檢驗(yàn)水楊酸（）中的酚羥基，需加入適量的小蘇打溶液后，再加入氯化鐵溶液D．某試液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液有白色淀淀，該試液中一定含有SO42－『答案』D『解析』A正確，Ba2+加入后產(chǎn)生同離子效應(yīng)，沉淀增加；B正確，若為弱酸，則PH＜7，若為強(qiáng)酸，則PH=7；C正確，水楊酸電離的H+會(huì)抑制平衡，難以顯紫色，無(wú)法檢驗(yàn)酚羥基；D錯(cuò)，還可能含有Cl－等?！咀兪接?xùn)練1】在一定溫度下，一定量氫氧化鎂的懸濁液里，有如下溶解平衡：Mg(OH)2(S)Mg2++2OH—當(dāng)向該懸濁液里加入少量MgO粉末時(shí)，下列說(shuō)法不正確的是()A．Mg2+的數(shù)目減少

B．Mg2+濃度增大C．溶液的pH不變

D．Mg(OH)2固體質(zhì)量不變【例2】已知：⑴混合硫酸銅溶液與碳酸鈉溶液：主要反應(yīng)：Cu2＋＋CO32－＋H2O＝Cu（OH）2↓＋CO2↑次要反應(yīng)：Cu2＋＋CO32－＝CuCO3↓⑵混合硫酸銅溶液與硫化鈉溶液：主要反應(yīng)：Cu2＋＋S2－＝CuS↓次要反應(yīng)：Cu2＋＋S2－＋2H2O＝Cu（OH）2↓＋H2S↑由此可得以下幾種物質(zhì)溶解度大小關(guān)系正確的是（

）A．Cu（OH）2＞CuCO3＞CuS

B．Cu（OH）2＜CuCO3＜CuSC．CuS＞Cu（OH）2＞CuCO3

D．CuS＜Cu（OH）2＜CuCO3『答案』D『解析』由⑴可知，在水溶液中Cu2＋與CO32－主要生成Cu（OH）2沉淀，說(shuō)明Cu（OH）2比CuCO3更易沉淀，從而說(shuō)明溶解度：Cu（OH）2＜CuCO3；同理由⑵可得，溶解度：CuS＜Cu（OH）2【變式訓(xùn)練2】要使工業(yè)廢水中的金屬Pb2＋離子沉淀，可用硫酸鹽.碳酸鹽.硫化物等作沉淀劑，已知Pb2＋離子與這些離子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14由上述數(shù)據(jù)可知，選用的沉淀劑最好的是（

）A．硫化物

B．硫酸鹽

C．碳酸鹽

D．以上沉淀劑均可【例3】18℃『答案』飽和溶液中Mg2+的濃度為1.65×10-4mol.L-1『解析』設(shè)Mg(OH)2中Mg2+的濃度為xmol·L-1,根據(jù)Mg(OH)2在溶液中的離解:Mg(OH)2Mg2++2OH--溶液中應(yīng)有[Mg2+]=χmol.L-1[OH-]=2χmol.L-1Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ．(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3χ=1.65×10-4(mol.L-1)【變式訓(xùn)練3】25℃時(shí)，AgCl的溶解度是0.00192g·L-1,求它的溶度積變式訓(xùn)練解析及答案【變式訓(xùn)練1】解析：MgO+H2O==Mg(OH)2，H2O的量減少，使Mg(OH)2飽和溶液中又析出Mg(OH)2，沉淀后的溶液仍然是該溫度下的飽和溶液，c(Mg2+)、c(OH—)都不會(huì)改變，但溶劑減少，使Mg(OH)2的溶解量減少，所以溶液中Mg2+數(shù)目減少，Mg(OH)2固體質(zhì)量增加。答案：BD【變式訓(xùn)練2】解析：所選的沉淀劑的Ksp盡可能的小，使生成沉淀的反應(yīng)進(jìn)行得越完全越好。答案：A【變式訓(xùn)練3】解析：AgCl的相對(duì)分子質(zhì)量為143.3,AgCl飽和溶液物質(zhì)的量濃度為:0.00192g·L-1/143.3g/mol-1=1.34×10-5mol·L-1根據(jù)AgCl在溶液中的離解:AgClAg++Cl--溶液中應(yīng)有[Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5mol·L-1所以AgCl的Ksp=[Ag+][Cl-]=(1.34×10-5)2=1.80×10-10mol2.L-2答案：1.80×10-10mol2.L-2■備選例題1.將0.3mol/L的Ba（OH）2溶液50mL與0.02mol/L的H2SO4溶液100mL混合后，求混合后溶液的PH?！敬鸢浮?3.23【解析】Ba（OH）2溶液的n（）＝0.3mol/L×2×0.05L＝0.03mol，H2SO4溶液的n（H+）＝0.02mol/L×2×0.1L＝0.004mol，n（H+）＜n（），堿過(guò)量，則：[]混＝＝0.17mol/L，[H+]混＝＝5.9×mol/L，即：PH混＝－lg（5.9×）＝13.23。2．在100mL0.01mol/LKCl溶液中，加入1mL0.01mol/LAgNO3溶液，下列說(shuō)法正確的是(AgCl的Ksp=1.8×10－10mol2/L2)

(

)A.有AgCl沉淀析出

B.無(wú)AgCl沉淀析出C.無(wú)法確定

D.有沉淀但不是AgCl【答案】A【解析】本題主要利用濃度商與溶度積的大小比較，判斷是否