难溶电解质的沉淀溶解平衡(教学设计)-2017届高三化学一轮复习

第八章 水溶液中的离子平衡

〖课 题〗第六课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡 〖复习目标〗

（1）了解沉淀溶解平衡的含义、本质及影响因素。 （2）掌握沉淀的溶解和转化条件及应用。

（3）了解溶度积的含义及其表达式，能进行相关的计算。

〖教学重点〗沉淀溶解平衡的含义及影响因素，溶度积的含义、表达式以及相关计算 〖教学难点〗溶度积的相关计算

〖教学过程〗

?知识精讲?

1、沉淀溶解平衡

（1）难溶电解质的溶解平衡 ①沉淀溶解平衡的概念

在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液，沉淀与溶解的速度相等时，便达到固体难溶电解质与溶液中离子间的平衡状态。 例如： BaSO4(s)

②溶解平衡的建立 v溶解>v沉淀，固体溶解 v溶解＝v沉淀，溶解平衡 v溶解

Ba2+(aq) +SO42￣(aq)

（2）影响沉淀溶解平衡的因素

①内因

难溶电解质本身的性质，这是决定因素。 ②外因 以氯化银饱和溶液中，尚有氯化银固体存在，分别向溶液中加入下列物质时，发生的变化 AgCl（s）Ag+(aq) + Cl-(aq) ΔH>0 外界条件 升高温度 加水稀释 加入少量AgNO3 通入HCl 通入H2S 2、溶度积 （1）定义 在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，离子浓度幂的乘积。 （2）表达式： 对于沉淀溶解平衡：MmNn(s)（3）意义： 反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 （4）影响因素： mMn(aq)＋nNm(aq)，Ksp＝cm(Mn)·cn(Nm)。 ＋－＋－移动方向 正向 正向 逆向 逆向 正向 平衡后c(Ag) 增大 不变 增大 减小 减小 ＋平衡后c(Cl) 增大 不变 减小 增大 增大 －Ksp 增大 不变 不变 不变 不变 在一定的温度下，它是一个常数，只受温度影响，不受溶液中物质浓度的影响。 （5）溶度积规则 ①离子积(Qc)： 难溶电解质溶液中离子浓度幂的乘积，如Mg(OH)2溶液中Qc＝c(Mg2)·c2(OH)。 ＋－②溶度积规则： QcKsp——溶液过饱和，有沉淀析出。 3、沉淀溶解平衡的应用 （1）沉淀的生成 原理：若Qc大于Ksp，难溶电解质的沉淀溶解平衡向左移动，就会生成沉淀。 在工业生产、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。

常见的方法有：

①调节溶液的pH法：使杂质离子转化为氢氧化物沉淀。

如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至7～8， 离子方程式为Fe3＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4+。

＋

②加沉淀剂法：如除去溶液中的Cu2+、Hg2+，可加入Na2S、H2S等作为沉淀剂。 〖特别提醒〗

①为使沉淀更完全，所选用沉淀剂的原则是：使生成沉淀的反应进行得越完全越好(所沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能的小，即沉淀溶解度越小越好)。

②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质。 （2）沉淀的溶解

原理：当Qc小于Ksp，使难溶电解质的沉淀溶解平衡向右移动，沉淀就会溶解。

根据平衡移动，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平

衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。方法有： ①酸碱溶解法：如难溶于水的CaCO3溶于盐酸中。

②发生氧化还原反应使沉淀溶解：如CuS溶于硝酸中，HgS溶解度更小，只能用王水使其溶解。 ③生成配合物使沉淀溶解：向沉淀体系中加入适当配合剂，使溶液中的某些离子生成稳定的配合物，减

小其浓度，从而使沉淀溶解。如AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)、Ag++2NH3(加氨水)

[Ag(NH3)2]+，

此法对用酸碱法不能溶解的难溶电解质尤其具有重要意义。 （3）沉淀的转化

①实质：沉淀溶解平衡的移动。 ②特征

A．一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。 B．沉淀的溶解能力差别越大，越容易转化。

例如：AgNO3 → AgCl(白色沉淀) → AgBr (浅黄色沉淀) →AgI(黄色沉淀) → Ag2S (黑色沉淀)。 ③沉淀转化的应用

A．钡化合物的制备

重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化合物的重要原料，但BaSO4不溶于酸，若用饱和Na2CO3

溶液处理即可转化为易溶于酸的BaCO3。 总反应的离子方程式为BaSO4+CO32￣

BaCO3+SO42￣。虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，但在

CO32￣浓度较大的溶液中，BaSO4溶解在水中的Ba2+能与CO32￣结合形成BaCO3沉淀。转化过程是

用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，待达到平衡后，移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，重复处理多次，使绝大部分BaSO4转化为BaCO3；最后加入盐酸，Ba2+即转入到溶液中。 B．锅炉除水垢 除水垢[CaSO4(s) → CaCO3(s) → Ca2+(aq)] 〖特别提醒〗沉淀溶解平衡与弱电解质电离平衡的区别: ①从物质类别看，难溶电解质可以是强电解质，也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质]，而难电离物质只能是弱电解质。 ②从变化的过程来看，沉淀溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。 （4）沉淀溶解平衡在物质分离中的应用 沉淀溶解平衡知识常用于物质的分离与提纯，往往结合化工生产、实验流程考查物质的分离提纯，此类试题综合性强，思维有深度。解答此类问题要灵活应用生成沉淀的反应条件，溶度积常数在图像中的定量描述，学会利用溶度积计算未知离子浓度，利用溶度积规则判断沉淀的生成与否，学会分析化工流程，抓住实验目的和实验步骤，综合应用氧化还原反应、化学平衡、基本实验操作等知识，学会获取信息(图、表、数据等)和加工信息，用以解决化学问题。 ?方法精讲? 1．溶度积的计算及应用 （1）溶度积和离子积 以AmBn(s) mAn(aq)＋nBm(aq)为例： ＋－ 概念 符号 表达式 溶度积 沉淀溶解的平衡常数 Ksp ＋－离子积 溶液中有关离子浓度幂的乘积 Qc ＋－Ksp(AmBn)＝cm(An)·cn(Bm)，Qc(AmBn)＝cm(An)·cn(Bm)，式中的浓度都是平衡浓度 式中的浓度是任意浓度 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解 应用 ①Qc>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出 ②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态 ③Qc

②外因：A、浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。

B、温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大。 C、其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。 （3）溶度积的应用 ①结合具体的溶解平衡，可以写出溶度积的表达式。一般说来，表达式为同类型的沉淀，溶度积 越小，表明其溶解度越小。 ②关于溶度积的计算，主要是结合具体溶解平衡考查某离子沉淀时溶液的pH或离子浓度，或根据离子浓度判断，能否达到溶解平衡等。 ③计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2(aq)＋MnS(s)＋ CuS(s)＋Mn2， ＋＋c?Mn2?Ksp?MnS?Ksp(MnS)＝c(Mn)·c(S)，Ksp(CuS)＝c(Cu)·c(S)，而平衡常数K＝。 ＋＝c?Cu2?Ksp?CuS?2＋2－2＋2－2.沉淀溶解平衡图像题的解题策略 ①溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液，曲线上方的任一点均表示过饱和，此时有沉淀析出，曲线下方的任一点，均表示不饱和。 ②从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。 ③比较溶液的Qc与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。 ④涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合液的体积。 ?典例精讲? 【例1】化工生产中常用FeS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2： ＋Cu2(aq)＋FeS(s)＋CuS(s)＋Fe2(aq) ,下列有关叙述中正确的是 （ ） ＋A．FeS的Ksp小于CuS的Ksp B．该反应平衡常数K＝Ksp(FeS) Ksp(CuS)＋＋C．溶液中加入少量Na2S固体后，溶液中c(Cu2)、c(Fe2)保持不变 D．达到平衡时c(Fe2)＝c(Cu2) ＋＋【答案】B 【解析】A．分子式相似的分子，溶度积大的沉淀可以转化为溶度积小的沉淀，所以FeS的Ksp比CuS的Ksp大，A错误；B．反应的平衡常数K=c(Fe2+) /c(Cu2+) = c(Fe2+) ·c(S2?) /cCu2+)·c(S2?) =Ksp(FeS)/ Ksp(CuS) ，B正确；C．溶液中加入少量Na2S固体后，硫离子浓度增大，平衡向左移动，则溶液中c(Cu2)、c（Fe2+）均＋减小，C错误；D．该反应达到平衡时离子的浓度不变，但不一定相等，D错误，答案选B。

【例2】常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=1.0×10-16，将等体积的AgCl和AgI的饱和溶液的清液混合，

再向其中加入一定量的AgNO3固体，下列说法正确的是 （ ） A．两溶液混合，AgCl和AgI都沉淀

B．若AgNO3足量，AgCl和AgI都可沉淀，但以AgCl为主 C．向AgI清液加入AgNO3，c(Ag+)增大，KSp(AgI)也增大

D．若取0.1435克AgCl固体放入100mL水(忽略体积变化)，c(Cl-)为0.01mol/L

【答案】B

【解析】A．饱和的AgCl溶液中：c(Ag+)=c(Cl-)=1.342×10-5，饱和的AgI溶液中：c(Ag+)=c(I-)=1.0×10-8，等

体积混合后，浓度减半，c(Cl-)=6.71×10-6，c(I-)=5.0×10-9，c(Ag+)=6.71×10-6明显，混合后，AgI必然沉淀，AgCl则不然．故A错误；B．由于c(Cl-)》c(I-)，若AgNO3固体足量，沉淀以AgCl为主，故B正确；C．Ksp与温度有关，温度不变，Ksp不变，故C错误；D．常温下，氯化银的溶解度为：1.342×10-5×143.5═0.001.92(g)，c(Cl-)═1.342×10-5mol/L，0.1435克AgCl只有少量溶解，故c(Cl-)═1.342×10-5mol/L，故D错误；故选C。

?考题精练?

1．已知Ksp（AgCl）=1.56×10-10，Ksp(AgBr）=7.7×10-13，Ksp(Ag2CrO4）=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-，浓度均为0.010mol ?L-1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol ?L-1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 （ ） A．Cl-、Br-、CrO42- B．CrO42-、Br-、Cl- C．Br-、CrO42-、Cl- D．Br-、Cl-、CrO42- 【答案】D

【解析】析出沉淀时，AgCl溶液中c（Ag+）= Ksp(AgCl）/ c(Cl-）=1.56×10-10/0.01 =1.56×10-8mol/L， AgBr

溶液中c（Ag+）= Ksp(AgBr） /c(Br-）=7.7×10-13/0.01 =7.7×10-11mol/L， Ag2CrO4溶液中c（Ag+）= Ksp(Ag2CrO4） /c(CrO42-）=9.0×10-12/0.01 =3×10-5， c（Ag+）越小，越容易生成沉淀，故产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO42-。答案选D。

2．下列说法正确的是 （ ）

①用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl小；②对于Al(OH)3(s) Al(OH)3(aq)

Al3++3OH-，前者为溶解平衡，后者为电离平衡；③物质的溶解度随温度的升高而增加，

物质的溶解都是吸热的；④除去溶液中的Mg2+，用OH-沉淀Mg2+比用CO32-效果好，说明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3小；⑤沉淀反应中常加过量的沉淀剂，其目的是使沉淀完全。

A．①②④⑤ B．② C．①③④⑤ D．①②⑤ 【答案】A

【解析】①AgCl在溶液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)，由于盐酸会电离产生Cl-，所

以用盐酸洗涤，由于c(Cl-)比水的大，所以沉淀溶解平衡逆向移动，使AgCl减小，故比用水洗涤损耗AgCl小，正确；②对于Al(OH)3(s)

Al(OH)3(aq)

Al3++3OH-，前者为沉淀溶解平衡，后者为

溶液中溶解的Al(OH)3电离产生自由移动的Al3+、OH-的电离平衡，正确；③物质的溶解度随温度的升高而增加，说明升高温度，物质的溶解是吸热的，但是有些物质溶解度随温度的升高而降低，升高温度，沉淀溶解平衡向结晶的方向移动，物质结晶的方向是吸热的，则物质溶解的方向是放热的，错误；④除去溶液中的Mg2+，由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3小，所以用OH-沉淀Mg2+比用CO32-效果好，正确；⑤根据沉淀溶解平衡，当离子过量使，可以使沉淀溶解平衡向形成沉淀的方向移动，加过量的沉淀剂，就可以使更多的杂质离子转化为沉淀，因此可以使杂质离子沉淀完全，正确。故正确的是①②④⑤，选项A正确。

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