沉淀溶解平衡高三复习课

2020/7/13化学基本理论滦平一中高三化学组沉淀溶解平衡(第一课时）参阅资料：1、选修《化学反应原理》P87难溶电解质的沉淀溶解平衡。2、练习册《讲与练》P153一、沉淀溶解平衡的概念•我们知道，沉淀在水中的溶解过程实际上是一个可逆过程，即存在沉淀和溶解两个互为可逆的过程。因此，在一定条件下会建立化学平衡。请你尝试给沉淀溶解平衡下定义。沉淀溶解平衡属于“相”平衡。一定温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成了电解质的饱和溶液，我们把这种平衡状态称为沉淀溶解平衡.1.定义:2、沉淀溶解平衡的表示方法：意义：表示：一方面：少量的Ag+和Cl-脱离AgCl表面进入水中，另一方面：溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面的阴、阳离子的吸引回到AgCl的表面AgCl（S)Ag+(aq)+Cl-(aq)注意：不表示电离平衡AgCl=Ag++Cl-电离方程式：3.特征：逆、动、等、定、变MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm—(aq)二、影响沉淀溶解平衡的因素内因：难溶物本身的性质外因：①浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动②温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程。③同离子效应：④其他三、溶度积常数（简称溶度积）1、定义在一定条件下，难溶性电解质形成饱和溶液并达到溶解平衡时，其溶解平衡常数叫做溶度积常数,简称溶度积．２.表达式AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)例：写出下列难溶电解质的溶解平衡关系式和溶度积表达式。AgBrFe(OH)3Ksp=Cm(An+)·Cn(Bm-)３、意义：一定温度下，Ksp的大小反映了物质在水中的溶解能力。对于同类型的难溶电解质，Ksp越大，其溶解能力越强。４、特点：和其他平衡常数一样，Ksp只与温度有关，一定温度时，Ksp是常数。改变条件平衡移动方向平衡时c（Ag+）平衡时c（Cl-）Ksp升温加水加AgCl（s）加NaCl（s）加NaI（s）加AgNO3(s)加NH3·H2O不移动不变不变不变不变正反应正反应正反应正反应逆反应逆反应增大增大增大增大增大增大减小减小减小减小增大不变不变不变不变不变不变AgCl（S)Ag+(aq)+Cl-(aq)四、溶度积的应用例1.已知室温下PbI2的溶度积为7.1×10-9，求饱和溶液中Pb2+和I-的浓度;在c(I-)=0.1mol·L-1的溶液中,Pb2+的浓度最大可达到多少?Ksp＝c(Pb2+)·c2(I-)（1）已知溶度积求离子浓度：PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)解：c(Pb2+)=Ksp/c2(I-)=7.1×10-9/0.12=7.1×10-7mol·L-1即：该溶液里允许Pb2+的最大浓度为7.1×10-7mol·L-1例2.已知298K时ＡgCl的Ksp=1.8×10-10，求其溶解度S（2）已知溶度积求溶解度：解：Ksp=c(Ag+).c(Cl-)设AgCl的溶解度为S，在1L饱和溶液中，c(Ag+)=X，c(Cl-)=XKsp[AgCl]=c(Ag+)·c(Cl-)=X2=1.8×10-10c[AgCl]=c(Ag+)=1.34×10-4mol·L-1S[AgCl]=1.34×10-4mol·L-1×1L×143.5g·mol-1×100g÷1000g=1.9×10-4gAgCl（S)Ag+(aq)+Cl-(aq)例3.已知AgCl298K时在水中溶解度为1.92×10-4g，计算其Ksp。解：M(AgCl)=143.5g·mol-1n(AgCl)=1.92×10-4g÷143.5g·mol-1=1.34×10-6molc(Ag+)=1.34×10-6mol/0.1L=1.34×10-5mol·L-1Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=(1.34×10-5)2=1.8×10-10（3）已知溶解度求溶度积例4.已知298K时，MgCO3的Ksp=6.82×10-6，溶液中c(Mg2+)=0.0001mol·L-1，c(CO32-)=0.0001mol·L-1，此时Mg2+和CO32-能否共存？（4）利用溶度积判断离子共存：解：c(Mg2+).c(CO32-)=(0.0001)2=1×10-8MgCO3Mg2++CO32-1×10-86.82×10-6所以，此时Mg2+和CO32-能共存一定温度、Ksp=Cm(An+)·Cn(Bm-)假设溶液中离子溶度积为Qc1、QcKsp时溶液过饱和，有沉淀析出，直到溶液达到饱和，达到溶解平衡。2、Qc=Ksp时溶液为饱和溶液3、QcKsp时溶液为不饱和溶液。AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)二、沉淀溶解平衡的应用(一)利用生成沉淀来分离或去除杂质离子1、沉淀生成的条件：QcKsp2、生成沉淀的方法：①加沉淀剂法：例：AgNO3溶液中加入NaCl可生成沉淀②调节PH法：例：已知：Cu(OH)2：Ksp为2.2×10-20，Fe(OH)3：Ksp为1.6×10-39现有浓度均为0.1mol/L的Cu2+、Fe3+的混合溶液，则：⑴Fe3+开始沉淀时的c(OH-)=_____，完全沉淀时的c(OH-)=_____，Cu2+开始沉淀时的c(OH-)=_____。（只列式，不计算）PH=1.4PH=2.7PH=4.7⑵若要除去Fe3+，应将pH调节至？约为3-4⑶现有一定浓度的CuSO4和FeSO4的混合溶液，已知：被沉淀离子开始沉淀pH完全沉淀pHCu2+4.46.4Fe2+7.69.6Fe3+2.73.7①若要除去Fe2+，如何处理？②选用什么氧化剂氧化Fe2+（）A.稀硝酸B.KMnO4(H+)溶液C.Cl2D.H2O2③选用什么物质调节pH（）A.NaOHB.氨水C.CuOD.Cu(OH)2先将Fe2+氧化成Fe3+，再调节pH至约4。DCD二、沉淀溶解平衡的应用(二)沉淀的转化例：已知常温下，AgCl、AgBr、AgI、Ag2S的KSP依次减小则：AgNO3()()()()NaClNaBrNaINa2SAgCl白色AgBr淡黄色AgI黄色Ag2S黑色（1）你能解释为什么会发生上述沉淀的转化吗？（2）你认为怎样的沉淀间可实现转化？AgBr+AgClAg++Cl-KBr==Br-+K+沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。沉淀转化的条件：溶解能力相对较强的物质转化为溶解能力相对较弱的物质。Ksp差值越大,沉淀转化越彻底。应用1：锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，还可能形成安全隐患，因此要定期除去锅炉水垢。水垢中含有CaSO4，用酸很难除去，可以用饱和Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去。１）请分析将水垢中含有的CaSO4转化为CaCO3的原理。2）写出除去水垢中含有的CaSO4的化学方程式和离子方程式。CaSO4(S)Ca2+(aq)+SO42-(aq)Na2CO3==CO32-+2Na+CaCO3+CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-应用2：重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料，但由于BaSO4不溶于酸，有人设想用饱和Na2CO3溶液处理，使之转化为易溶于酸的BaCO3。（1）BaSO4的Ksp比BaCO3小，你认为能实现这一转化吗？（2）已知，常温下，BaCO3的KSP=5.1×10-9mol2•L-2BaSO4的KSP=1.0×10-10mol2•L-2。现将0.233gBaSO4固体放入100mL水中（忽略溶液体积变化），则：①溶液中c(Ba2+)=，②若在上述体系中，实现BaSO4向BaCO3转化，必需具备的条件是。③如何操作才能保证绝大多数BaSO4转化为BaCO3？BaSO4Ba2++SO42-+BaCO3(s)BaSO4+CO32-BaCO3+SO42-Na2CO3CO32-+2Na+10-5mol/L使溶液中CO32-浓度大于5.1×10-4mol/L①饱和Na2CO3溶液②移走上层溶液BaSO4、BaCO3BaSO4（重复①②操作）H+Ba2+……BaCO3沉淀的转化：(1)实质：沉淀溶解平衡的移动。(2)条件：①一般情况下，溶解能力相对较强的物质转化为溶解能力相对较弱的物质。Ksp差值越大,沉淀转化越彻底。②当两种难溶物溶解能力差别不大时,溶解能力相对较弱的物质在一定条件下能转化为溶解能力相对较强的物质。二、沉淀溶解平衡的应用(三)沉淀的溶解应用1、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)3OH5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)KSP=2.5×10-59mol9•L-9（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：生成的有机酸能中和OH-，使平衡向正方向移动，羟基磷灰石溶解，加速腐蚀牙齿（2）已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61mol9•L-9，请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因．（3）根据羟基磷酸钙的平衡体系，你还能想到用什么方法保护牙齿？Ca5(PO4)3OH＋F－Ca5(PO4)3F+OH-应用2：医院中进行钡餐透视时，用BaSO4做内服造影剂，为什么不用BaCO3做内服造影剂？信息：1.Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2·L-2；Ksp(BaCO3)=5.1×10-9mol2·L-22.Ba2+有剧毒，；3.胃酸的酸性很强，pH约为0.9～1.5；BaCO3Ba2++CO32-+2H+H2O+CO2H+和SO42-不反应，不影响BaSO4的沉淀溶解平衡，Ba2+浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐”。如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0%的硫酸钠溶液给患者洗胃，应用了什么原理？Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)原因一：加入NH4Cl时，NH4＋水解，产生的H＋中和OH－,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解3、用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液的原因原因二：加入NH4Cl时，NH4＋与OH－结合生成NH3.H2O，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解为了探究Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液的原因，某同学设计了如下实验方案，并得出了结论，请你把他的实验报告填写完整。步骤：在Mg(OH)2悬浊液中加入__________________，（填CH3COONH4或NH4F）结论：若，则说明(1)正确；若，则说明(2)正确。已知：NH3.H2O的电离常数Kb=1.8×10-5CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5HF的电离常数Ka=3.5×10-4CH3COONH4无明显现象浊液变澄清