2020高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 第四节 难溶电解质的溶解平衡课件 新人教版选修4

[明确学习目标]1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.了解沉淀转化的本质。3.学会用沉淀溶解平衡理论解决生产、生活中的实际问题。23学生自主学习一、沉淀溶解平衡1．25℃时，溶解性与溶解度的关系2．沉淀溶解平衡(1)概念：在一定温度下，当沉淀和沉淀相等时，即达到溶解平衡。□05溶解的速率□06形成的速率(2)图示(3)表示方法：以AgCl为例，溶解平衡可表示为。□08AgCl(s)溶解沉淀Ag＋(aq)＋Cl－(aq)(4)特征二、沉淀反应的应用1．沉淀的生成(1)沉淀生成的应用在涉及无机制备、提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到或某些离子的目的。□01分离□02除去(2)沉淀生成的方法①调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入调节pH至7～8，可使Fe3＋转变为沉淀而除去。□03氨水□04Fe(OH)3②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物、等沉淀，是除去杂质常用的方法。其离子反应如下：Cu2＋＋S2－===Cu2＋＋H2S===Hg2＋＋S2－===Hg2＋＋H2S===□05CuS□06HgS□07CuS↓□08CuS↓＋2H＋□09HgS↓□10HgS↓＋2H＋2．沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理根据原理，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，使平衡向的方向移动，就可以使沉淀。□11平衡移动□12沉淀溶解□13溶解(2)溶解方法①酸溶解法：利用较的酸溶解较弱酸的难溶盐。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，过程可表示为CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO2－3(aq)，CO2－3＋H＋，HCO－3＋H＋，H2CO3===。随着CO2－3浓度的减少，沉淀溶解平衡不断右移，CaCO3逐渐溶解。□14强□15HCO－3□16H2CO3□17H2O＋CO2↑②盐溶液溶解法：3．沉淀的转化(1)沉淀转化实验①难溶性银盐之间的转化②Mg(OH)2与Fe(OH)3之间的转化(2)沉淀转化的实质：溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀，两种沉淀的溶解度差别，沉淀越容易转化。□31越大(3)沉淀转化的应用①锅炉除水垢②除去硫酸铜溶液中的铁离子提示1．常温下，分别将AgCl溶于水和0.1mol·L－1的NaCl溶液中，其溶解度相同吗？为什么？提示：不同。在NaCl溶液中，Cl－的存在会导致AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)向左移动，使AgCl溶解度变得更小。提示2．如果要除去某溶液中的SO2－4，你选择加入钙盐还是钡盐？为什么？提示：加入可溶性钡盐。因为BaSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小，用Ba2＋沉淀SO2－4更完全。23课堂互动探究一、沉淀溶解平衡1．沉淀溶解平衡及其影响因素(1)沉淀溶解平衡是指固体沉淀与溶液中相关离子间的平衡关系，包含了沉淀的溶解和溶解后的电解质的电离过程。如：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)包含了BaSO4(s)BaSO4(aq)和BaSO4(aq)===Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)两个过程。因此溶解平衡的电离方程式必须标明状态(s)、(aq)。(2)影响沉淀溶解平衡的因素影响因素沉淀溶解平衡内因电解质本身的性质温度温度升高，向吸热方向进行稀释向溶解方向移动外因同离子效应加入相同离子，向生成沉淀的方向移动2．溶度积(Ksp)(1)概念：在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，电离出的各离子浓度幂的乘积为一个常数，称为溶度积常数，简称溶度积，用符号Ksp表示。(2)表达式：对于溶解平衡MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Am－)(3)意义溶度积(Ksp)反映了物质在水中的溶解能力。(4)影响因素溶度积常数只与难溶性电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。大多数物质，温度升高，溶度积增大。答案[即时练]1．在一定温度下，一定量的水中，石灰乳悬浊液存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，当向此悬浊液中加入少量氧化钙固体时，下列说法正确的是()A．c(Ca2＋)增大B．c(Ca2＋)不变C．c(OH－)增大D．Ca(OH)2固体的质量不变答案B解析解析在一定温度下，Ca(OH)2已经达到饱和(石灰乳悬浊液)，当加入少量CaO固体时，CaO＋H2O===Ca(OH)2，不考虑温度变化，仍为饱和溶液，故c(Ca2＋)、c(OH－)均不变，Ca(OH)2固体质量增加。答案2．下列说法正确的是()A．溶度积小的物质一定比溶度积大的物质溶解度小B．对同类型的难溶物，溶度积小的一定比溶度积大的溶解度小C．难溶物质的溶度积与温度无关D．难溶物的溶解度仅与温度有关答案B解析解析A项，没有指明具体的温度，也没指明具体是否为同一类物质，错误；C项，溶度积显然与温度有关，当温度升高时，固体物质的溶解度一般会增大，其溶度积一般也增大，错误；D项，难溶物的溶解度不仅与温度有关，还与溶剂中是否存在难溶物中的离子有关。规律方法Ksp的理解(1)Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，当物质的化学式所表示的阴、阳离子个数比相同时，Ksp越大，溶解度越大。(2)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，不能直接用Ksp的大小来比较其溶解度的大小。(3)可以利用Ksp来计算饱和溶液中某种离子的浓度，由溶液体积计算出溶解的溶质的物质的量二、沉淀反应的应用1．沉淀的生成(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶解度越小越好)。如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，应选择沉淀剂使废水中的Cu2＋转化成溶解度最小的CuS。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离子。(2)常用的沉淀方法①调节pH法通过调节溶液的pH，使溶液中的杂质离子转化成沉淀而除去。②直接沉淀法通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。2．沉淀的溶解沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解的常用方法主要有三种：(1)加入适当试剂，使其与溶液中某种离子结合生成弱电解质。(2)加入适当氧化剂或还原剂，与溶液中某种离子发生氧化还原反应。(3)加入适当试剂，与溶液中某种离子结合生成配合物。3．沉淀的转化(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。(2)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。(3)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。4．溶度积与离子积的关系通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：QcKsp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。QcKsp，溶液未饱和，无沉淀析出。答案[即时练]3．Mg(OH)2固体在水中存在下列溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，欲减少Mg(OH)2固体的量，可以加入少量的()A．NaOH固体B．NaCl固体C．MgSO4固体D．NaHSO4固体答案D解析解析A项，加NaOH固体，会使c(OH－)增大，平衡左移，Mg(OH)2固体的量增加，错误；B项，加NaCl固体，平衡不移动，错误；C项，加MgSO4会使c(Mg2＋)增加，平衡左移，Mg(OH)2固体的量增加，错误；D项，加NaHSO4固体，发生中和反应，c(OH－)减少，平衡右移，Mg(OH)2固体溶解而减少，正确。4．(1)对于Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)，其Ksp的表达式为______________。(2)下列说法中不正确的是________(填序号)。①用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl少②一般地，物质的溶解度随温度的升高而增加，故物质的溶解大多是吸热的③对于Al(OH)3(s)Al(OH)3(aq)Al3＋＋3OH－，前者为溶解平衡，后者为电离平衡答案④除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO2－3好，说明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的大⑤沉淀反应中常加过量的沉淀剂，其目的是使沉淀更完全(3)如何除去Mg(OH)2中混有的Ca(OH)2？_______________________。答案(1)Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2－)(2)④(3)加足量MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，洗涤即得纯Mg(OH)2解析解析(1)由溶解平衡表达式可得Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2－)。(2)①Cl－抑制AgCl溶解，正确；②物质的溶解大多是吸热的，正确；③正确；④除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO2－3好，是因为Mg(OH)2的Ksp更小，剩余的Mg2＋更少，错误；⑤正确。规律方法增大沉淀溶解度的因素(1)对大多数物质而言，加热可促进其溶解。但也有些物质的溶解度随温度升高而降低，故此时升高温度，其溶解程度降低。(2)加入能消耗沉淀溶解得到的离子的物质，此时因溶解时产生的离子浓度减小而使平衡向溶解的方向移动。本章归纳总结23学习效果检测答案1．一定温度下，向含有AgCl(s)的饱和AgCl溶液中加水至固体恰好完全消失，下列叙述中正确的是()A．AgCl的溶解度增大B．AgCl的溶解度、Ksp均不变C．溶液中c(Cl－)变小D．溶液中n(Cl－)不变答案B解析解析因温度一定，故AgCl的溶解度和Ksp都不变，故A错误，B正确；固体消失后得到的溶液仍是该温度下的AgCl饱和溶液，所以c(Cl－)不变，但是溶解的AgCl比开始时多，所以n(Cl－)变大，C、D错误。答案2．在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液产生BaSO4沉淀，若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数，则平衡后溶液中()A．c(Ba2＋)＝c(SO2－4)＝(Ksp)12B．c(Ba2＋)·c(SO2－4)Ksp，c(Ba2＋)＝c(SO2－4)C．c(Ba2＋)·c(SO2－4)＝Ksp，c(Ba2＋)c(SO2－4)D．c(Ba2＋)·c(SO2－4)≠Ksp，c(Ba2＋)c(SO2－4)答案C解析解析在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液，平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)左移，此时溶液中c(Ba2＋)增大，因此c(Ba2＋)c(SO2－4)。由于温度未发生改变，因此溶液中c(Ba2＋)·c(SO2－4)＝Ksp。答案3．已知Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。下列说法中正确的是()A．同温度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度B．同温度下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，Ksp(FeS)变小C．向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出现的沉淀是FeSD．除去工业废水中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂答案D解析解析由于FeS的Ksp大，且FeS与CuS的Ksp表达式是相同的，因此FeS的溶解度比CuS大，A项错误；Ksp不随浓度变化而变化，它只与温度有关，B项错误；因CuS的Ksp小于FeS的Ksp，故先出现CuS沉淀，C项错误；向含有Cu2＋的工业废水中加入FeS，FeS会转化为更难溶的CuS，D项正确。答案4．往含I－和Cl－的稀溶液中滴入AgNO3溶液，沉淀的质量与加入AgNO3溶液体积的关系如下图所示。则原溶液中c(I－)/c(Cl－)的比值为()A．