溶解 沉淀 溶解
沉淀 第四节 沉淀溶解平衡
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
（一）常温下，物质溶解性与溶解度的关系
溶解性
易溶 可溶 微溶 难溶 溶解度 >10g 1-10g 0.01-1g <0.01g
（二）难溶电解质
1、定义：溶解度小于0.01g 的电解质称为难溶电解质
2、举例：AgCl(s)Ag +(aq)+Cl -(aq) AgCl 的溶解度为1.5×10-4
（三）难溶电解质的溶解平衡
1、定义：在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，形成溶质的饱和溶液，各离子的浓度保持不变，达到平衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡。
例：AgCl(s) Ag +(aq)+Cl -(aq)
2、建立： 固体溶质
溶液中的溶质=v v v v v v >⎧⎪⎨⎪<⎩溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀
，固体溶解，溶解平衡，析出沉淀
3、特点：逆——沉淀溶解平衡是一个可逆过程
等——动态平衡、溶解速率和沉淀速率不等于零
动——溶解速率和沉淀速率相等
定——平衡状态时，溶液中的离子浓度保持不变
变——当改变外界条件时，溶解平衡发生移动
注：（1）生成沉淀的离子反应不能进行到底（即离子浓度≠0），一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol/L
时，化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了
（2）易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡。例：NaCl 饱和溶液中存在溶解和结晶平衡
4、影响因素
（1）内因：难溶电解质本身的性质
（2）外因：①浓度：加水，平衡向溶解方向移动
②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动（原因：溶解吸热）；但少数向沉淀方向移动（例：Ca(OH)2） ③同离子效应：加入相同的离子，平衡向沉淀方向移动
④加入与体系中某些离子反应的物质，产生气体或更难溶的物质，导致平衡向溶解的方向移动
5、溶度积常数（简称溶度积）——K sp
（1）表达式：对于溶解平衡：M m A n (s)mM n+(aq)+nA m-(aq) 反应， K sp =[c(M n+)]m ·[c(A m-)]n
例：AgCl(s)Ag +(aq)+Cl -(aq) K sp =c(Ag +)·c(Cl -)
（2）意义：对于同类型（阴、阳离子个数相同）的难溶电解质，在相同温度下，K sp 越大→S(溶解度)越大 例：K sp （AgCl ）=1.8×10-10 K sp （AgBr ）=6.3×10-15 说明S(AgCl)> S(AgBr)
（3）影响因素：K SP 只与难溶电解质的性质和温度有关
（4）应用：判断有无沉淀生成
Q(离子积)= [c(M n+)]m ·[c(A m-)]n （任意时刻的浓度）
Q>K SP 时，溶液中有沉淀析出
Q=K SP 时，沉淀与溶解处于平衡状态
Q 二、沉淀溶解平衡的应用 （一）沉淀的生成 +H + +H + 方法：1、调节pH 法：除去NH 4Cl 中的FeCl 3327-8NH H O pH −−−−−−−−−−→溶于水，加调节值在Fe 3++3NH 3·H 2O=Fe(OH)3↓+3NH 4+ 2、加沉淀法：以Na 2S 、H 2S 做沉淀剂除去Cu 2+和Hg 2+2222222222Cu S CuS Cu H S CuS H Hg S HgS Hg H S HgS H +-+++-++⎧+=↓ +=↓+⎨+=↓+=↓+⎩ 注：选择沉淀剂的原则： （1）要能除去溶液中指定的离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去，如 沉淀NaNO 3溶液中的Ag +，可用NaCl 作沉淀剂 （2）溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，例如，除去SO 42-，选择Ba 2+比Ca 2+好 （3）要注意沉淀剂的电离程度，如欲使Mg 2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH 作沉淀剂比用氨水的效果要好 （二）沉淀的溶解 方法：1、酸碱溶解法：CaCO 3(s)Ca 2++ CO 32-HCO 3-H 2CO 3→H 2O+CO 2↑ FeS 、Al(OH)3、Cu(OH)2也可溶于强酸 2、盐溶解法：Mg(OH)2中加入NH 4Cl ， Mg(OH)2(s)Mg 2+(aq)+2OH -(aq)→OH -+NH 4+NH 3·H 2O NH 4Cl=Cl -+NH 4+ 3、氧化还原法：CuS 、HgS 等可溶于HNO 3。3CuS+8HNO 3(稀)=3Cu(NO 3)2+3S↓+2NO↑+4H 2O 4、生成配合物法：AgCl 可溶于NH 3·H 2O 。 AgCl+2NH 3·H 2O=[Ag(NH 3)2]++Cl -+2H 2O （三）沉淀的转化 1、实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。 2、原则：（1）一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。 （2）当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。 （3）如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。 3、常见转化：Ag 2CrO 4（砖红色）Cl -−−→AgC l↓（白）Br -−−→AgBr↓(浅黄色)I -−− →AgI↓(黄色)2S - −−→Ag 2S↓(黑色) 4、应用：（1）锅炉除水垢：CaSO 423Na CO −−−→CaCO 3−−−−→加酸（HCl ）CaCl 2 （2）水垢的生成：硬水中MgHCO 3∆−− →MgCO 3−−−→煮沸 Mg(OH)2 （3）自然界中矿物的转化： 原生铜的硫化物−−−− →氧化、淋滤CuSO 4溶液−−−−−−−−−−−→渗透，遇闪锌矿（ZnS ）和方铅矿（PbS ） 铜蓝（CuS ） (CuSO 4+ZnS=CuS+ZnSO 4) (CuSO 4+PbS=CuS+PbSO 4) （4）氟化物防止龋齿 （四）沉淀溶解平衡图像类题的解题步骤 1、明确图像中纵轴、横轴的含义 纵轴、横轴通常是难溶电解质溶解后电离出的离子浓度。 2、理解图像中线上点线外点的含义 (1)以AgCl 为例，在该沉淀溶解平衡图像中，曲线上任意一点都表示达到了沉淀溶解平衡状态，此时，Q=K sp 。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度都只能在曲线上变化，不 会出现在曲线以外。 (2)曲线上方区域的点均表示过饱和溶液，此时Q>K sp (3)曲线下方区域的点均表示不饱和溶液，此时Q 3、抓住K sp 的特点，结合选项分析判断 (1)溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况： ①原溶液不饱和时，离子浓度都增大； ②原溶液饱和时，离子浓度都不变。 (2)溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。 溶解 沉淀 溶解 沉淀 第四节 沉淀溶解平衡 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 （一）常温下，物质溶解性与溶解度的关系 溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶 溶解度 >10g 1-10g 0.01-1g <0.01g （二）难溶电解质 1、定义：溶解度小于0.01g 的电解质称为难溶电解质 2、举例：AgCl(s)Ag +(aq)+Cl -(aq) AgCl 的溶解度为1.5×10-4 （三）难溶电解质的溶解平衡 1、定义：在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，形成溶质的饱和溶液，各离子的浓度保持不变，达到平衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡。 例：AgCl(s) Ag +(aq)+Cl -(aq) 2、建立： 固体溶质 溶液中的溶质=v v v v v v >⎧⎪⎨⎪<⎩溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀 ，固体溶解，溶解平衡，析出沉淀 3、特点：逆——沉淀溶解平衡是一个可逆过程 等——动态平衡、溶解速率和沉淀速率不等于零 动——溶解速率和沉淀速率相等 定——平衡状态时，溶液中的离子浓度保持不变 变——当改变外界条件时，溶解平衡发生移动 注：（1）生成沉淀的离子反应不能进行到底（即离子浓度≠0），一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol/L 时，化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了 （2）易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡。例：NaCl 饱和溶液中存在溶解和结晶平衡 4、影响因素 （1）内因：难溶电解质本身的性质 （2）外因：①浓度：加水，平衡向溶解方向移动 ②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动（原因：溶解吸热）；但少数向沉淀方向移动（例：Ca(OH)2） ③同离子效应：加入相同的离子，平衡向沉淀方向移动 ④加入与体系中某些离子反应的物质，产生气体或更难溶的物质，导致平衡向溶解的方向移动 5、溶度积常数（简称溶度积）——K sp （1）表达式：对于溶解平衡：M m A n (s)mM n+(aq)+nA m-(aq) 反应， K sp =[c(M n+)]m ·[c(A m-)]n 例：AgCl(s)Ag +(aq)+Cl -(aq) K sp =c(Ag +)·c(Cl -) （2）意义：对于同类型（阴、阳离子个数相同）的难溶电解质，在相同温度下，K sp 越大→S(溶解度)越大 例：K sp （AgCl ）=1.8×10-10 K sp （AgBr ）=6.3×10-15 说明S(AgCl)> S(AgBr) （3）影响因素：K SP 只与难溶电解质的性质和温度有关 （4）应用：判断有无沉淀生成 Q(离子积)= [c(M n+)]m ·[c(A m-)]n （任意时刻的浓度） Q>K SP 时，溶液中有沉淀析出 Q=K SP 时，沉淀与溶解处于平衡状态 Q 第三章水溶液中的离子反应与平衡 第一节电离平衡.......................................................................................................... - 1 - 第二节水的电离和溶液的pH .................................................................................... - 5 - 第三节盐类的水解.................................................................................................... - 19 - 第四节沉淀溶解平衡................................................................................................ - 29 - 第一节电离平衡 一、强电解质和弱电解质 1．实验探究 酸 1.0 mol·L－1盐酸 1.0 mol·L－1醋酸pH大小小大 导电能力强弱 与镁反 应 现 象 剧烈反应，产生气体缓慢反应，产生气体 结 论 Mg与盐酸反应速率大，表明盐酸中c(H＋)较大，说明在水中盐酸 的电离程度大于醋酸的电离程度 实验结论盐酸比醋酸电离程度大 微点拨：①电解质的强弱与溶液导电能力没有必然联系。电解质溶液的导电能力与离子浓度和离子所带电荷数有关，强电解质溶液的导电能力不一定强。②电解质的强弱与其溶解度无关。某些难溶盐，虽然溶解度小，但其溶于水的部分完全电离，仍属于强电解质。有少数盐尽管能溶于水，但只有部分电离，属于弱电解质，如(CH3COO)2Pb等。 二、弱电解质的电离平衡 3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 学习目标素养目标 1．通过实验探究，了解沉淀的生成、溶解与转化。 2．能够根据化学平衡原理分析沉淀的生成、溶解与转化。 3．能举例说明沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用。能运用沉淀溶解平衡原理，分析和解决生产、生活中有关的实际问题。能设计简单的实验方案验证沉淀的生成、溶解与转化，完成实验操作，观察现象，对实验现象作出解释，发现和提出需要进一步研究的问题。培养学生“科学探究与创新意识”的学科素养。 通过沉淀的生成、溶解与转化在生产、生活和科学研究中的应用，认识化学对人类做出的重大贡献。培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。 沉淀溶解平衡的应用 1．沉淀的生成 (1)调节pH法 加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应离子方程式：。 (2)加沉淀剂法 以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下： Cu2＋＋S2－=== 、Cu2＋＋H2S=== 、Hg2＋＋S2－=== 、Hg2＋＋H2S=== 2．沉淀的溶解 (1)原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地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。 (2)溶解沉淀的试剂类型 ①用溶解：例如，溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。 ②用某些盐溶液溶解：例如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液，化学方程式为。3．沉淀的转化 (1)沉淀转化的实验 ①银盐之间的转化 实验操作 各步反应的离子方程式①， ② ， ③ 。 实验结论 。 ②MgCl 2溶液――――→NaOH 溶液产生白色沉淀―――――→FeCl 3溶液 沉淀转化为红褐色。 (2)沉淀转化的实质： 的沉淀转化成 的沉淀。两者的溶解度差别 ，转化越容易。 (3)应用 ①锅炉除水垢： 水垢[CaSO 4(s)]――――→Na 2CO 3CaCO 3(s)――→盐酸 Ca 2＋ (aq) 其反应的化学方程式如下： 。 ②自然界中矿物的转化： 原生铜的硫化物―――――→氧化、淋滤CuSO 4溶液――――――――――→渗透，加闪锌矿ZnS 和方铅矿PbS 铜蓝(CuS)。 其反应的化学方程式如下： 。 知识点一 沉淀的生成 【知识点梳理】 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K sp 尽可能地小，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。如用CuO 调节CuCl 2溶液(含Fe 3＋ )的酸碱性以除去Fe 3＋ 。 (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。 方法 举例 解释 调节pH 法 除去CuCl 2溶液中的FeCl 3，可向溶液中加 入CuO[或Cu(OH)2或CuCO 3或Cu 2(OH)2CO 3] CuO 与H ＋ 反应，促进Fe 3＋ 水解生成Fe(OH)3沉淀 3.1.1 强电解质和弱电解质弱电解质的电离平衡（学案） 1．能用平衡移动原理分析沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质，并会解决生产、生活中的实际问题。 2．明确溶度积和离子积的关系，学会判断反应进行的方向。 1．沉淀转化的实质。 向氯化银的饱和溶液中加入浓硝酸银溶液，现象为：_______________。 知识点一、沉淀溶解平衡的应用 1．沉淀的生成 (1)调节pH法： 如加入氨水调节pH＝4，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。 反应离子方程式：________________________。 (2)加沉淀剂法： 以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应离子方程式如下： ①加Na2S生成CuS：________________________。 ①通入H2S生成CuS：________________________。 2．沉淀的溶解 (1)原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向________________________的方向移动，从而使沉淀溶解。 (2)实例：①CaCO3沉淀溶于盐酸中： CO32-+2H+→CO2+H2O CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32－浓度不断减小，平衡向______的方向移动。 ①分别写出用HCl溶解难溶电解质FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2的离子方程式 FeS＋2H＋===Fe+H2S、Al(OH)3＋3H＋===Al3++3H2O Cu(OH)2＋2H＋===Cu2++2H2O ①向Mg(OH)2悬浊液中分别滴加蒸馏水、稀盐酸、NH4Cl溶液，白色沉淀将______、________、________(填“溶解”或“不溶解”)。 3．沉淀的转化 (1)实验探究 ①AgCl、AgI、Ag2S的转化 实验操作 实验现象_____________________________________________________ 化学方程 式 NaCl+AgNO3==AgCl↓+NaNO3AgCl+KI==AgI+KCl 2AgI+2Na2S==Ag2S+2NaI 实验结论溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀 ②Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化 实验操作 实验现象_______________________上层为无色溶液， 下层为红褐色沉淀 化学方程式MgCl2+2NaOH==Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3==2Fe(OH)3+MgCl (2)沉淀转化的实质：沉淀转化的实质就是的移动，即将的沉淀转化成的沉淀。 (3)沉淀转化的应用 ①除锅炉水垢：锅炉水垢中含CaSO4，可将CaSO4用Na2CO3处理，使之转化为CaCO3，然后用酸除去，其化学方程式为：____________________；____________________ 知识点二、溶度积(Ksp) 1．溶度积Ksp 第1课时 沉淀溶解平衡与溶度积 [目标导航] 1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。2.明确溶度积和离子积的关系，学会推断反应进行的方向。 一、难溶电解质的溶解平衡 1．固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系 溶解性难溶微溶可溶易溶 S的范围S＜0.01g 0.01 g＜S＜1 g 1__g＜S＜10__g S＞10 g 2.溶解平衡状态 在肯定温度下，固体溶质在水中形成饱和溶液时，溶液中溶质质量保持不变的状态，该状态下，固体溶质溶解的速率和溶液中溶质分子结晶的速率达到相等，但溶解和结晶仍在进行。 3．沉淀溶解平衡 (1)概念 在肯定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做难溶电解质的溶解平衡。如AgCl 溶于水的溶解平衡表示为AgCl(s)溶解 沉淀 Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。 (2)特征 4．影响沉淀溶解平衡的因素 (1)内因 难溶电解质本身的性质，这是打算因素。 (2)外因以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)ΔH＞0为例 外界条件移动方向 平衡后 c(Ag＋) 平衡后 c(Cl－) K sp 上升温度正向增大增大增大 加水稀释正向减小减小不变 加入少量 AgNO3 逆向增大减小不变 通入HCl 逆向减小增大不变 通入H2S 正向减小增大不变 【合作探究】 1．依据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的生疏，生成沉淀的离子反应能否真正进行到底？ 答案不能进行到底。从溶解度来看，所谓难溶是指溶解度小于0.01 g，并非溶解度为0；任何化学反应都具有可逆性，可逆反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度不再变化，从而使生成沉淀的离子反应不能进行到底。 2．从物质类别、变化过程角度分析沉淀溶解平衡与弱电解质的电离平衡有何区分？ 答案(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。 二、溶度积常数 1．在肯定温度下，沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液，其离子浓度不再发生变化，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫做溶度积常数(简称溶度积)，用K sp表示。 2．写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式 (1)AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) K sp＝c(Ag＋)·c(Cl－)。 (2)Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) K sp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)。 (3)A m B n(s)m A n＋(aq)＋n B m－(aq) K sp＝[c(A n＋)]m·[c(B m－)]n。 第四节沉淀溶解平衡 基础巩固 1.下列说法中正确的是()。 A.只有易溶电解质在溶液中才存在沉淀溶解平衡 B.难溶电解质在溶液中只存在溶解平衡,不存在电离平衡 C.沉淀溶解平衡只能在难溶电解质溶解于水的过程中建立 D.难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解的速率相等 答案:D 解析:在溶液中易溶电解质存在溶解结晶平衡,难溶电解质存在沉淀溶解平衡,两者本质上相似,A项错误;难溶电解质是弱电解质时,也存在电离平衡,B项错误;沉淀溶解平衡可以通过离子反应生成难溶电解质的过程建立,C项错误。 2.将一定量的硫酸钡放入水中,下列有关叙述正确的是()。 A.硫酸钡不溶于水,硫酸钡固体质量不会改变 B.最终会得到BaSO4的极稀的饱和溶液 C.因为Ba2++S O42-BaSO4↓很容易发生,所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+S O42-(aq)的反应 D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性 答案:B 解析:BaSO4不溶于水并不是绝对不溶,它存在沉淀溶解平衡,当沉淀的速率和溶解的速率相等时,得到饱和BaSO4溶液,并建立动态平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+S O42-(aq),A、C项错误,B项正确;升高温度,BaSO4溶解度增大,D项错误。 3.常温下,在下列液体中,CaCO3的溶解程度最大的是()。 A.H2O B.Na2CO3溶液 C.CaCl2溶液 D.乙醇 答案:A 解析:CaCO3在水中的溶解度比在乙醇中的大;Na2CO3溶液中的C O32-、CaCl2溶液中的Ca2+,对CaCO3的溶解都有抑制作用,CaCO3在Na2CO3溶液和CaCl2溶液中的溶解程度较小。 4.下列说法中,不正确的是()。 A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解仍在进行 B.K sp越小,说明难溶电解质在水中的溶解能力越弱 C.K sp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关 D.相同温度下,AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同 答案:D 解析:难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解速率相等,但不为0,沉淀溶解平衡是动态平衡,A项正确;K sp定量反映了难溶电解质在水中的溶解能力,B项正确; 第三章第四节第二课时 《沉淀溶解平衡的应用》学案 【学习目标】 能通过实验了解沉淀的生成、溶解和转化。 能应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。 【学习过程】 一、沉淀的生成 【思考】工业废水中的Cu2+、Hg2+等金属离子，可以Na2S作沉淀剂，生成极难溶的CuS、HgS等沉淀除去。请用沉淀溶解平衡原理解释原因。 根据下表，回答为什么选择Na2S? 二、沉淀的溶解 【思考】工业原料NH4Cl中含杂质FeCl3如何除去？ 问题1：根据下表，选择合适的沉淀剂，并确定除杂流程。 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表 金属离子Fe2+Fe3+ Cu2+ 开始沉淀的pH 6.3 1.5 5.2 沉淀完全的pH 8.3 2.8 6.7 问题2：从沉淀溶解平衡的角度，解释为什么Fe2+、Fe3+和Cu2+沉淀的pH不同？ 【思考与讨论】 利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。 （1）如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钙盐还是钡盐？为什么？ （2）如何使沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小？ 二、沉淀的溶解 【思考】水垢沉积会影响后续工业生产过程。锅炉水垢的主要成分为CaCO3、CaSO4，其中CaSO4难溶于酸，不易除去。 问题1：如何除去CaCO3？ 【实验】向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象 （1）写出实验1中有关反应的化学方程式。 （2）应用平衡移动原理分析、解释实验1中发生的反应 【思考】 Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液中，请你用沉淀溶解平衡移动的原理解释。 三、沉淀的转化 【思考】水垢沉积会影响后续工业生产过程。锅炉水垢的主要成分为CaCO3、CaSO4，其中CaSO4难溶于酸，不易除去。工业处理方法如下： 加入饱和Na2CO3溶液后，水垢的成分由CaSO4转化为CaCO3。请思考原理。 【实验2】 第四节沉淀溶解平衡 【学习目标】 1.知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡。 2.知道溶度积的意义，建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反应进行方向的思维模型。 3.能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。 4.学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。 【基础知识】 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 1、25 ℃时，溶解性与溶解度的关系 溶解性易溶可溶微溶难溶 溶解度>10 g 1～10 g 0.01～1 g <0.01 g 2、难溶电解质的沉淀溶解平衡 （1）沉淀溶解平衡的建立 （2）沉淀溶解平衡方程式 以AgCl沉淀溶解平衡为例：AgCl(s)===Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。 （3）沉淀、溶解之间这种动态平衡也决定了Ag＋与Cl－的反应不能完全进行到底。一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10－5mol·L－1 时，化学上通常认为生成沉淀的反应进行完全了。 3、难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素 已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)===Mg2＋(aq)＋2OH－(aq) 条件改变移动方向c(Mg2＋) c(OH－) 加少量水正向移动不变不变 升温正向移动增大增大加MgCl2(s) 逆向移动增大减小 加盐酸正向移动增大减小 加NaOH(s) 逆向移动减小增大 Q：离子积对于A m B n(s)===m A n＋(aq)＋n B m－(aq)任意时刻Q＝c m(A n＋)·c n(B m－)。 (1)Q>K sp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。 (2)Q＝K sp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。 (3)Q 高中必刷题高二选择性必修1第三章水溶液中的离子反应与平衡第四节沉淀溶解平衡课时1 溶解平 衡及其应用 学校_________ 班级__________ 姓名__________ 学号__________ 一、单选题 1. 下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中正确的是（） A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率相等 B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag+和Cl- C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度减小 D．在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体，AgCl 沉淀溶解的量不变 2. 在一定温度下，当Mg(OH) 2固体在水溶液中达到平衡：Mg(OH) 2 (s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)，要使Mg(OH) 2 固体减少而c(Mg2+)不变，可采取的措施是（） A．加MgSO 4 固体B．加盐酸C．加NaOH固体D．加水 3. 常温下，将足量的AgCl固体分别放入下列液体中，AgCl的溶解度最小是A．20mL蒸馏水 B．30mL 0.03mol·L-1 HCl溶液 C．40mL 0.05mol·L-1 AgNO 3 溶液 D．50mL 0.02mol·L-1 CaCl 2 溶液． 4. 一定温度下，石灰乳悬浊液中存在下列平衡：Ca(OH) 2 (s) ?Ca2+（aq）+2OH－(aq)，当向一定量的石灰乳悬浊液中加入少量生石灰后并恢复到原来的温度，下列说法正确的是 A．溶液的pH增大B．溶液c(Ca2+)增大 C．溶液中Ca2+离子数目减少D．溶液中溶质的质量分数增大 5. 25℃时，已知K sp (AgCl)=1.8×10－10，K sp (AgBr)=7.8×10－13。现向等浓度 NaCl和NaBr的混合溶液中逐滴加入稀AgNO 3 溶液，先沉淀的是A．AgCl B．AgBr C．同时沉淀D．无法判断 第1课时沉淀溶解平衡与溶度积 [学习目标定位] 1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。2.明确溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向。 1．不同的固体物质在水中的溶解度不同，有的很大，有的很小，但无论大小，都有一定的溶解度。在20 ℃时，物质的溶解度与溶解性的关系如下： 下列物质，属于易溶物质的是①②③，属于微溶物质的是④⑤⑥，属于难溶物质的是⑦⑧⑨。 ①NaCl、②NaOH、③H2SO4、④MgCO3、⑤CaSO4、 ⑥Ca(OH)2、⑦CaCO3、⑧BaSO4、⑨Mg(OH)2 2．固体物质的溶解是可逆过程 固体溶质溶解 沉淀溶液中的溶质 (1)v溶解>v沉淀固体溶解 (2)v溶解＝v沉淀溶解平衡 (3)v溶解 (3)当改变外界条件时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。 探究点一影响沉淀溶解平衡的因素 1．在装有少量难溶的PbI2黄色固体的试管中，加入约3 mL蒸馏水，充分振荡后静置。 (1)若在上层清液中滴加浓的KI溶液，观察到的现象是上层清液中出现黄色沉淀。 (2)由上述实验得出的结论是原上层清液中含有Pb2＋，PbI2在水中存在溶解平衡。 (3)PbI2溶于水的平衡方程式是PbI2(s) 2．难溶物质溶解程度的大小，主要取决于物质本身的性质。但改变外界条件(如浓度、温度 等)，沉淀溶解平衡会发生移动。已知溶解平衡：Mg(OH)22＋(aq)＋2OH－(aq)，请分析当改变下列条件时，对该溶解平衡的影响，填写下表： [归纳总结] 外界条件改变对溶解平衡的影响 (1)温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动。 (2)加水稀释，浓度减小，溶解平衡向溶解方向移动。 (3)加入与难溶电解质构成微粒相同的物质，溶解平衡向生成沉淀的方向移动。 (4)加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解的方向移动。 【资料】 在电子、医用金属、珠宝等行业都需要用到银材料，生产废水中含有的银离子属于重金属污染。 现用1 mL 0.010 mol/L AgNO溶液模拟工业废水，某同学提出 上述1 mL 0.012 mol/L的 NaCl溶液与1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液充分反应后，溶液中剩余Ag+的浓度是多少？涉及化学平衡的计算常需要哪些数据？ 【分析】 1、难溶电解质的沉淀溶解平衡的平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，符号为K sp。 2、溶度积的几个特点： K sp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，K sp越小，越难溶。 K sp与温度有关。其它条件一定时，一般温度越高，K sp越大。 根据某温度下溶度积K sp与溶液中离子积Q 的相对大小，可以判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。 Q ＞K sp，溶液中有沉淀析出； Q ＝K sp，沉淀与溶解处于平衡状态； Q ＜K sp，溶液中无沉淀析出。 3、1 mL 0.012 mol/L NaCl溶液与1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液充分反应后剩余Ag+的浓度为（忽略溶液体积变化）： 一般情况，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol/L时，化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了。 【分析】 根据溶度积的计算式，使c(Ag+)变小的方法是： 第一种，保持K sp不变，增大c(Cl-)，具体方法可以增大加入NaCl溶液的浓度。 第二种，保持氯离子浓度不变，使K sp变小。 使AgCl的K sp变小的一种具体方法可以降低温度。 第三种，选择生成K sp更小的物质。 可以用含硫化合物沉淀Ag+。（Ag2S的K sp为6.3×10-50） 【算一算】 用Na2S溶液沉淀AgNO3溶液中的Ag+，充分反应后，测得剩余溶液中的S2-的浓度为1.0×10-4 mol/L，此时剩余溶液中Ag+的浓度为多少？（ 25 ℃） 用同样的计算方法，用SO42-沉淀Ag+，如果反应后剩余溶液中的SO42-浓度是0.1 mol/L，经计算，剩余Ag+的浓度约为0.01 mol/L。达不到沉淀完全的标准。 【想一想】 用Cl-、S2-除去水中Ag+，各有什么优缺点？ 除了沉淀法，除去废水中Ag+的方法还有电解法、离子交换法、吸附法、膜分离法…… 工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将含杂质的氯化铵溶解于水，再加入氨水调节pH，可使 Fe3+生成 Fe(OH)3沉淀而除去。 请运用所学知识分析加氨水的优点有哪些？若使Fe3+沉淀完全需要调节pH至少为多少？ 【分析】 除去氯化铵中的氯化铁，可以将Fe3+转化为沉淀，与氯化铵溶液分离。 查阅教科书122页表格，25 ℃难溶电解质Fe(OH)3 的K sp＝2.8×10-39。 需要选择使溶液中OH-浓度增加的试剂。 根据Fe3+ + 3NH3·H2O ＝ Fe(OH)3↓ + 3NH4+ 第四节沉淀的溶解平衡 第2课时沉淀溶解平衡的应用 学习目标核心素养 1．通过实验探究，了解沉淀的生成、溶解与转化。 2．能够根据化学平衡原理分析沉淀的生成、溶解与转化。 3．能举例说明沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用。能运用沉淀溶解平衡原理，分析和解决生产、生活中有关的实际问题。1．运用化学平衡移动原理分析、理解沉淀的生成、溶解及转化，培养变化观念与平衡思想。 2．通过沉淀的生成、溶解与转化在生产、生活和科学研究中的应用，培养科学态度与社会责任。 3．设计简单的实验方案验证沉淀的生成、溶解与转化，培养科学探究与创新意识。 新课情境呈现 生活中沉淀溶解平衡的应用 医疗上用BaSO4作“钡餐”而不用BaCO3的原因： 碳酸钡和硫酸钡的沉淀溶解平衡分别为： BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO2－3(aq)，K sp＝5.1×10－9 BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)，K sp＝1.1×10－10 由于胃酸的酸性很强(pH为0.9～1.5)，如果服下碳酸钡，胃酸可与CO2－3反应生成二氧化碳和水，使CO2－3的浓度降低，Q c 难溶电解质的沉淀溶解平衡 、 1．什么是溶解度？ 提示：溶解度是指一定温度下，某固体物质在100 g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。 2．物质的溶解性与溶解度之间有何关系？ 提示： 3．锅垢的主要成分是什么？ 提示：锅垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。 [新知探究] 探究1 难溶电解质在水中的溶解性 (1)实验探究： (2)沉淀溶解平衡的建立： 以AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)为例： 探究2 沉淀溶解平衡和溶度积 (1)沉淀溶解平衡： 在一定的温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成饱和溶液，达到平衡状态。 (2)沉淀溶解平衡特征： (3)溶度积： [必记结论] 1．沉淀溶解平衡的影响因素 2．利用K sp判断沉淀的溶解与生成 若难溶电解质溶液中有关离子浓度幂的乘积为Q。通过比较K sp和Q的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下能否溶解。 (1)Q＞K sp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。 (2)Q＝K sp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。 (3)Q＜K sp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直到溶液饱和。 [成功体验] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)难溶物质在水中绝对不溶。( ) (2)物质溶于水达到饱和时，溶解过程就停止了。( ) (3)某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0。( ) (4)溶度积K sp只与难溶电解质的性质和温度有关。( ) 解析：绝对不溶的物质是不存在的；溶解平衡是动态平衡；通常认为离子浓度小于10－5mol·L－1时，认为沉淀完全；难溶物质一定时，K sp只与温度有关。 答案：(1)×(2)×(3)×(4)√ 2．(好题共享·选自鲁科版教材P97·T1)将足量AgCl分别放入：①5 mL水， ②10 mL 0.2 mol·L－1MgCl2溶液，③20 mL 0.5 mol·L－1NaCl溶液，④40 mL 0.1 mol·L－1盐酸中溶解至溶液饱和，各溶液中Ag＋的浓度分别为a、b、c、d，它们由大到小的排列顺序是________________________________________________________________________。 解析：由溶度积K sp＝(Ag＋)·(Cl－)知，溶液中(Ag＋)与(Cl－)的乘积为一常数，溶液中(Cl－)越大，(Ag＋)越小。①中无同离子效应；②中(Cl－)＝0.4 mol·L－1；③中(Cl－)＝0.5 mol·L－1；④中(Cl－)＝0.1 mol·L－1。所以(Ag＋)的顺序为：a>d>b>c。 答案：a>d>b>c [新知探究] 探究1 沉淀生成在生产、生活中的应用 人教版高中化学选修4 3.4沉淀溶解平衡（讲义） 沉淀溶解平衡（讲义） 一、知识点睛 1.沉淀溶解平衡 （1）定义 在一定条件下，当难溶电解质溶于水 形成饱和溶液时，沉淀_________和 _________的速率相等，固体质量和离 子浓度不再变化的状态。 （2）溶度积常数（简称溶度积） 对于沉淀溶解平衡A m B n(s)m A n+(aq)+n B m(aq)，溶 度积可表示为K sp=___________________。 如：PbI (s)Pb2+(aq)+2I(aq)， 2 K sp(PbI2)= 2。 ①K sp只与难溶电解质的性质和温度有 关。 ②K sp反映了难溶电解质在水中的溶解 能力，当化学式 所表示的组成中阴、阳离子个数比 相同时，K sp越大，溶解能力越强。 体溶解，直至平衡。（2）实例分析 ①做“钡餐”用BaSO 4而不用BaCO 3 ②误服可溶性钡盐可用5.0%的Na 2SO 4 溶液洗胃 ③石笋、钟乳石和石柱的形成 ④珊瑚的形成 2.沉淀的转化 （1）实质 加入某种能使难溶电解质转化为更难 溶电解质的物 质，利用沉淀溶解平衡的移动，实现 沉淀的转化。 注：两种难溶物的溶解能力差别越大， 越容易转化。 （2）实例分析 ①工业废水中重金属离子的去除 用FeS、MnS等难溶物作沉淀剂除 去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等 重金属离子。 以FeS除去工业废水中的Hg2+为例， 沉淀转化反应为 _____________________________ ___________。 ②将某些用酸或其他方法不易除去的 沉淀转化为用酸或其他方法易除去的沉淀 锅炉水垢中的CaSO 4 可用饱和 Na 2CO 3 溶液转化为CaCO 3 ，再用酸除 去，沉淀转化反应为____________ _____________________________ ______________。 ③水垢中Mg(OH) 2 的形成 持续加热可以使水中部分溶解的 MgCO 3转化为更难溶的Mg(OH) 2 。 二、精讲精练 1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（） A．难溶电解质溶解开始后，只有溶解过程，没有析出过程 B．难溶电解质的沉淀溶解平衡是一种动态平衡，可以通过改变条件使平衡移动C．达到平衡时，沉淀溶解和生成的速率相等，都为0 D．达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等， 沉淀溶解平衡常考考点 突破一沉淀溶解平衡及其应用 1．沉淀溶解平衡 (1)沉淀溶解平衡是动态平衡，平衡时v沉淀＝v溶解≠0，条件改变，平衡会发生移动，生成沉淀或沉淀逐渐溶解。 (2)温度升高，沉淀溶解平衡不一定向溶解的方向移动，因为有些难溶电解质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca(OH)2。 2．沉淀溶解平衡的应用 (1)除去废水中的重金属离子。 (2)生活或科研中将难溶强酸盐转化为难溶弱酸盐。 (3)除杂 如除去CuSO4溶液中混有的Fe3＋，可向溶液中加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3调节溶液的pH 至3～4，Fe3＋就会全部转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 1．不同金属的氢氧化物在酸中的溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线如图所示： (1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH________(填字母)。 A．<1 B．4左右C．>6 (3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_________________________________________________。 (4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式：_________________________________________________________。 (5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表。 为除去某工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________(填字母)。 〖第四节难溶电解质的溶解平衡〗之 小船创作 从容说课 在学生学习了弱电解质的电离平衡、水的电离和溶液的酸碱性、盐类水解平衡之后，教科书接着介绍“难溶电解质的溶解平衡”，可帮助学生更全面地了解水溶液中离子平衡相关的理论，使他们更为透彻地理解在溶液中发生离子反应的原理。 本节内容的基本知识框架是： 在教学方法上，本节教材以理论分析与实验探究并重，注重学习过程的作用。先后以四个【思考与交流】为主线，辅助以必要的【资料】查询、“废水处理化学沉淀法工艺流程”介绍和“实验”活动，始终强调学生的主动参与。 关于学习过程中的思维训练，教科书突出地以辩证思维为特征，以溶解与沉淀这两个互逆的过程作为研究的对象，从“沉淀的生成”“沉淀的溶解”和“沉淀的转化”等不同角度反复地论证物质溶解的绝对性和物质溶解限度大小的相对性，并且在论证物质的“溶”与“不溶”之间更使水溶液中各种微观粒子的相互作用以动态的形式展示出来，最终得出结论：沉淀的生成、溶解和转化实质就是沉淀溶解平衡的建立和移动的过程。 教学中应注意的问题： 1．为了便于学生深入理解难溶电解质的溶解平衡，教科书通过【科学视野】提供了有关“溶度积”的阅读材料供学生选学和参考，教学中不要求学生掌握有关“溶度积”的计算。 2．把握住知识的深度和教学语言的科学性，在难电离物质的溶解平衡问题上的讨论宜粗不宜细。需要指出的是，难溶电解质的溶解平衡和难电离物质(弱电解质)的电离平衡不能混为一谈。首先从物质类别方面看，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。再从变化的过程来看，溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的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。关于这类问题要让学生了解，但不必深入探讨。 1．新课引入。通过一组补充实验，帮助学生回顾溶解平衡的相关知识，为后面将“有难溶物生成的离子反应”转化为“难溶电解质溶解的问题”来作铺垫。 2．教学中，应让学生明白：为什么要将“生成沉淀的离子反应”转化成“固体溶解的问题”来讨论。这是因为“生成沉淀的离子反应”常常给人的印象是一种单向的变化过程，是不可逆的，而“固体溶解”却是一种双向互变的、 第2课时沉淀溶解平衡的应用学习目标导航 学习任务1 沉淀的生成和溶解 NO.1自主学习·夯实基础 1.沉淀的生成 (1)沉淀生成的应用 在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 (2)沉淀的方法 pH至7～8,可除 去氯化铵中的杂质氯化铁 Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的CuS、HgS等沉淀 a.通入H2S除去Cu2+的离子方程式:H2S+Cu2+CuS↓+2H+。 b.加入Na2S除去Hg2+的离子方程式:Hg2++S2-HgS↓。 微点拨:①一般来说,当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时,越难溶(K sp越小)的越先沉淀。②当离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,认为已完全沉淀。 (3)化学沉淀法废水处理工艺流程示意图 微思考:为什么水垢中含有CaCO3和Mg(OH)2而不是MgCO3和Ca(OH)2? 提示:CaCO3和Mg(OH)2都是难溶物,它们的溶解度都很小,而MgCO3和Ca(OH)2都是微溶物质,它们的溶解度比CaCO3和Mg(OH)2大。 2.沉淀的溶解 (1)原理:根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去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。 (2)方法 | Mg(OH)2沉淀不仅能被盐酸溶解,还能被NH4Cl溶液溶解 NO.2互动探究·提升能力 利用X射线对钡的穿透能力较差的特性,医学上在进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂,这种透视技术俗称钡餐透视。由于Ba2+有剧毒,水溶性钡盐不能用作钡餐。如果误将水溶性钡盐[如BaCl2、Ba(NO3)2等]当作食盐或纯碱食用,会造成钡中毒。中毒者应尽快用5%的Na2SO4溶液洗胃,随后腹泻使钡盐尽快排出。 探究沉淀反应的应用 问题1:由溶度积常数可知BaSO4、BaCO3都难溶于水,而且两者的溶解度相差不大,医学上能用BaCO3作钡餐吗? 提示:不能,因为胃酸的酸性很强(pH为0.9～1.5),如果BaCO3入胃,胃酸可与C O32-反应生成二氧化碳和水,使C O32-的浓度降低,Q高中化学选择性必修一第3章第4节 沉淀溶解平衡 基础知识讲义
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