高二化学教案-知识讲解_难溶电解质的溶解平衡_提高.doc

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1、难溶电解质的溶解平衡编稿：宋杰 审稿:张灿丽【学习目标】1、知道难溶物在水中的溶解情况及沉淀溶解平衡的建立过程，能描述沉淀溶解平衡；2、知道沉淀转化的本质；3、知道沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用(沉淀的生成、沉淀的溶解和转化)。【要点梳理】要点一、沉淀溶解平衡1物质的溶解性电解质在水中的溶解度，有的很大，有的很小，但仍有度。在20时溶解性与溶解度的关系如下：溶解性易溶可溶微溶难溶溶解度10 g1 g10 g0.01 g1 g0.01 g说明：物质在水中“溶”与“不溶”是相对的，“不溶”是指难溶，没有绝对不溶的物质。2难溶物的溶解平衡难溶电解质的离子进入溶液的速率和从溶液里转回到电解质固体表面

2、沉积的速率相等，溶液里的离子处于饱和及固态电解质的量保持不变的状态，叫做难溶电解质的沉淀溶解平衡状态，简称沉淀溶解平衡。例如：AgCl(s) Ag+(aq)+Cl(aq)未溶解的固体 溶液中的离子PbI2(s) Pb2+(aq)+2I(aq)未溶解的固体 溶液中的离子3溶解平衡特征。（1）“动”动态平衡，溶解的速率和沉淀的速率都不为0；（2）“等”v溶解=v沉淀；（3）“定”达到平衡时，溶液中离子的浓度保持不变；（4）“变”当改变外界条件时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。4沉淀溶解平衡常数溶度积。（1）定义：在一定条件下，难溶强电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间

3、建立动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。这时，离子浓度幂的乘积为一常数，叫做溶度积Ksp。（2）表达式：AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)Ksp=c(An+)mc(Bm)n要点诠释：溶度积（Ksp）的大小只与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关。（3）溶度积规则：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；QcKsp，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，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。要点诠释：（1）对同

4、种类型物质，Ksp越小其溶解度越小，越容易转化为沉淀。（2）对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，不能直接比较Ksp的大小来确定其溶解能力的大小，需转化为溶解度来计算。（3）溶液中的各离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动，并不改变溶度积。5影响沉淀溶解平衡的因素。内因：难溶电解质本身的性质。外因：（1）浓度：加水冲稀，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，但Ksp不变。（2）温度：多数难溶电解质溶解于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，同时Ksp变大。（3）同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动，但Ksp不变。（4）其他：向沉淀溶解平衡体系中

5、，加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的沉淀或气体，使平衡向溶解的方向移动，Ksp不变。要点诠释：溶解度随温度升高而增大的难溶电解质，升高温度后，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动；溶解度随温度升高而减小的难溶电解质，升高温度后，沉淀溶解平衡向沉淀的方向移动。要点二、沉淀溶解平衡的应用难溶电解质的沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域有着许多应用。沉淀溶解平衡是一个动态平衡，当条件发生改变时，平衡也会相应地发生移动。我们在生产、生活中经常根据平衡移动原理，选择适当的条件，使平衡向着需要的方向移动。1沉淀的生成。（1）沉淀的方法：调节pH法：例如：除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子。方法：向溶液中加入氢氧

6、化铜或碱式碳酸铜，调节溶液的pH在34之间，铁离子就会转化为氢氧化铁而除去。CuSO4(aq)（含Fe3+）Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3调节溶液pH=34Cu2+Fe(OH)3（除去Fe3+）流程图：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CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：Cu2+S2CuS Cu2+H2SCuS+2H+Hg2+S2HgS Hg2+H2SHgS+2H+（2）不同沉淀方法的应用。直接沉淀法：除去指定的溶液中某种离子或获取该难溶电解质。分步沉淀法：鉴别溶液中含有哪些离子或分别获得不同难溶

7、电解质。共沉淀法：除去一组某种性质相似的离子，加入合适的沉淀剂。氧化还原法：改变某离子的存在形式，促进其转变为溶解度更小的难溶电解质便于分离除去。要点诠释：（1）在涉及无机制备、提纯工艺的生产、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。（2）沉淀法工艺流程示意图如图：2沉淀的溶解根据溶度积规则，当QcKsp时，沉淀就向溶解的方向进行。因此，使沉淀溶解的总原则就是设法使构晶离子的浓度减小使之满足QcKsp。常用的方法是：在难溶电解质饱和溶液中加入适当试剂使之与组成沉淀的一种构晶离子结合成另一类化合物，从而使之溶解。具体办法可采用酸碱溶解法、配位溶解法、氧化还原溶解法以

8、及沉淀转化溶解法等。（1）酸碱溶解法。例如：难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中CaCO3Ca2+CO32+H+HCO3H2CO3H2O+CO2在上述反应中，气体CO2的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32浓度不断减小，平衡向沉淀溶解方向移动。要点诠释：类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。医学上用BaSO4作“钡餐”，但不能用BaCO3，其原因是BaCO3溶于胃酸（盐酸）。（2）盐溶解法。【高清课堂：难溶电解质的溶解平衡】如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液。Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH(aq)当加入NH4Cl溶液时，NH4

9、+OHNH3H2O，使c(OH)减小，使Mg(OH)2溶解平衡向右移动，直至沉淀完全溶解，总反应式为：Mg(OH)2+2NH4ClMgCl2+2NH3H2O（3）氧化还原法。有些金属硫化物如CuS、HgS等，其溶度积很小，在饱和溶液中c(S2)特别小，不能溶于非氧化性强酸，只能溶于氧化性酸，减小c(S2)，从而达到沉淀溶解的目的。如：3CuS+8HNO33Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O此法适用于溶解那些具有明显氧化性或还原性的难溶物。（4）生成配合物使沉淀溶解。向沉淀体系中加入适当配合剂，使溶液中某离子生成稳定的配合物，减小其离子浓度，从而使沉淀溶解。如：AgCl可溶于NH3H2OA

10、gCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)NH3H2OAg(NH3)2+此法对用酸碱性不能溶解的难溶电解质具有重要意义。（5）沉淀转化溶解法。此法是将难溶物转化为能被前三种方法溶解的沉淀，然后再溶解。例如：BaSO4Ba2+SO42CO32BaCO3(s)重晶石（BaSO4）BaCO3总反应的离子方程式为：BaSO4+CO32BaCO3+SO42要点诠释：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溶液。转化过程是用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4溶液，待达到平衡后，移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，

11、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。3沉淀的转化。根据难溶物质溶解度的大小，难溶物质间可以进行转化，例如：AgNO3 AgCl AgI Ag2S （白色沉淀） （黄色沉淀） （黑色沉淀）AgNO3溶液和NaCl溶液反应，生成AgCl沉淀。当向体系中滴加KI溶液时，溶液中的Ag+和I结合生成了更难溶解的AgI，由于溶液中Ag+浓度减小，促进了AgCl的溶解，最终AgCl全部转化为AgI。同样，由于硫化银的溶解度比碘化银的溶解度更小，因此向体系中滴加硫化钠溶液时，碘化银转化为硫化银。AgClAg+Cl 2AgI2Ag+2I KII+K+ Na2

12、SS2+2Na+AgIAg2S要点诠释：（1）沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般地，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。（2）沉淀的转化在生产、生活中的应用较多，如用FeS、MnS、H2S等除去废水中的重金属离子（Hg2+、Pb2+等）：FeS(s)+Hg2+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq)4生活中的沉淀溶解平衡（1）溶洞里美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发、二氧化碳压强减小或温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉

13、淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。（2）氟化物防龋齿的化学原理。【高清课堂：难溶电解质的溶解平衡】龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质羟（基）磷灰石Ca5(PO4)3OH溶解造成的。由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜齿斑（或称菌斑），这些有机酸能够长时间地跟牙齿表面密切接触，使羟（基）磷灰石溶解：Ca5(PO4)3OH+4H+5Ca2+3HPO42+H2O饮水、食物和牙膏里氟离子会跟羟（基）磷灰石发生沉淀转化生成氟磷灰石：Ca5(PO4)3OH+FCa5(PO4)3F+OH溶解度研究证实氟磷灰石比羟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀。这是由于

14、氟离子体积小于氢氧根离子，在磷灰石晶结构里更匹配。此外，氟离子还能抑制口腔细菌产生酸。含氟牙膏已经使全世界千百万人减少龋齿，使人们的牙齿更健康。拓展延伸 水垢中Mg(OH)2的生成【高清课堂：难溶电解质的溶解平衡】硬水中含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、MgSO4、CaSO4、CaCl2、MgCl2等钙盐、镁盐。硬水在煮沸时，可发生以下反应：Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O持续加热可以使水中部分溶解的碳酸镁转化为更难溶的氢氧化镁，碳酸钙和氢氧化镁的混合物就是水垢的主要成分。注：硬水是指含Ca2+、Mg2+较多的水。【典型例题】类

15、型一、难溶电解质的溶解平衡例1（2014 深圳中学）向AgCl饱和溶液中加水，下列叙述正确的是()AAgCl的溶解度增大BAgCl的溶解度、Ksp均不变CAgCl的Ksp增大DAgCl的溶解度、Ksp均增大【答案】B【解析】物质的溶解度和溶度积都是温度的函数，与溶液的浓度无关。所以向AgCl饱和溶液中加水，AgCl的溶解度和Ksp都不变，故B项对。 【总结升华】沉淀溶解平衡是平衡的一种，平衡移动原理仍适用于该平衡体系。在学习该部分知识时，要注意平衡移动原理对该部分知识的指导作用。举一反三：【变式1】下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（ ）A反应开始时，溶液中各离子浓度相等B沉淀溶解达到平衡时，沉

16、淀的速率和溶解的速率相等C沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变D沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解【答案】B类型二、溶度积（Ksp）及其计算例2某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）提示：BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42(aq)的平衡常数Ksp=c(Ba2+)c(SO42)，称为溶度积常数。A加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点B通过蒸发可以使溶液由d点变到c点Cd点无BaSO4沉淀生成Da点对应的Ksp大于c点对应的Ksp【答案】C 【解析】 Ksp在温度一定的条件下是一定值，与Ba2+和SO42

17、的浓度大小有一定关系，但两者浓度的乘积是一定值。b点本身已过饱和，d点没有达到沉淀溶解平衡。例3铬酸银在298 K的溶解度为0.00445 g，求其溶度积。【答案】Ksp(Ag2CrO4)=9.621012。【解析】 因铬酸银（Ag2CrO4）饱和溶液是极稀的，其密度可认为是1 gmL1。已知Ag2CrO4的相对分子质量为332，所以Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度为。因为Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42(aq)，所以c(Ag+)=21.34104 molL1=2.68104 molL1，c(CrO42)=1.34104 molL1；Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag+)2

18、c(CrO42)=(2.68104)21.34104=9.621012。【总结升华】正确书写Ksp的数学表达式。对于沉淀溶解平衡：一般形式如：AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)，Ksp=cm(An+)cn(Bm)，注意离子所带电荷数和其离子浓度的方次及Ksp的单位。举一反三：【变式1】（2015 山大附中）已知：Ksp(AgCl)1.81010，Ksp (AgI)1.51016，Ksp(Ag2CrO4)2.01012，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag浓度大小顺序正确的是()AAgClAgIAg2CrO4BAgClAg2CrO4AgICAg2CrO4AgClAgIDAg2CrO4AgI

19、AgCl【答案】C【解析】因AgCl和AgI的结构相似，由Ksp可知AgCl的c(Ag)大于AgI的；AgCl中的c2(Ag)Ksp1.81010，Ag2CrO4(s) 2Ag(aq)CrO(aq)的Kspc2(Ag)c(CrO)c3(Ag)2.01012，所以Ag2CrO4中c(Ag)大于AgCl中的c(Ag)。【变式2】已知：某温度时，Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl)=1.81010，Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)c(CrO42)=1.11012。试求：此温度下AgCl和Ag2CrO4达到平衡状态时的物质的量浓度。【答案】此温度下达到平衡状态时AgCl的物质的量浓度为1

20、.3105mol/L；Ag2CrO4的物质的量浓度为5.2105mol/L类型三、沉淀的生成例4在100 mL 0.01 mol / L KCl溶液中，加入1 mL 0.1 mol / L AgNO3溶液，有没有AgCl沉淀析出？（已知AgCl的Ksp=1.81010 mol2L2）【答案】 在难溶电解质溶液中，产生沉淀的唯一条件是QcKsp，c(Ag+)=0.01 mol / L=9.9105 mol / L，c(Cl)=0.01 mol / L=9.9103 mol / L，因为Qc=c(Ag+)c(Cl)=9.9105 mol / L9.9103 mol / L=9.8107 mol2L

21、2Ksp，故有AgCl沉淀析出。【解析】见答案。举一反三：【变式1】污水处理的主要方法有：中和法；化学沉淀法；氧化还原法；过滤法。其中属于化学方法的有（ ）A B C D【答案】A类型四、沉淀的溶解与转化例5水体中重金属的污染问题备受关注。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3、Pb(OH)42，各形态的浓度分数随溶液pH变化的关系如图所示：1表示Pb2+，2表示Pb(OH)+，3表示Pb(OH)2，4表示Pb(OH)3，5表示Pb(OH)42（1）Pb(NO3)2溶液中，_（填“”“”或“”）2；往该溶液中滴入氯化铵溶液后，增加，可能的原因是_。（

22、2）往Pb(NO3)2溶液中滴入稀NaOH溶液，pH=8时溶液中存在的阳离子（Na+）除外）有_；pH=9时，主要反应的离子方程式为_。（3）某课题组制备了一种新型脱铅剂，能有效去除水中的痕量铅，实验结果如下表：离子Pb2+Ca2+Fe3+Mn2+Cl处理前浓度(mgL1)0.10029.80.1200.08751.9处理后浓度(mgL1)0.00422.60.0400.05349.8上表中除Pb2+外，该脱铅剂对其他离子的去除效果最好的是_。（4）如果该脱铅剂（用EH表示）脱铅过程中主要发生的反应为：2EH(s)+Pb2+E2Pb(s)+2H+。则脱铅的最合适pH范围为_（填代号）。A45

23、B67 C910 D1112【答案】（1） Pb2+和Cl反应生成微溶于水的PbCl2，Pb2+浓度减小（2）Pb2+、Pb(OH)+、H+ Pb(OH)+OHPb(OH)2（3）Fe3+ （4）B【解析】 本题主要考查考生对溶液中的离子反应，沉淀的溶解及生成等知识的掌握情况及分析图像能力。该题信息量大，陌生感强，解答本题的关键是正确理解本题所给的图像，读懂图中各曲线的意义。（1）根据题中所给的信息，可知水体中的铅不仅以Pb2+的形式存在，还可以以Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3、Pb(OH)42等形式存在，故。（2）观察图中的曲线可以看出，当pH=8时，铅的存在形式主要是：Pb

24、2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2，所以此时溶液中的阳离子为Na+、Pb2+、Pb(OH)+、H+。当pH=9时，Pb(OH)+的浓度下降，而Pb(OH)2浓度升高，故可推知此时发生的主要反应为：Pb(OH)+OHPb(OH)2。（3）根据表中处理前后浓度变化，分别求出各自变化的倍数，Fe3+的浓度前后变化了3倍，而其他粒子的变化量都小于Fe3+，故脱铅剂对其他离子的去除效果最好的应为Fe3+。【总结升华】难溶物质的溶度积本质是溶解平衡中的平衡常数，解答此类问题的关键在于理解平衡常数的含义，掌握有关平衡常数的计算。利用离子浓度积与溶度积的相对大小判断难溶物质是否发生沉淀或沉淀是否完全以及沉淀的溶解和转化等。举一反三：【变式1】观察下列实验，分析发生反应，得出结论。（1）现象_；反应方程式（用离子方程式表示，下同）_。（2）现象_；反应方程式_。（3）现象_；反应方程式_。结论：_。【答案】（1）生成白色沉淀 Cl-+Ag+=AgCl。（2）沉淀由白色变成黄色 AgCl+ Br-= AgBr+ Cl-。（3）沉淀由黄色变成黑色 2AgBr+ S2-= AgS+ 2Br-。结论：沉淀转化的实质就是溶解溶解平衡的移动。溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。