第四单元沉淀溶解平衡

第四单元沉淀溶解平衡桐乡高级中学张锦松按照溶解度的大小，可分为：〉10g易溶：1g—10g可溶：0.01g—1g微溶：<0.01g难溶：思考：我们常说的沉淀，是不是一点都不溶？回忆：书上P81页活动与探究：1、将少量的PbI2固体溶于水，有什么现象？有不溶物。2、取上层清液，加入AgNO3溶液有什么现象？说明了什么？有黄色沉淀。说明了PbI2在水中有一定的溶解度，尽管是沉淀但也有一定的溶解度。尽管PbI2固体难溶于水，但仍有部分Pb2+和I-离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的Pb2+和I-又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，Pb2+和I-的沉淀与PbI2固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态.PbI2固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：PbI2(s)Pb2++2I-

结论：绝对不溶

的物质是没有的溶解度（S）：

在一定温度下，某物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。实验过程现象解释与结论AgNO3溶液+NaCl溶液取上层清液适量，滴加少量KI溶液白色沉淀黄色沉淀Ag++Cl-=AgClAg++I-=AgI饱和NaCl溶液形状不规则的NaCl固体形状规则的NaCl固体一昼夜后观察发现：固体变为规则的立方体；质量并未发生改变思考：得到什么启示？活动与探究：一、沉淀溶解平衡1、概念：在一定的温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成速率相等注意：饱和溶液2、表示方法：AgCl（S）Ag+(aq)+Cl-(aq)3、意义：不表示电离平衡

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的表面练习：分别书写下列物质的电离方程式和沉淀溶解平衡方程式电离方程式沉淀溶解平衡方程式BaSO4CaCO3Al(OH)34、沉淀溶解平衡的特征：等：定：动：变：达到沉淀溶解平衡，沉淀溶解速率与沉淀的形成的速率相等达到沉淀溶解平衡，溶质离子浓度保持不变动态平衡，达到沉淀溶解平衡，沉淀的生成与溶解仍在进行，其速率相等沉淀溶解平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变，会建立新的平衡5、影响沉淀溶解平衡的因素：（1）内因（决定因素）：溶质本身的性质（2）外因：温度：温度越高，一般来说溶解度越大。同离子效应：向生成沉淀方向移动。可以用化学平衡的有关知识来解决。浓度：加水，KSP不变，向沉淀溶解方向移动。讨论：对于平衡AgCl（S）Ag+(aq)+Cl-(aq)

若改变条件，对其有何影响改变条件平衡移动方向C（Ag+）C（Cl-）升温加水加AgCl（s）加NaCl（s）加NaI（s）加AgNO3(s)加NH3·H2O→↑↑→不变不变不移动不变不变←↓↑→↓↑←↑↓→↓↑二、溶度积常数（简称溶度积）1、表示：

2、意义：Ksp的大小反映了物质在水中的溶解能力。Ksp越大，其溶解能力越强。

3、特点：一定温度下，为一常数

4、单位：不一定。AmBn（S）mAn+（aq）+nBm-（aq）Ksp=cm（An+）cn（Bm-）写出AgCl（s）Ag++Cl-的平衡常数表达式练习：溶度积常数或溶度积(Ksp)：难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，离子浓度保持不变（或一定）。其离子浓度的方次的乘积为一个常数这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积，用Ksp表示。例如：PbI2(s)Pb2++2I-

25℃时，Ksp=c（Pb2+）c（I-）2=7.1×10-9mol3L-3溶度积(Ksp)的性质

溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的量无关.离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积.不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同。自学书上P82页表3-14：从中可以得出什么结论？KSP与溶解度之间可以相互换算。KSP与越小则溶解度也越小。每个物质都有一个溶度积常数。相同类型的难溶电解质的Ksp越小，溶解度越小，越难溶。如:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)溶解度:AgCl)>AgBr>AgI有关计算(1).利用溶度积计算某种离子的浓度例1:25℃时，Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3求PbI2的饱和溶液中的c（Pb2+）和c（I-）.练1:25℃时，Ksp(AgBr)=5.0×10-10mol2L-2求AgBr的饱和溶液中的c（Ag+）和c（Br-）.(2).溶度积Ksp与难溶电解质的溶解度的有关换算例2:25℃时Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3求PbI2的饱和溶液中PbI2的溶解度.（溶解度s指100g水中溶解溶质的克数或g/L）。练习1:25℃时，Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3求Mg(OH)2的饱和溶液中的溶解度。练习2:25℃时Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3

、Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2,通过计算比较Mg(OH)2、AgCl的饱和溶液中溶解度的大小.例4:已知常温下，Mg(OH)2在水中的溶解度为6.38×10-3g/L,求Mg(OH)2饱和溶液中的溶度积Ksp。(2)求Mg(OH)2饱和溶液中的pH和[OH-](3)求Mg(OH)2在0.001mol/L的NaOH溶液中的溶解度。(4)求Mg(OH)2在0.001mol/L的MgCl2溶液中的溶解度。二、沉淀溶解平衡的应用1、沉淀的溶解与生成离子的浓度商Qc和离子积Ksp的关系：(1).当Qc>Ksp时是过饱和溶液，离子生成沉淀即反应向生成沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。(2).当Qc=Ksp时是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。(3).当Qc<Ksp时是不饱和溶液，沉淀溶解即反应向沉淀溶解的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。认识1：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小。认识2：溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质，溶解度尽管很小，但不会为0。认识3：残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L－1,就认为反应完全了。（1）沉淀的溶解思考：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：BaSO4Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10mol2L-2BaCO3Ba2++CO32-Ksp=5.1×10-9mol2L-2由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。BaCO3Ba2++CO32-+H+CO2+H2O所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。而SO42-不与H+结合生成硫酸，胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2+浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐”。BaCO3(s)

等难溶盐溶解在强酸溶液中:BaCO3(s)

+2H+=CO2+H2O+Ba2+CaCO3(s)+2H+=CO2+H2O+Ca2+ZnS(s)+2H+=Zn2++H2S难溶于水的氢氧化物溶解在酸中：Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2++2H2OFe(OH)3(s)

+3H+=Fe3++3H2OMg(OH)2(s)溶解在氯化铵等酸性的盐溶液中:Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3思考2：如要除去废水中的硫酸根离子，你选择加入钙盐还是钡盐？为什么？难溶物CaSO4BaSO4溶解度/g2.1×10－12.4×10－42、沉淀的生成（1）原则：生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。（2）意义：在物质的检验、提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义。（3）方法a、调pH如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至7－8b、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－＝HgS↓

c、同离子效应法,例如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。d、氧化还原法例：已知Fe3+在PH=3到4之间开始沉淀，在PH7到8之间沉淀完全，而Fe2+,Cu2+在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调PH至7到8使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去沉淀。氧化剂可用：氯气，双氧水，氧气等（不引入杂质）调PH可用：氧化铜，碳酸铜等（不引入杂质）氧化剂:硝酸.高锰酸钾.氯气.氧气.双氧水等调PH:氨水.氢氧化钠.氧化铜.碳酸铜a、调pHb、加沉淀剂c、同离子效应法d、氧化还原法沉淀生成的方法:【说明】(1)沉淀剂的选择：要求除去溶液中的某种离子，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。(2)形成沉淀和沉淀完全的条件：由于难溶电解质溶解平衡的存在，在合理选用沉淀剂的同时，有时还要考虑溶液的pH和温度的调控。(3)通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式，促使其转变为溶解度更小的难溶电解质以便分离出去(2)沉淀的生成例1：将4×10-3molL-1的AgNO3溶液与4×10-3molL-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2解：只有当Qc>Ksp时，离子才能生成沉淀。混合后：[Ag+]=2×10-3molL-1,[Cl-]=2×10-3molL-1Qc=[Ag+][Cl-]=2×10-3molL-1

×

2×10-3molL-1

=4.0×10-6mol2L-2>1.8×10-10mol2L-2Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀析出。练习：将4×10-3molL-1的Pb(NO3)2溶液与4×10-3molL-1的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3解：Qc=[pb2+][I-]2=2×10-3molL-1

×(

2×10-3molL-1)2=8×10-9>Ksp(PbI2)所以有PbI2沉淀析出。例2.在1L含1.0×10-3molL-1的SO42-溶液中，注入0.01molBaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=4×10-10

mol2L-2解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+过量，剩余的即[Ba2+]=0.01-0.001=0.009mol/L.[SO42-]=Ksp/[Ba2+]=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L)因为，剩余的即[SO42-]=1.2×10-8mol/L<1.0×10-5mol/L所以，SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。注意：当剩余离子即平衡离子浓度≤10-5mol/L时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。例.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2L-2解：5%的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.352mol/L,[Ba2+]=(1.1×10-10mol2L-2)/(0.352mol/L)=2.9×10-10molL-1

因为剩余的[Ba2+]<10-5mol/L所以有效除去了误食的Ba2+。1.(1)已知常温下，AgI在水中的溶解度为2.1×10-6g/L,求AgI饱和溶液中的溶度积Ksp。(Ksp=8.1×10-17mol2L-2)(2)求AgI在0.001mol/L的KI溶液中的溶解度。(8.1×10-14molL-1)(3)求AgI在0.001mol/L的AgNO3溶液中的溶解度。8.1×10-14molL-1

例1：在10mL1.0×10-3mol/L的MgSO4溶液中，有沉淀析出和沉淀析出完全时氢氧根离子浓度分别是多少？设体积不变。

已知Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3例2：在100mL溶液中，其中含有0.001mol的NaCl和0.001mol的K2CrO4,逐滴加入AgNO3溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2

Ksp(Ag2CrO3)=1.1×10-12mol3L-32.沉淀的转化ZnS沉淀转化为CuS沉淀(1).在1试管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，观察现象。(2).静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。(3).向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。实验现象：有白色沉淀出现，白色沉淀转化成为黑色沉淀。为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？ZnS在水中存在沉淀溶解平衡：CuS在水中存在沉淀溶解平衡：ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.6×10-24mol2•L-2CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.3×10-36mol2•L-2当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时，ZnS溶解产生的S2-与CuSO4溶液中的Cu2+足以满足Qc>Ksp(CuS)的条件，S2-与Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。CuS沉淀的生成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的Qc<Ksp(ZnS),使得ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释ZnS(s)

Zn2+(aq)+

S2-(aq)

+Cu2+(aq)CuS(s)

平衡向右移动ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，难溶物的溶解度相差越大，这种转化的趋势越大。如：在AgCl(s)中加入NaI溶液可转化为AgI(s)沉淀。在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。练习：1.在10mL1.0×10-3mol/L的MnSO4溶液中，有沉淀析出和沉淀析出完全时，Mn2+沉淀完全的氢氧根离子浓度分别是多少？

已知Ksp(Mn(OH)2)=4.0×10-14mol3L-3例：在ZnS沉淀加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成？已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2解：ZnS沉淀中的硫离子浓度为：[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12(mol/L)Qc=[Cu2+][S2-]=1.0×10-3mol/L×1.26×10-12mol/L=1.26×10-15mol2•L-2因为：Qc(CuS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀(2).ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用FeS(s)MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。

Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2•L-2Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2•L-2Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Fe2+FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+

Cu2++MnS(s)=CuS(s)+Mn2+Cu2++H2S=CuS+2H+Cu2++S2-=CuSCu2++HS-=CuS+H+用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水.加热时：

Ca2++2HCO3-=CaCO3+CO2+H2OMg2++2HCO3-=MgCO3+CO2+H2OMgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时[Mg2+]的大小。MgCO3沉淀溶解平衡：MgCO3(s)Mg2++CO32-CO32-水解平衡：CO32-+H2OHCO3-+OH-因为Qc>Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。即加热后，MgCO3沉淀转化为Mg(OH)2。因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3和MgCO3.洗涤水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋，CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2+H2O

Mg(OH)2+2CH3COOH==(CH3COO)2Mg+2H2O2、沉淀的溶解难溶于水的BaCO3沉淀可以溶于盐酸中根据平衡移动原理，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。实验一、3只试管中分别取1mLMgCl2溶液，加入10滴NaOH溶液，再分别加入10滴盐酸、氯化铵、蒸馏水，边滴边振荡，观察现象，解释原因。滴加试剂盐酸氯化铵溶液蒸馏水现象沉淀溶解沉淀溶解无明显现象思考4.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，造成安全隐患，因此要定期清除。水垢中含有的Mg(OH)2沉淀如何清除？2.沉淀的溶解实质：沉淀溶解平衡的移动常用方法：加酸、碱、盐等实验二、

1.取1mL铬酸钾溶液加5滴硝酸银溶液，后滴加10滴氯化钠溶液。

2.先取1mL氯化钠溶液加5滴硝酸银溶液，后滴加10滴铬酸钾溶液。

对比现象，得出结论。（以上溶液浓度均为0.1mol/L)难溶物AgClAg2CrO4溶解度/g1.5×10－42.8×10－33.沉淀的转化实质：沉淀溶解平衡的移动一般规律：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。实验三、沉淀的转化实验

1.一只试管中加2mL氯化钠溶液，逐滴滴入5滴硝酸银溶液，观察现象

2.向1实验试管中再滴入5滴碘化钾溶液，观察现象。

3.向2实验试管中再滴入5滴硫化钠溶液，观察现象。难溶物AgClAgIAg2S溶解度/g1.5×10－42.1×10－71.3×10－16沉淀的转化应用：a.氟化物防治龋齿b.工业处理重晶石c.锅炉除水垢龋齿和含氟牙膏（1）钙、鳞在骨骼牙齿中的存在形式Ca5（PO4）3OH羟基磷灰石（2）存在的溶解平衡Ca5（PO4）3OH（S）5Ca2+（ag）+3PO43-（ag）

+OH-（ag）（3）吃糖为何会出现龋齿？沉淀溶解平衡理论（4）含氟牙膏的使用5Ca2++3PO43-+F-=Ca5（PO4）3F氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,使牙齿更坚固注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸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)3OH（s）5Ca2++3PO43-+OH-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

。已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产物更小、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因