第三节沉淀溶解平衡

第三节沉淀溶解平衡第1页，共56页，2023年，2月20日，星期一溶解度的相对大小一般称为溶解度/g难溶微溶可溶易溶>10<0.010.01~11~10第2页，共56页，2023年，2月20日，星期一第3节沉淀溶解平衡联想质疑（1）加热硬水Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2会转化为CaCO3和Mg(OH)2,你知道它们是怎样生成的吗？（2）处理污水时，向其中加入FeS固体,以除去Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，发生了那些化学反应？CaCO3、FeS、Mg(OH)2等碱和盐是难溶电解质，尽管难溶电解质难溶于水，但在水中也会建立一动态平衡。观察思考取有PbI2沉淀的饱和溶液中上层清液，即PbI2的饱和溶液滴加几滴KI溶液，观察现象。你能解释观察到的现象吗？一、沉淀溶解平衡与溶度积第1课时第3页，共56页，2023年，2月20日，星期一(一）、沉淀溶解平衡：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-

第4页，共56页，2023年，2月20日，星期一沉淀溶解平衡：

1、定义

一定温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到平衡状态，我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。V溶解V沉淀Vt第5页，共56页，2023年，2月20日，星期一2、特征逆、动、等、定、变第6页，共56页，2023年，2月20日，星期一3.影响沉淀溶解平衡的因素.

(1).内因：

溶质本身的性质.

①.绝对不溶的物质是没有的.②.同是难溶物质，溶解度差别也很大.

③.易溶溶质只要是饱和溶液也可存在溶解平衡.

(2).外因：

遵循平衡移动原理.

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.

少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡.第7页，共56页，2023年，2月20日，星期一写出PbI2(s)Pb2++2I-

的平衡常数表达式.【过渡】：4.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.

PbI2(s)Pb2++2I-

25℃时,Ksp=[Pb2+][I-]2=7.1×10-9mol3·L-3(1).定义：第8页，共56页，2023年，2月20日，星期一溶度积(Ksp):在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之乘积为一常数.MmAn的饱和溶液:

Ksp=[Mn+]m·[Am-]n

Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。第9页，共56页，2023年，2月20日，星期一(2)、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。几种难熔电解质在25℃时的溶解平衡和溶度积：AgCl(s)Ag++Cl-

Ksp=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10mol2L-2AgBr(s)Ag++Br-

Ksp=[Ag+][Br-]=5.0×10-13mol2L-2AgI(s)Ag++I-Ksp=[Ag+][Br-]=8.3×10-17mol2L-2Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-

Ksp=[Mg2+][OH-]2

=5.6×10-12mol3L-3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)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)第10页，共56页，2023年，2月20日，星期一

完成难溶物CaCO3、Ag2CrO4、Mg(OH)2在水中的沉淀溶解平衡的关系式和溶度积。

练一练第11页，共56页，2023年，2月20日，星期一(3).有关溶度积的计算.①.利用溶度积计算某种离子的浓度.例1.25℃时，Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3·L-3求PbI2的饱和溶液中的[Pb2+]和[I-].[Pb2+]＝1.2×10-3mol/L[I-]＝2.4×10-3mol/L②.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)=7.1×10-9mol3·L-3求PbI2的饱和溶液中PbI2的溶解度.（溶解度s指100g水中溶解溶质的质量或g/L）S=0.0553g第12页，共56页，2023年，2月20日，星期一例：已知AgCl298K时在水中溶解了1.92×10-3g·L-1，计算其Ksp。解：AgCl的摩尔质量=143.5g·mol-1c=1.92×10-3/143.5=1.34×10-5(mol·L-1)Ksp=c2=1.8×10-10③、溶度积与离子浓度的换算：第13页，共56页，2023年，2月20日，星期一离子的浓度商Qc=c(Am+)n.c(Bn-)m

Qc称为离子的浓度商，其表达式中离子浓度是任意的，为此瞬间溶液中的实际浓度，所以其数值不定。

AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)

第14页，共56页，2023年，2月20日，星期一5、溶度积规则离子的浓度商Qc和溶度积Ksp的关系：①Qc>Ksp时,过饱和溶液，析出沉淀。②Qc＝Ksp时,饱和溶液，沉淀溶解平衡状态。③Qc<Ksp时,溶液未饱和。

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。第15页，共56页，2023年，2月20日，星期一二、沉淀溶解平衡的应用1、沉淀的溶解与生成（1）沉淀的溶解第2课时（1）.沉淀的溶解（Q＜

Ksp）原理：不断移去溶解平衡体系中的相应离子，促使平衡向沉淀溶解的方向移动选用试剂：酸溶液、盐溶液等

（2）.沉淀的生成（Q

＞Ksp）原理：选择能与某种离子生成溶解度小的电解质，生成的电解质溶解度越小越好。应用：分离、除杂等

第16页，共56页，2023年，2月20日，星期一思考：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”。第17页，共56页，2023年，2月20日，星期一(1).沉淀的溶解.Qc<Ksp

时,沉淀发生溶解.使Qc减小的方法有:①.生成气体、弱电解质等.②.利用氧化还原方法降低某一离子的浓度.③.生成弱电解质或络合物，如银铵溶液的配制.第18页，共56页，2023年，2月20日，星期一沉淀的溶解(Qc<Ksp)1.）生成弱电解质例：CaCO3s)Ca2++CO32-

+H+HCO3-

CaCO3(s)+H+HCO3+Ca2+

第19页，共56页，2023年，2月20日，星期一2）发生氧化还原反应而溶解

CuS(s)Cu2++S2-

+HNO3

↓S+NO3CuS+8HNO3=Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O3.）生成配离子而溶解

AgCl(s)+2NH3[Ag(NH3)2]++Cl-

H2SFeSFe2++S2-

S+NO+H2O第20页，共56页，2023年，2月20日，星期一引申：常见沉淀的溶解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第21页，共56页，2023年，2月20日，星期一(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。第22页，共56页，2023年，2月20日，星期一范例精析

将5ml1x10-5mol/L的AgNO3溶液和15ml4x10-5mol/L的K2CrO4溶液混合时，有无砖红色Ag2CrO4沉淀生成？（已知该温度下Ag2CrO4的Ksp=9x10-12）第23页，共56页，2023年，2月20日，星期一例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。(2)沉淀的生成第24页，共56页，2023年，2月20日，星期一例.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+。(2)沉淀的生成第25页，共56页，2023年，2月20日，星期一例：取5ml0.002mol·L-1

BaCl2与等体积的0.02mol·L-1Na2SO4的混合，计算Ba2+是否沉淀完全[即c(Ba2+)<10-5mol·L-1]？BaSO4的Ksp=1.1×10-10.）解：SO42-+Ba2+BaSO4↓Ksp≈0.009·c(Ba2+)=1.1×10-10c(Ba2+)=1.2×10-8(mol·L-1)<10-5mol·L-1Ba2+已沉淀完全。SO42-过量0.009mol/L第26页，共56页，2023年，2月20日，星期一例.判断下列情况下，有无CaCO3沉淀生成？(1).往盛有1.0L纯水中加入0.1mL浓度为0.01mol/L的CaCl2和Na2CO3.(2).改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1.0mol/L呢？[Ca2+]=[CO32-]=0.110-30.01/1.0=10-6

mol/L

[Ca2+]=[CO32-]=10-4

mol/L

Qc

=[Ca2+]×[CO32-]=10-12<Ksp=5.010-9因此无CaCO3沉淀生成.Qc=[Ca2+]×[CO32-]=10-8>Ksp因此有CaCO3沉淀生成.第27页，共56页，2023年，2月20日，星期一龋齿和含氟牙膏钙、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）【拓展视野】：（1）牙齿的主要成份是什么？第28页，共56页，2023年，2月20日，星期一（3）吃糖为何会出现龋齿？沉淀溶解平衡理论提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸糖在酶的作用下会生成一种有机弱酸－乳酸，电离出的H+与OH-反应，使溶解平衡正向移动.Ca5（PO4）3OH（S）5Ca2+（ag）+3PO43-（ag）

+OH-（ag）第29页，共56页，2023年，2月20日，星期一【提问】：

为什么使用含氟牙膏可以降低龋齿的发生率，使牙齿更健康？

F-可以和Ca2+、PO43-反应生成更难溶的氟基磷灰石－－Ca5(PO4)3F.第30页，共56页，2023年，2月20日，星期一（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，不宜使用含氟牙膏第31页，共56页，2023年，2月20日，星期一千奇百怪的溶洞世界

第32页，共56页，2023年，2月20日，星期一湖南张家界溶洞

第33页，共56页，2023年，2月20日，星期一

“砥柱峰”是善卷洞的当家宝贝

这实际上是个大钟乳石，有七米多高。根据地质学家测算，大约要30—50年才长一厘米，竖着长又比横着长要快。第34页，共56页，2023年，2月20日，星期一2、沉淀的转化原理：沉淀溶解平衡的移动，使溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀实例：易溶解的沉淀转化为难溶解的沉淀；溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物。1.溶洞里美丽的石笋、钟乳是如何形成的？2.海洋中的多彩珊瑚又是怎样生长形成的？

交流•研讨第35页，共56页，2023年，2月20日，星期一

2.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？观察思考第36页，共56页，2023年，2月20日，星期一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。

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。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(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释第37页，共56页，2023年，2月20日，星期一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。第38页，共56页，2023年，2月20日，星期一

AgCl+Br-

AgBr+Cl-

K差值越大，沉淀转化越彻底。即生成的沉淀Ksp越小，转化越彻底。沉淀转化方向：AgCl→AgBr→AgI第39页，共56页，2023年，2月20日，星期一CaCO3Ca2++CO32-2HCO3-+H2O+CO2溶洞的形成：第40页，共56页，2023年，2月20日，星期一小结沉淀的生成(

Qc＞

Ksp)

、沉淀的溶解(Qc<Ksp)和沉淀的转化(

Qc＞

Ksp)的实质:都是通过改变条件促使沉淀溶解平衡发生移动。沉淀转化：其实就是沉淀的生成(

Qc＞

Ksp)

，一般是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。但一定条件下更难溶的沉淀转化成难溶沉淀也是可以的，只要Qc＞

Ksp即可。第41页，共56页，2023年，2月20日，星期一

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)=1.6×10-24

Ksp(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沉淀练习:已知Ksp(MnS)=2.5×10-13Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2通过计算说明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有PbS沉淀析出。(2).ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算第42页，共56页，2023年，2月20日，星期一

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+(aq)

FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+(aq)

FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)

第43页，共56页，2023年，2月20日，星期一

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。第44页，共56页，2023年，2月20日，星期一

分步沉淀

在相同浓度的Cl-、Br-、I-的溶液中逐滴加入AgNO3溶液，AgI最先沉淀，其次是AgBr,最后是AgCl。因为：Ksp(AgI)<Ksp(AgBr)<Ksp(AgCl)第45页，共56页，2023年，2月20日，星期一(3).分步沉淀.

溶液中含有几种离子，加入某种沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀.【提问】：

将硫酸铜溶液的pH调节到3－4，就可以除去溶液中的铁离子，为什么不形成氢氧化铜沉淀？Ksp(Fe(OH)3)<Ksp(Cu(OH)2)

对同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全,如AgCl、AgBr、AgI.

第46页，共56页，2023年，2月20日，星期一例：在1mol·L-1CuSO4溶液中含有少量的Fe3+

杂质，pH值控制在什么范围才能除去

Fe3+?[使c(Fe3+)≤10-5mol·L-1]解：Fe(OH)3的Ksp=2.6×10-39

，

Cu(OH)2

的Ksp=5.6×10-20

Fe(OH)3Fe3++3OH–Ksp=c(Fe3+)c3(OH–)=2.6×10-39

第47页，共56页，2023年，2月20日，星期一pH=2.8pH>2.8第48页，共56页，2023年，2月20日，星期一Cu(OH)2Cu2++2OH–Ksp=c(Cu2+)c2(OH–)=5.6×10-20

pH=4.4

控制pH：2.8~4.4.第49页，共56页，2023年，2月20日，星期一水垢中的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。第50页，共56页，2023年，2月20日，星期一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+2H2O第51页，共56页，2023年，2月20日，星期一课堂练习1、下列说法中正确的是（）

A.不溶于水的物质溶解度为0B.绝对不溶解的物质是不存在的

C.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0D.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水2、下列各组离子，在水溶液中能以较高浓度大量共存的是（）①I－

ClO－

NO3－

H＋②K＋

NH4＋

HCO3－

OH－③SO42－

SO32-Cl－

OH－④Fe3+Cu2+SO42