人教版高中化学选修4：化学反应原理 　难溶电解质的溶解平衡-“江南联赛”一等奖

第四节难溶电解质的溶解平衡第一页，共五十九页。溶解度与溶解性的关系：20℃10易溶可溶1微溶0.01难溶S/g可难难难难难难微微微易易根据溶解度判断电解质的溶解性第二页，共五十九页。我国最古老溶洞之一—兴隆溶洞第三页，共五十九页。探究难溶电解质在水中的溶解情况【演示实验】向盛有3mL一定物质的量浓度AgNO3溶液的试管中加入3mL相同浓度的NaCl溶液。Ag++Cl-=AgCl↓溶液中是否含有Ag+和Cl-？

方程式中打“=”，Ag+和Cl-的反应真的进行到底了吗？

第四页，共五十九页。小组讨论：Ag+或Cl-的检验方法有几种？第五页，共五十九页。【继续试验】

静置，取上层清液，滴KI溶液

现象：产生黄色沉淀

结论：溶液中依然有Ag+、Cl-存在

第六页，共五十九页。第七页，共五十九页。在一定条件下，难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，溶液中各离子的浓度保持不变的状态。（沉淀溶解平衡）1.溶解平衡的概念：2.特征：等——v(溶解)=v(沉淀)动——动态平衡，v溶解=v沉淀≠0定——达到平衡时，溶液中离子浓度不再改变变——当外界条件改变，溶解平衡将发生移动逆、等、动、定、变。逆——溶解与沉淀互为可逆第八页，共五十九页。3.影响难溶电解质溶解平衡的因素：a.绝对不溶的电解质是没有的。b.同是难溶电解质，溶解度差别也很大。c.易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。①内因：电解质本身的性质第九页，共五十九页。②外因：a.浓度:加水，平衡向溶解方向移动。b.温度:升温，多数平衡向溶解方向移动。c.同离子效应:加入含有相同离子电解质，平衡向沉淀的方向移动。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AgNO3(s)右移增大增大右移不变不变不移动不变不变左移增大减小左移减小增大

AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)第十页，共五十九页。1)下列说法中正确的是（）A.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水B.绝对不溶解的物质是不存在的C.任何溶液都存在溶解平衡D.某粒子被沉淀完全是指该粒子在溶液中的浓度小于1×10-5mol/LBDB2)下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（）A.开始时，溶液中各离子浓度相等B.平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等C.平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变D.平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解第十一页，共五十九页。二、溶度积（Ksp）1、难溶电解质的溶度积常数的含义2、难溶电解质的溶度积常数用Ksp表示。

一定温度下，当溶解与沉淀速度相等时，饱和溶液达到溶解平衡状态，此时离子浓度幂的乘积为一常数，该常数称为难溶电解质的溶度积常数，简称溶度积。通式：AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)

则Ksp（AnBm）=C(Am+)n.C(Bn-)m

第十二页，共五十九页。Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-

Ksp=c(Mg2+)c2(OH-)

=5.6×10-1225℃溶解度：AgCl>AgBr>AgI对于同类型难溶电解质,一定温度下,Ksp越大,越易溶解不同类型电解质，不能通过Ksp比较，必须通过计算才能得出结论溶解度：Mg(OH)2>AgCl第十三页，共五十九页。3、影响溶度积的因素A.内因：难溶电解质的本性。B.外因：一般随温度升高略微增大。在一定温度下Ksp

是一个定值。右移增大增大右移不变不变不移动不变不变左移增大减小左移减小增大

AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)第十四页，共五十九页。Qc=[Am+]n[Bn-]m，Qc称为离子积，其表达式中离子浓度是任意时刻的4、判断沉淀生成与否的原则——溶度积规则a、Qc

>Ksp时，沉淀从溶液中析出，溶液过饱和b、Qc

=Ksp时，沉淀与溶解处于平衡状态c、Qc

<Ksp时，溶液不饱和，若加入过量难溶电解质，难溶电解质会溶解第十五页，共五十九页。作业：基础巩固：1、2、3、4、5、6、8、12、13第十六页，共五十九页。感谢您的聆听！第十七页，共五十九页。例1:已知Ksp，Ca(OH)2=5.5×10-6,则其饱和溶液的pH值是多少？解：设饱和Ca(OH)2溶液的浓度为c(mol/L),则：Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)平衡时c2cKsp=c×(2c)2=4c3=5.5×10-6c=1.1×10-2即c(OH-)=2.2×10-2mol/Lc(H+)=10-14/2.2×10-2=4.5×10-13mol/LpH=125、Ksp的计算(1)离子浓度的计算第十八页，共五十九页。二、溶度积Ksp例1:在100mL0.01mol/LKCl溶液中，加入1mL0.01mol/LAgNO3溶液，下列说法正确的是(Ksp，AgCl=1.8×10-10)(设溶液的体积可以相加)()A.有AgCl沉淀析出B.无AgCl沉淀C.无法确定D.有沉淀但不是AgClAc(Cl-)=(0.01×0.1)÷0.101=9.9×10-3mol/Lc(Ag+)=(0.01×0.001)÷0.101=9.9×10-5mol/LQC=9.9×10-3×9.9×10-5=9.8×10-7>Ksp(2)沉淀生成的判断第十九页，共五十九页。例2:已知25℃时，电离常数Ka(HF)=3.6×10-4，溶度积常数Ksp,CaF2=1.46×10-10。现向1L0.2mol・L-1HF溶液中加入1L

0.2mol・L-1CaCl2溶液，则下列说法中正确的是(

)A．25℃时，0.1mol・L-1HF溶液中pH=1B．Ksp,CaF2随温度和浓度的变化而变化C．该体系中Ksp,CaF2=

1/Ka(HF)D．该体系中有CaF2沉淀产生由于HF是弱电解质,混合溶液中F-要根据电离常数进行计算.

混合后溶液：c(CaCl2)=0.1mol/Lc(HF)=0.1mol/L

c(Ca2+)=0.1mol/Lc(H+)·c(F-)/c(HF)=3.6×10-4mol/L

由于c(H+)=c(F-),c(HF)≈0.1mol/L

c(F-)=0.006mol/L

c2(F-)×c(Ca2+)＝0.006×0.006×0.1＝3.6×10-6>1.46×10-10

因此析出沉淀.

二、溶度积KspD第二十页，共五十九页。(3)混合溶液沉淀顺序的判断二、溶度积Ksp解：Ca(OH)2,Ksp=[Ca2+][OH-]2=5.5×10-6

[OH-]=(Ksp/[Ca2+])1/2=(5.5×10-6/0.010)1/2=0.023mol/LpH=12.4Mg(OH)2,Ksp=[Mg2+][OH-]2=1.1×10-11

[OH-]=(Ksp/[Mg2+])1/2=(1.1×10-11/0.050)1/2

=1.5×10-5mol/LpH=9.2通过控制OH-的浓度，可以先使Mg(OH)2沉淀。例1:海水中Mg2+:0.050mol/L;Ca2+:0.010mol/L.固体NaOH加入时，沉淀次序和每种沉淀开始时的[OH-]?Ksp,Ca(OH)2=5.5×10-6

Ksp,Mg(OH)2=1.1×10-11

第二十一页，共五十九页。二、溶度积KspForAgCl,Ksp=[Ag+][Cl–]=1.76×10–10

[Ag+]=(Ksp,AgCl/[Cl–])=(1.76×10–10/0.010)=1.76×10–8mol/LForAgI,Ksp=[Ag+][I–]=8.49×10–17

[Ag+]=(Ksp,AgI/[I–])=(8.49×10–17/0.010)=8.49×10–15mol/L例2:在Cl–和I–均为0.010mol/L的溶液中，加入AgNO3，能否分步沉淀？开始沉淀的[Ag+]？(假设体积不变)I–先沉淀，当Cl–开始沉淀时，[I–]=(Ksp,AgI/[Ag+])=(8.49×10–17/1.76×10–8)=4.82×10–9mol/L

说明I–已沉淀完全。Ksp,AgCl=1.76×10–10Ksp,AgI=8.49×10–17

第二十二页，共五十九页。例:若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10mol/L,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?(Ksp,Fe(OH)3=4×10-39Ksp,Mg(OH)2=1.8×10-11)pH=3.2解:Fe(OH)3Fe3++3OH-Fe3+沉淀完全时的[OH-]为:二、溶度积KspMg2+开始沉淀的[OH-]为:pH=9.1Ksp,Mg(OH)2=1.8×10-11(4)混合溶液离子沉淀分离的判断第二十三页，共五十九页。三、沉淀反应的应用1.沉淀的生成1)应用:生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。②调pH例：氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH至7~8Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+①加沉淀剂：例粗盐的提纯Cu2++S2-=CuS↓Hg2++S2-=HgS↓2)方法:沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂例：氯化镁中混有氯化铁例2:已知某温度下Ksp,CaF2=5.3×10-9，在F-的浓度为3.0mol/L的溶液中Ca2+可能的最高浓度是多少？第二十四页，共五十九页。三、沉淀反应的应用例：减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2+，还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+等其他金属离子。第二十五页，共五十九页。离子离子半径(pm)开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe2+747.69.7Fe3+642.73.7Al3+503.84.7Mn2+808.39.8Ca2+99－－⑴写出浸出过程中主要反应的化学方程式

，氧化过程中主要反应的离子方程式_____________________________。⑵在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至

。2Fe2++MnO2+4H+＝2Fe3++Mn2++2H2O4.7～8.3SO2+MnO2＝MnSO4三、沉淀反应的应用第二十六页，共五十九页。三、沉淀反应的应用思考与交流1、如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钡盐还是钙盐？为什么？加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42-沉淀更完全2、以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可从哪些方面考虑？是否可能使要除去的离子通过沉淀反应全部除去？说明原因。从溶解度方面可判断沉淀能否生成；不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去，因为不溶是相对的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。第二十七页，共五十九页。应用：分析难溶于水的盐能溶于酸/盐中三、沉淀反应的应用例：CaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq)HCO3-+H++H+H2CO3H2O+CO2↑除酸外，某些盐溶液也可用来溶解沉淀。2.沉淀的溶解如：BaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于盐酸。第二十八页，共五十九页。三、沉淀反应的应用试管编号①②③对应试剂少许Mg(OH)2少许Mg(OH)2少许Mg(OH)2滴加试剂2ml蒸馏水，滴加酚酞溶液2ml盐酸3ml饱和NH4Cl溶液

现象固体无明显溶解现象，溶液变浅红迅速溶解逐渐溶解Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMg(OH)2+2NH4Cl=MgCl2+2NH3·H2O实验3-3：分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、酸、盐，根据实验现象，得出结论。第二十九页，共五十九页。三、沉淀反应的应用在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：

Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)加入盐酸时，H+中和OH-，使c(OH-)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。

加入NH4Cl时，NH4+与OH-结合，生成弱电解质NH3·H2O且NH4+水解使溶液呈酸性，H+与OH-反应，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。【解释】第三十页，共五十九页。[实验3-4]步骤1mLNaCl和10滴AgNO3溶混合(均为0.1mol／L)向所得固液混合物中滴加10滴0.1mol／LKI溶液向新得固液混合物中滴加10滴0.1mol／LNa2S溶液现象有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色黄色沉淀转化为黑色AgClAgIAg2S三、沉淀反应的应用第三十一页，共五十九页。步骤1mLNa2S和10滴AgNO3溶液混合向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液向新得固液混合物中滴加10滴NaCl溶现象有黑色沉淀析出黑色沉淀没变化黑色沉淀没变化逆向进行，有何现象？三、沉淀反应的应用KI=I-+K+AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)+AgI(s)AgCl(s)+I-AgI(s)+Cl-第三十二页，共五十九页。物质溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16三、沉淀反应的应用结论:a.沉淀一般从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。两沉淀的溶解度差别越大，转化越容易应用:沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。b.沉淀可以从溶解度小的向溶解度大的方向转化，但是一般较难实现。例：实验3-53Mg(OH)2+2FeCl3=2Fe(OH)3↓+3MgCl2第三十三页，共五十九页。三、沉淀反应的应用化学法除锅炉水垢的流程图水垢成分CaCO3

Mg(OH)2CaSO4

用饱和Na2CO3溶液浸泡数天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式盐酸除去水垢应用1：CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O第三十四页，共五十九页。应用2：一些自然现象的解释三、沉淀反应的应用第三十五页，共五十九页。三、沉淀反应的应用CaCO3Ca2++CO32-+H2O+CO22HCO3-自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。第三十六页，共五十九页。1.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是（）A.具有吸附性B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同C.溶解度大于CuS、PbS、CdSD.溶解度小于CuS、PbS、CdSC三、沉淀反应的应用第三十七页，共五十九页。三、沉淀反应的应用2.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”?请用沉淀溶解平衡原理解释。

由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.9～1.5)，如果服下BaCO3，胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-浓度降低，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。

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”。BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：BaSO4Ba2++SO42-

s=2.4×10-4BaCO3Ba2=+CO32-

s=2.2×10-3第三十八页，共五十九页。1、下列实验方案能达到目的的是()A．除去Fe粉中混有的I2：加热使I2升华B．除去NaCl固体中混有的MgCl2：加入KOH溶液后过滤，滤液蒸发结晶C．除去碳酸钠中混有的碳酸氢钠：加入过量的氢氧化钠溶液，蒸发结晶D．除去氢氧化镁中混有的氢氧化钙：放入水中搅拌成浆状后，加入足量氯化镁溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤D三、沉淀反应的应用第三十九页，共五十九页。2、某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。下列说法正确的是()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C．d点无BaSO4沉淀生成D．a点对应的Ksp大于c点对应的KspC三、沉淀反应的应用第四十页，共五十九页。2、下列说法正确的是()A．根据Ksp(AgCl)=1.77×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12，可以推知AgCl的溶解度比Ag2CrO4的溶解度大B．0.1mol/L的ZnCl2溶液中通入足量硫化氢气体，最终得不到ZnS沉淀，此时溶液中c(Zn2+)·c(S2-)＜Ksp(ZnS)C．向硫酸钡沉淀中加入碳酸钠溶液，沉淀发生转化，据此可推知碳酸钡的Ksp比硫酸钡的小D．AgCl在10mL0.01mol/L的KCl溶液中比在20mL0.05mol/L的AgNO3溶液中溶解的质量少B三、沉淀反应的应用第四十一页，共五十九页。ThankYou！第四十二页，共五十九页。

Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)H2O(l) ZnCO3(s)Zn2+(aq)+CO32-(aq) ZnCO3+2H+

=Zn2++H2O+CO2

H+补充:沉淀的溶解1)通过加入酸，生成弱电解质，可以使得难溶氢氧化物和碳酸盐等难溶电解质溶解。第四十三页，共五十九页。2)通过沉淀的转化，将沉淀转化为可以用酸溶解的物质3)氧化还原反应CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)3CuS+8HNO3=3S+2NO↑+4H2O+3Cu(NO3)24)生成络合离子AgCl

(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

AgCl+2NH3=Ag(NH3)2++Cl-第四十四页，共五十九页。一定温度下，不能再溶解某种溶质的溶液叫该溶质的饱和溶液。还能继续溶解某种溶质的溶液叫该溶质的不饱和溶液。溶解性是指：一种物质溶解在另一种物质中的能力。溶解性是物质的物理性质。固体物质的溶解度定义：在一定温度下，某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。任何物质的溶解是有条件的，在一定的条件下某物质的溶解量一般是有限的。第四十五页，共五十九页。在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸现象:NaCl饱和溶液中有固体析出实验探究解释:在NaCl的饱和溶液中，存在溶解平衡NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)加浓盐酸会使c(Cl-)增加,平衡向左移动,因而有NaCl晶体析出.难溶电解质在水中存在溶解平衡？饱和易溶电解质溶液中存在溶解平衡。不饱和易溶电解质溶液中存在溶解平衡?第四十六页，共五十九页。【小结】：沉淀的生成、溶解、转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程，其基本依据主要有：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。③加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或

气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。二、沉淀反应的应用第四十七页，共五十九页。例3:在1L含1.0×10-3mol/L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=1.1×10-10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。二、溶度积Ksp第四十八页，共五十九页。二、溶度积KspForAgCl,[Ag+]=(Ksp,AgCl/[Cl–])=(1.76×10–10/0.01)=1.76×10–8mol/LForAg2CrO4,[Ag+]=(Ksp,Ag2CrO4/[CrO42-])0.5=(1.12×10–12/0.010)0.5=

1.06×10–5mol/L若改为：用AgNO3溶液来沉淀Cl–和CrO42－（浓度均为0.010mol/L)，开始沉淀时所需[Ag+]分别是：Ksp,AgCl=1.76×10–10Ksp,Ag2CrO4=1.12×10–12

第四十九页，共五十九页。例:若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10mol/L,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?(Ksp,Fe(OH)3=4×10-38Ksp,Mg(OH)2=1.8×10-11)二、溶度积Ksp(4)混合溶液离子沉淀分离的判断第五十页，共五十九页。要使工业废水中的Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4,PbCO3,PbS溶解度/g1.03×10－4,1.81×10－7,1.84×10－14由上述数据可知，沉淀剂最好选用 ()。A．硫化物 B．硫酸盐C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可A第五十一页，共五十九页。已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20、Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Cu2＋和Fe3＋完全以氢氧化物沉淀时的pH分别为：6.7和3.2。现在向pH＝0、浓度均为0.04mol·L－1的Cu2＋、Fe3＋溶液中加入某一固体，以中和H＋调节pH(设溶液体积不变)，该过程中Cu2＋、Fe3＋的浓度与pH关系正确的是 （）B第五十二页，共五十九页。20℃时，已知下列物质的Ksp，试回答下列问题化学式AgClAgBrAgIAg2SAg2CrO4颜色白色浅黄色黄色黑色红色Ksp1.77×10－105.4×10－138.3×10－172.0×10－481.12×10－12(1)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，C（Br—)/c（Cl—）＝________。(2)测定水体中氯化物的含量，常用标准硝酸银溶液进行滴定，滴定时，应加入的指示剂是________。A．KBr B．KIC．K2S D．K2CrO4(3)现测得某混合溶液中CrO4和Cl－的浓度均为0.010mol·L－1，当慢慢向其中滴入AgNO3溶液时，先生成沉淀的离子是________，当第二种离子开始沉淀时，第一种离子的浓度为________