第21讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡（学生版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第21讲难溶电解质的沉淀溶解平衡1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡，能通过实验证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在，进一步发展粒子观、平衡观。2.理解外界因素对难溶电解质溶解平衡的影响。3.了解溶度积和离子积的关系，学会由此判断反应进行的方向。4.了解沉淀的生成、溶解与转化，能用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化，会应用沉淀的生成、溶解与转化。5.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。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>10g1～10g0.01～1g<0.01g2.难溶电解质的沉淀溶解平衡(1)沉淀溶解平衡的建立(2)沉淀溶解平衡的概念在一定温度下，当和的速率相等时，形成电解质的溶液，达到平衡状态，人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。(3)沉淀溶解平衡方程式以AgCl沉淀溶解平衡为例：AgCl(s)eq\o(,\s\up11(溶解),\s\do4(沉淀))Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。【易错警示】沉淀溶解平衡方程式中各物质要标明聚集状态。(4)沉淀溶解平衡的特征3．难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素(1)内因(决定因素)：难溶电解质本身的性质。(2)外因：温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。(3)实例分析已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，请分析当改变下列条件时，对该沉淀溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：条件改变移动方向c(Mg2＋)c(OH－)加少量水升温加MgCl2(s)加盐酸加NaOH(s)【易错警示】大多数电解质溶解度随温度的升高而增大，但也有例外，如Ca(OH)2，温度越高，溶解度越小。二、溶度积常数1．概念难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在，称为，简称溶度积，符号为Ksp。2．表达式AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)Ksp＝。如：Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)Ksp＝。3．影响因素溶度积Ksp只与的性质和有关。【易错警示】一般温度升高，Ksp增大，但Ca(OH)2相反。4．Ksp的意义反映了难溶电解质在水中的溶解能力。5．应用定量判断给定条件下有无沉淀生成。离子积(Q)：对于AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)任意时刻Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)。(1)Q>Ksp，溶液过饱和，有析出，直至溶液，达到新的平衡。(2)Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于。(3)Q<Ksp，溶液未饱和，无析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质直至溶液。【归纳总结】1Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。2对于同类型物质如AgCl、AgBr、AgI等，可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力，Ksp越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。3对于不同类型的物质，Ksp不能直接作为比较依据，而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度确定溶解能力的强弱。三、沉淀的生成和溶解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或某些离子的目的。(2)沉淀的方法①调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋转变为沉淀而除去。反应如下：。②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，即离子积时，生成沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。a．通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：。b．加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：。2．沉淀的溶解(1)沉淀溶解的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，Q<Ksp使平衡向的方向移动，就可以使沉淀溶解。(2)实验探究：Mg(OH)2沉淀溶解(3)沉淀溶解的方法①酸溶解法：用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，当加入盐酸后发生反应：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑，c(COeq\o\al(2－,3))，溶液中COeq\o\al(2－,3)与Ca2＋的离子积Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向的方向移动。②盐溶液溶解法：Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为。四、沉淀的转化1．沉淀转化的过程探究(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化实验操作实验现象有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀化学方程式NaCl＋AgNO3=AgCl＋KI2AgI＋Na2S实验结论：AgCl沉淀转化为AgI沉淀，AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀，说明溶解度由小到大的顺序为。理论分析：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)Ksp＝1.8×10－10AgI(s)Ag＋(aq)＋I－(aq)Ksp＝8.5×10－17由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl的溶解度小。当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，Q(AgI)＞Ksp(AgI)导致AgCl溶解、AgI生成，反应的离子方程式可表示为：I－(aq)＋AgCl(s)AgI(s)＋Cl－(aq)，K＝eq\f(cCl－,cI－)＝eq\f(cAg＋·cCl－,cAg＋·cI－)＝eq\f(1.8×10－10,8.5×10－17)≈2.1×106＞1×105。反应向正反应方向进行完全，即AgCl沉淀可转化为AgI沉淀。(2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化实验操作实验现象产生白色沉淀白色沉淀转化为红褐色沉淀化学方程式MgCl2＋2NaOH=3Mg(OH)2＋2FeCl3实验结论：Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度：。2．沉淀转化的实质与条件(1)实质：沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。(2)条件：两种沉淀的溶解度不同。一般溶解度小的沉淀转化为溶解度的沉淀容易实现，两者的溶解度差别，转化越。注意可以反向转化。3．沉淀转化的应用(1)锅炉除水垢(含有CaSO4)CaSO4(s)eq\o(→,\s\up7(Na2CO3溶液))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(加酸如盐酸))Ca2＋(aq)，反应的化学方程式为CaSO4＋Na2CO3=CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑。(2)自然界中矿物的转化原生铜的硫化物eq\o(→,\s\up7(氧化、淋滤))CuSO4溶液eq\o(→,\s\up7(渗透、遇闪锌矿ZnS和方铅矿PbS))铜蓝(CuS)，反应的化学方程式为CuSO4＋ZnS=CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbSCuS＋PbSO4。(3)工业废水处理工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2＋的离子方程式：FeS(s)＋Hg2＋(aq)HgS(s)＋Fe2＋(aq)。(4)水垢的形成硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，形成的原因(用化学方程式表示)：Mg(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓＋H2O＋CO2↑，Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋H2O＋CO2↑，MgCO3＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑。说明Mg(OH)2比MgCO3难溶。五、难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析1．曲线型图像第一步：明确图像中纵、横坐标的含义纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。第二步：理解图像中线上点、线外点的含义(1)以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Q＝Ksp。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为过饱和溶液，此时Q＞Ksp。(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Q＜Ksp。2．对数型图像解题时要理解pH、pOH、pC的含义，以及图像横坐标、纵坐标代表的含义，通过曲线的变化趋势，找到图像与已学化学知识间的联系。(1)pH(或pOH)—pC图横坐标：将溶液中c(H＋)取负对数，即pH＝－lgc(H＋)，反映到图像中是c(H＋)越大，则pH越小，pOH则相反。纵坐标：将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数，即pC＝－lgc(A)，反映到图像中是c(A－)越大，则pC越小。例如：常温下，几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。①直线上的任意一点都达到溶解平衡，②由图像可得Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、Mg2＋完全沉淀的pH分别为4、4.8、8.3、11.2。(2)pC—pC图纵横坐标均为一定温度下，溶解平衡粒子浓度的负对数。例如：已知p(Ba2＋)＝－lgc(Ba2＋)，p(酸根离子)＝－lgc(酸根离子)，酸根离子为SOeq\o\al(2－,4)或COeq\o\al(2－,3)。某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示，①直线上的任意一点都达到溶解平衡，②p(Ba2＋)＝a时，即c(Ba2＋)＝10－amol·L－1时，p(SOeq\o\al(2－,4))>p(COeq\o\al(2－,3))，从而可知Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)；M点在BaCO3平衡曲线上方，p(Ba2＋)、p(COeq\o\al(2－,3))均大于平衡值，此时溶液中c(Ba2＋)、c(COeq\o\al(2－,3))均小于平衡线上的值，故不能生成BaCO3沉淀；M点在BaSO4平衡曲线下方，p(SOeq\o\al(2－,4))、p(Ba2＋)小于平衡值，此时溶液中c(Ba2＋)、c(SOeq\o\al(2－,4))均大于平衡线上的值，故能生成BaSO4沉淀。此类图像沉淀溶解平衡直线，直线上任意一点都表示饱和溶液，直线上方或下方的任一点则表示不饱和溶液或过饱和溶液。3．沉淀溶解平衡滴定曲线沉淀溶解平衡滴定曲线，一般横坐标为滴加溶液的体积；纵坐标为随溶液体积增加，相应离子浓度的变化。突跃点表示恰好完全反应，曲线上的点都处于沉淀溶解平衡状态。利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。已知：pAg＝－lgc(Ag＋)，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，如图是向10mLAgNO3溶液中逐滴加入0.1mol·L－1的NaCl溶液时，溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位：mL)变化的图像。[提示：Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]①由于：Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，b线为AgNO3溶液中逐滴加入0.1mol·L－1的NaCl溶液时，溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位：mL)变化的图像。a线则为相同实验条件下，把0.1mol·L－1的NaCl换成0.1mol·L－1NaI的滴定图像。②同理滴加NaI滴定终点的pAg值大于6。考点01外界条件对沉淀溶解平衡的影响【例1】有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是（）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沉淀的溶解度不变D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl的沉淀溶解平衡不移动【变式1-1】下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是（）A．Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度B．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的溶解度和Ksp均增大C．在氯化银沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钠固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀D．在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，溶解平衡不移动【变式1-2】欲使沉淀溶解平衡向右移动，可采用的方法是A．增大溶液的pH B．加入固体C．加入固体 D．加入适量无水乙醇考点02溶度积及应用【例2】下列说法正确的是A．溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积B．溶度积常数是不受任何条件影响的常数，简称溶度积C．可用离子积Qc与溶度积Ksp的比较来判断沉淀溶解平衡进行的方向D．所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的【变式2-1】常温下三种难溶电解质的溶度积如表所示：则表中难溶盐的饱和溶液中，Ag+的物质的量浓度大小顺序正确的是物质名称氯化银碘化银溴化银溶度积1.8×10﹣101.5×10﹣167.7×10﹣13A．AgCl＞AgI＞AgBr B．AgBr＞AgI＞AgClC．AgBr＞AgCl＞AgI D．AgCl＞AgBr＞AgI【变式2-2】常温下，Ksp(ZnS)=1.6×10-24，Ksp(FeS)=6.4×10-18，其中FeS为黑色晶体，ZnS是一种白色颜料的组成成分。下列说法不正确的是A．向FeS悬浊液中通入少量HCl，Ksp(FeS)不变B．向物质的量浓度相等的FeCl2和ZnCl2混合液中滴加Na2S溶液，先产生白色沉淀C．在ZnS的饱和溶液中，加入FeCl2溶液，可能产生FeS沉淀D．常温下，反应FeS(s)+Zn2+(aq)⇌ZnS(s)+Fe2+(aq)的平衡常数K=4.0×10-6考点03沉淀的生成与转化【例3】已知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=1.0×10-16，Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。下列说法中正确的是A．由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，所以AgI可以转化为AgClB．向Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4，溶解平衡逆向移动，所以Ag2CrO4的Ksp减小C．由于Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl)，所以沉淀AgCl容易转化为沉淀Ag2CrO4D．常温下，AgCl饱和溶液中加入NaI，若要使溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必不低于0.75×10-11mol·L-1【变式3-1】已知：25℃时，PbS、CuS、HgS的溶度积分别为8.0×10-28、6.3×10-36、1.6×10-52。下列说法正确的是（

）A．可溶性硫化物可作处理含题述金属离子的沉淀剂B．在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液，会生成PbS沉淀C．在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加Na2S溶液，当溶液中c(S2-)=0.001mol•L-1时，三种金属离子不能都完全沉淀D．向含Pb2+、Cu2+、Hg2+均为0.010mol•L-1的溶液中通入H2S气体，产生沉淀的顺序依次为PbS、CuS、HgS【变式3-2】25℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表：物质AgClAgBrAgIAg2S颜色白淡黄黄黑Ksp1.8×10-105.4×10-138.5×10-171.8×10-50下列叙述中不正确的是A．在5mL1.8×10-6mol·L-1NaCl溶液中，加入1滴(20滴约为1mL)1×10-3mol·L-1AgNO3溶液，有AgCl沉淀生成B．向AgCl的白色悬浊液中加入0.1mol·L-1Na2S溶液，有黑色沉淀产生C．25℃，AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶解度不相同D．AgCl(s)+Br-(aq)⇌AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数约为333考点04沉淀溶解平衡图像分析【例4】25℃时，M(OH)2在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是A．25℃时，M(OH)2的溶度积常数Ksp为1x10-8B．向饱和M(OH)2溶液中加入NaOH固体不能使溶液由Z点变为X点C．25℃时，M(OH)2在水中的溶度积和溶解度比其在KOH溶液中的大D．升高温度，可使溶液由Y点变为X点【变式4-1】t℃时，Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是A．t℃时，Ag2CrO4的Ksp=1×10﹣8 B．d点有Ag2CrO4沉淀生成C．a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp D．加入AgNO3可使溶液由b点变成c点【变式4-2】t℃时，已知在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是A．t℃时，的B．图中a、c两点对应的溶液都是饱和溶液，b、d两点对应的溶液都是不饱和溶液C．向c点的溶液中加入少量NaI固体，有固体析出D．c点的溶液恒温蒸发部分水，可变到a点1．下列说法中，正确的是A．难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，保持温度不变增加难溶电解质的量，平衡向溶解方向移动B．难溶电解质都是弱电解质C．在白色ZnS沉淀上滴加溶液，沉淀变黑，说明CuS比ZnS更难溶于水D．AgCl在水中的溶解度与在饱和NaCl溶液中的溶解度相同2．一定温度下，在氢氧化钡的悬浊液中，存在氢氧化钡固体与其电离的离子间的溶解平衡关系：Ba(OH)2(固体)Ba2+＋2OH－。向此种悬浊液中加入少量的氧化钡粉末，下列叙述正确的是：A．溶液中氢氧根离子浓度增大 B．溶液中钡离子浓度减少C．溶液中钡离子数目减小 D．pH减小3．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（

）A．BaSO4属于难溶物，它在水中完全不能溶解B．沉淀溶解达到平衡时，沉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4．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是A．平衡时沉淀生成和溶解的速率都等于零B．难溶于水，溶液中不存在和C．向沉淀溶解平衡体系中加入固体，的不变D．升高温度，的溶解度不变5．25℃时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡：PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入KI溶液，下列说法正确的是A．溶液中Pb2＋和I－浓度都增大 B．溶度积常数Ksp增大C．沉淀溶解平衡向左移动 D．溶液中Pb2＋浓度增大6．25℃时，5种银盐的溶度积常数()如表所示：物质溶度积常数()下列说法正确的是A．氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大B．将硫酸银溶解于水形成饱和溶液后，向其中加入少量硫化钠溶液，不可能得到黑色沉淀C．在的溶液中加入1滴(约20滴)的溶液(忽略溶液体积变化)，不能观察到白色沉淀D．将足量浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中，有少量白色固体生成7．向浓度均为0.010mol/L的Na2CrO4、NaBr和NaCl的混合溶液中逐滴加入0.010mol/L的AgNO3溶液[已知Ksp(AgCl)=1.77×10-10mol2·L-2，Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12mol3·L-3，Ksp(AgBr)=5.35×10-13mol2·L-2，Ag2CrO4显砖红色]。下列叙述正确的是（

）A．原溶液中n(Na+)=0.040molB．Na2CrO4可用作AgNO3溶液滴定Cl-或Br-的指示剂C．生成沉淀的先后顺序是AgBr→Ag2CrO4→AgClD．出现Ag2CrO4沉淀时，溶液中c(Cl-):c(Br-)=117:5358．已知25℃时，饱和溶液中存在沉淀溶解平衡，，下列有关的溶度积和沉淀溶解平衡的叙述正确的是A．25℃时，向的溶液中加入固体，增大B．向该饱和溶液中加入固体，的溶度积增大C．向该饱和溶液中加入固体