《沉淀溶解平衡》参考课件

第3节沉淀溶解平衡知识铺垫必备知识正误判断1.固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系:2.溶解平衡状态:在一定温度下,固体溶质在水中形成

溶液时,溶液中溶质质量

的状态,该状态下,固体溶质

的速率和溶液中溶质分子

的速率达到相等,但溶解和结晶仍在进行。

3.浓度商Q与化学平衡常数K的关系①Q=K时,反应达到

状态。

②Q>K时,反应向

方向进行。

③Q<K时,反应向

方向进行。

0.01g1g10g饱和

保持不变

溶解

结晶平衡逆反应正反应知识铺垫必备知识正误判断一、沉淀溶解平衡与溶度积1.沉淀溶解平衡(1)定义。在一定条件下,难溶电解质溶于水形成饱和溶液,___________

的速率与

的速率相等的平衡状态。

(2)表示方法。如PbI2的沉淀溶解平衡可表示为

。

沉淀溶解离子沉淀知识铺垫必备知识正误判断(3)沉淀溶解平衡的特征。

不等于零

相等保持不变移动知识铺垫必备知识正误判断(4)沉淀溶解平衡的影响因素。

知识铺垫必备知识正误判断2.沉淀溶解平衡常数——溶度积(1)定义:在一定条件下,难溶物的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,其平衡常数叫作溶度积常数或溶度积,通常用Ksp表示。(2)表达式。对于沉淀溶解平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),溶度积Ksp=

。

(3)意义。溶度积(Ksp)反映了物质在水中的溶解能力。对于阴、阳离子个数比相同的电解质,Ksp的数值越

,电解质在水中的溶解能力越

。

(4)影响因素。Ksp只与

和

有关,与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。

大

强难溶电解质本身温度知识铺垫必备知识正误判断【微思考】溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀,而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化,这种认识对吗?

提示:不对。只要浓度商Q>Ksp,溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。知识铺垫必备知识正误判断二、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的溶解与生成(1)原理。通过改变条件使溶解平衡移动,最终使______________________

或

。

(2)判断。对于难溶电解质的溶解过程AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),其浓度商Q=

,通过比较Q和Ksp的相对大小,可以判断沉淀的溶解与生成。

①Q>Ksp时,溶液过饱和,有

,直至Q=Ksp,达到新的沉淀溶解平衡。

②Q=Ksp时,溶液饱和,沉淀溶解与生成处于

状态。

③Q<Ksp时,溶液未饱和,若加入过量难溶电解质,则会部分

,直至溶液饱和。

溶液中的离子转化为沉淀

沉淀转化为溶液中的离子

cm(An+)·cn(Bm-)沉淀析出

平衡

溶解知识铺垫必备知识正误判断(3)应用。①利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。②用来解释某些生活现象。如溶洞中石笋、钟乳石的形成,所涉及的化学反应有:

,

。

2.沉淀的转化(1)实质。实质是

。

(2)特点。一般地,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度

的沉淀。两种难溶物溶解度

,越容易转化。

沉淀溶解平衡的移动

更小

差别越大

知识铺垫必备知识正误判断(3)沉淀转化的应用。①除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等离子,常用FeS等难溶物作为沉淀剂,其中除去Cu2+的离子方程式为FeS(s)+Cu2+(aq)===CuS(s)+Fe2+(aq)。②硬水中的Mg(HCO3)2煮沸时分解为MgCO3,继续煮沸过程中,MgCO3转化为Mg(OH)2。③锅炉除水垢(主要成分为CaSO4):向锅炉中加入Na2CO3溶液,发生的反应为CaSO4+Na2CO3===CaCO3+Na2SO4,然后再加入盐酸,CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。④自然界中矿物的转化:原生铜的硫化物经氧化等作用转化为CuSO4溶液,然后利用ZnS、PbS等沉淀剂将Cu2+转化为更难溶的CuS沉淀,发生的反应为CuSO4+ZnS===CuS+ZnSO4,CuSO4+PbS===CuS+PbSO4。知识铺垫必备知识正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)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。(

)(2)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。(

)(3)BaSO4在相同物质的量浓度的硫酸钠和硫酸铝溶液中的溶解度相同。(

)(4)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。(

)(5)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。(

)(6)向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O固体,恢复到原来温度时,溶液中的Na+总数不变。

(

)××××√××探究一探究二探究三素养脉络随堂检测影响沉淀溶解平衡的因素问题探究1.向BaCO3固体饱和溶液中逐渐滴入盐酸有什么现象?试从平衡移动的角度分析。

2.除去溶液中的,选择钙盐还是钡盐?为什么?

探究一探究二探究三素养脉络随堂检测3.向澄清的PbI2饱和溶液中滴入KI溶液,有什么现象?试从平衡移动的角度分析。

提示:上层澄清溶液又生成黄色沉淀。PbI2饱和溶液中存在PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)平衡状态,滴入KI溶液,溶液中I-浓度增大。Q>Ksp,平衡逆向移动,因此又有PbI2黄色沉淀生成。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展1.已知沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),当条件改变时,对该沉淀溶解平衡的影响如下表。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.影响沉淀溶解平衡的因素(1)内因:溶质本身的性质。绝对不溶的物质是没有的;同是微溶物质,溶解度差别也很大;易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。(2)外因:①浓度。加水时平衡向溶解方向移动。②温度。升温时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的沉淀溶解平衡。③同离子效应。向平衡体系中加入相同的离子,使平衡向生成沉淀的方向移动。④其他。向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时,平衡向溶解的方向移动。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用典例1将Ca(OH)2加入蒸馏水中,一段时间后达到沉淀溶解平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列说法正确的是(

)A.恒温下向溶液中加CaO,溶液的pH升高B.给溶液加热,溶液的pH升高C.恒温时向溶液中加CaO后,溶液中的n(OH-)减小D.向溶液中加入少量的NaOH固体,Ca(OH)2固体的质量不变答案:C

解析:由于温度不变,故Ca(OH)2浓度不变,A错误;升温时,由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小,c(OH-)减小,故溶液pH降低,B错误;恒温时加入CaO后会消耗一部分水,导致溶剂减少,故n(OH-)减小,C正确;加入NaOH固体,溶解平衡左移,Ca(OH)2固体的质量增加,D错误。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练125℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着沉淀溶解平衡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-的浓度都增大B.溶度积常数Ksp增大C.沉淀溶解平衡向右移动D.溶液中Pb2+的浓度减小答案:D

解析:加入KI溶液时,溶液中I-的浓度增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动,因此溶液中Pb2+的浓度减小,但由于溶液的温度未发生改变,故PbI2的溶度积常数Ksp不变。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测溶度积的意义及应用问题探究同温条件下,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强,这种认识对吗?

提示:不对。对于同类型物质而言,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强,如Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),所以溶解度AgCl>AgBr>AgI;而对于不同类型的物质,则不能直接比较,如Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2·L-2,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11mol3·L-3,不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶,需要转化为溶解度进行比较。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展溶度积的应用及有关计算技巧(1)溶度积的应用。①利用溶度积判断沉淀的生成、溶解及转化。利用溶度积(Ksp)与浓度商(Q)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、溶解或转化。Q>Ksp,溶液中的离子生成沉淀,直至形成沉淀与沉淀溶解达到平衡状态。Q=Ksp,离子形成沉淀与沉淀溶解处于平衡状态。Q<Ksp,溶液中若有沉淀存在,则沉淀溶解,直至沉淀溶解与离子形成沉淀达到平衡状态。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测②判断沉淀的产生顺序。两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能会产生多种沉淀时,判断产生沉淀先后顺序的问题,均可利用溶度积的计算公式及浓度商与溶度积的关系加以判断。(2)溶度积的有关计算。①根据溶度积求溶液中离子的浓度。a.如Ksp=amol2·L-2的饱和AgCl溶液中:c平(Ag+)=mol·L-1。b.如某温度下AgCl的Ksp=amol2·L-2,在0.1mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c平(Ag+)=10amol·L-1。②利用Ksp计算难溶物质的溶解度。一定温度下,若已知难溶物质的Ksp,可以根据Ksp的表达式换算为该物质的物质的量浓度。由于溶液极稀,密度可视为水的密度,然后进一步计算出100g溶液中溶解的难溶物的质量,即为该物质的溶解度。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用典例2绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是(

)A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案:B解析:CdS在水中存在沉淀溶解平衡:CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq),电离出的S2-浓度与Cd2+浓度相同,A项正确;沉淀溶解平衡常数只与温度有关,温度相同,Ksp相同,所以m、p、n三点的Ksp相同,B项错误;在T1温度下,向m点的溶液中加入少量Na2S固体,S2-浓度增大,但由于Ksp不变,所以Cd2+浓度必然减小,因此溶液组成由m沿mpn线向p方向移动,C项正确;温度降低,CdS的Ksp减小,但S2-浓度与Cd2+浓度仍然相等,所以q点饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动,D项正确。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测规律方法(1)溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点,均表示不饱和溶液。(2)从图像上平衡点找到数据,根据Ksp的表达式计算得出Ksp的值。(3)比较溶液的Q与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。(4)涉及Q的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练2-1已知25℃时,AgCl的溶度积Ksp=1.8×10-10mol2·L-2。则下列说法正确的是(

)A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp变大B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c平(Ag+)=c平(Cl-)C.温度一定时,当AgCl溶液中c平(Ag+)·c平(Cl-)=Ksp时,此溶液中必有AgCl沉淀析出D.将AgCl加入到较浓的KI溶液中,部分AgCl转化为AgI,因为AgCl的溶解度大于AgI答案:D

解析:Ksp只与温度有关,A项不正确;B项混合后可能有Ag+或Cl-剩余,因此不一定有c平(Ag+)=c平(Cl-);C项Q=Ksp时可能恰好达到饱和状态,没有AgCl沉淀析出;D项符合沉淀转化的规律。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练2-2(双选)(2020湖北宜昌部分示范高中高二期中)在T

℃时,铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是(

)A.T

℃时,在Y点和Z点,Ag2CrO4的Ksp相等B.向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点C.图中a=×10-5D.T

℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8mol3·L-3探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案:CD

解析:一定温度下溶度积是常数,随温度变化,不随浓度变化,所以T

℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等,故A正确;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液,对应的点仍在曲线上,所以在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点,故B正确;探究一探究二探究三素养脉络随堂检测沉淀溶解平衡的应用问题探究难溶性钡盐转化的实验探究重晶石(主要成分为BaSO4)是制备钡的化合物的重要原料,由重晶石制备BaCl2的大致流程如图。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测1.由重晶石转化为BaCO3时,所加试剂a应是什么物质?该步转化为什么能够实现?

2.由BaCO3转化为BaCl2的过程中,所加入的试剂b应是什么试剂?操作②所指的是哪种具体操作?

提示:选用的是饱和Na2CO3溶液。由于存在平衡关系BaSO4(s)+Na2CO3(aq)BaCO3(s)+Na2SO4(aq),若要使BaSO4不断转化成BaCO3沉淀,应使溶液中c(Ba2+)·c()>Ksp(BaCO3)。虽然BaSO4溶液中Ba2+浓度很小,但可通过增大溶液中

的浓度来达到目的。提示:BaCO3+2HCl===BaCl2+CO2↑+H2O,所以试剂b为稀盐酸。从BaCl2溶液中获得BaCl2固体可采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤的操作。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展1.沉淀溶解的方法加入适当的试剂,当Q<Ksp时就会使沉淀溶解,常用的方法有:(1)酸碱溶解法:加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应,降低离子浓度,使平衡向溶解的方向移动,本法适用于溶解氢氧化物,弱酸或弱碱盐等难溶物质。(2)氧化还原溶解法:加入氧化剂或还原剂,通过发生氧化还原反应使难溶物的离子浓度降低,使平衡向溶解的方向移动,本法适用于具有较强氧化性或还原性的难溶物质。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.沉淀生成的方法欲使某物质析出沉淀,必须使溶液中离子的浓度商大于溶度积,即Q>Ksp,常用的方法有:(1)调节pH法:例如除去CuSO4溶液中的少量Fe3+,可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,调节pH至3~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测3.沉淀生成时沉淀剂的选择原则(1)使生成沉淀的反应进行得越完全越好(或沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能小)。(2)不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。【微点拨】加入沉淀剂,使Q>Ksp析出沉淀,这也是分离、除杂常用的方法(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生;其次是沉淀生成的反应进行得越完全越好。(2)不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去,即使加入了过量的沉淀剂,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,沉淀就达完全。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用典例3(2020山东德州高二期末)工业上通常以MnO2为原料制得MnCl2溶液,通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等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,下列分析正确的是(

)A.MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的KspB.除杂试剂MnS也可用FeS代替C.MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s)===CuS(s)+Mn2+(aq)D.整个过程中涉及的反应类型有复分解反应和氧化还原反应探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案:CD

解析:通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,属于沉淀的转化,由难溶的物质转化为更难溶的物质,故A错误;除杂试剂MnS如用FeS代替,会引入新的杂质,故B错误;沉淀转化的离子方程式为:Cu2+(aq)+MnS(s)===CuS(s)+Mn2+(aq),故C正确;以MnO2为原料发生反应制得的MnCl2溶液,Mn元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,沉淀的转化属于复分解反应,故D正确。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练3自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析一定正确的是(

)A.Ksp(PbS)<Ksp(CuS)B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2++S2-===CuS↓D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案:D

解析:沉淀转化一般遵循溶解度大的物质向溶解度小的物质转化的原则,所以PbS能慢慢转变为CuS说明CuS的溶解度小于PbS的,因为CuS和PbS的组成类型相同,则Ksp(PbS)>Ksp(CuS),A错误;原生铜的硫化物和铜蓝中都含有-2价的硫元素,因此二者都具有还原性,B错误;ZnS是难溶物,因此CuSO4与ZnS反应的离子方程式为Cu2++ZnS===CuS+Zn2+,C错误;原生铜的硫化物转化为CuSO4的过程中涉及氧化还原反应,难溶的ZnS或PbS转变为铜蓝(CuS)过程中涉及复分解反应,故D正确。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测探究一探究二探究三素养脉络随堂检测1.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,下列说法正确的是(

)A.AgCl的溶解度、Ksp均减小B.AgCl的溶解度、Ksp均不变C.AgCl的溶解度减小,Ksp不变D.AgCl的溶解度不变,Ksp减小答案:C

解析:向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中滴加盐酸,使溶液中的Cl-浓度增大,因同离子效应使AgCl溶解平衡逆向移动,故AgCl溶解度减小,但因Ksp只与温度有关,故Ksp保持不变,C项正确。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是(

)A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程B.