沉淀溶解平衡课件高二化学人教版选择性必修1

3.4沉淀溶解平衡【学习目标】1.认识难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡,并能通过实验证明。2.通过实验了解沉淀的生成、溶解与转化，并能应用化学平衡移动原理解释。3.学会通过比较Q与Ksp的大小判断难溶电解质的沉淀与溶解，学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。电子医用金属在电子、医用金属、珠宝等行业，都需要用到银材料，生产废水中含有的银离子，属于重金属污染，这些生产废水未经处理如果排入了河流中会怎样？珠宝【情景导入】【资料】

白鲢鲤鱼蝌蚪48小时约3.0×10-7

mol/L约1.7×10-7mol/L约1.0×10-7mol/L银离子对几种水生动物的半致死浓度资料显示，浓度约10-7mol/L的银离子，经过48小时，就可以导致水体中,一半的白鲢、鲤鱼、蝌蚪死亡，属于剧毒。工业废水中的银离子需要除去后才能排放。化学是如何解决这一问题的呢？

【思考】现用1mL0.010mol/LAgNO3溶液模拟工业废水，加入1mL0.012mol/L的NaCl溶液，充分反应。

请问溶液中还有Ag+和Cl-吗？【实验证实

】向AgNO3与NaCl完全反应后的溶液中加入Na2S溶液，观察现象。【结论

】不存在绝对不溶解的电解质，难溶电解质也存在微量的溶解。AgCl(s)

⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)

Ag++Cl-=AgCl↓即使Cl-过量，溶液中依然有Ag+。化学式溶解度/gAgCl1.5×10-4AgNO3211AgBr8.4×10-6Ag2SO40.786Ag2S1.3×10-16BaCl235.7Ba(OH)23.89BaSO43.1×10-4Ca(OH)20.160CaSO40.202Mg(OH)26.9×10-4Fe(OH)33×10-9通过观察表格中的数据，我们发现，表格中的物质都可以在水中溶解，但是不同的电解质在水中的溶解度差别很大。如AgCl的溶解度只有1.5×10-4克,而AgNO3的溶解度是211克。p79【思考与讨论】10g1g0.01g易溶可溶微溶难溶0.1g一、难溶电解质的溶解平衡

【思考】物质中是否存在溶解与沉淀的可逆过程？

溶解

AgCl(s)Ag＋(aq)+Cl－(aq)

沉淀【思考与交流】下图是向10ml蒸馏水中加入1g碳酸钙（溶解度5.3×10-4g）后溶液电导率变化，当电导率不变时，再向其中加入10ml蒸馏水，再次观察电导率的变化。（1）将CaCO3加入水中，溶液的电导率增大，说明什么？（2）一段时间后，电导率为什么保持不变？（3）在e点加入10ml蒸馏水，电导率为什么先减小后增大？一段时间后为什么又保持不变？电导率不变时，CaCO3的溶解停止了吗？（4）在每次加入10ml蒸馏水后，为什么重复出现上述现象？

CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq)

解释：每次加水之后，碳酸钙又会溶解，溶液经过了饱和→不饱和→饱和的过程，相同温度下，同种物质的饱和溶液，浓度相等。一、难溶电解质的溶解平衡

在一定条件下，难溶电解质溶于水，当沉淀溶解速率与沉淀生成速率相等时，形成溶质的饱和溶液，达到平衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡逆、动、等、定、变1.定义：2.溶解平衡方程式：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)4.特征：3.建立：v溶解〉v沉淀，固体溶解；v溶解

=v沉淀，溶解平衡；v溶解くv沉淀，析出晶体。氯化银浊液中存在平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)（吸热），若改变下列条件，对其平衡有何影响？移动方向C(Ag+)C(Cl-)

升温

加水加AgCl(s)

加NaCl(s)加NaI(s)右右左不移动增大增大

不变增大减小5.影响溶解平衡的因素遵循勒夏特列原理

不变

不变右减小增大

不变5.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。①内因：电解质本身的性质②外因：b.浓度：加水，平衡向溶解方向移动。a.温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。d.离子发生反应，平衡向溶解的方向移动。c.同离子效应，平衡向生成沉淀的方向移动。1.书写CaCO3、Mg(OH)2溶解平衡的表达式。练习2.已知温度越高,AgI在水中的溶解度越大。现向含有AgI固体的AgI饱和溶液中分别进行如下操作,有关离子浓度的变化情况如下:(1)若加热,则c(I-)

(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。(2)若加少量水,则c(I-)

。(3)若加入AgNO3固体,则c(I-)

。(4)若加更多的AgI固体,则c(Ag+)

。

增大不变减小不变【练习3】下列说法中,正确的是（）

A.饱和石灰水中加入一定量生石灰,温度明显升高,所得溶液的pH会增大

B.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡会向左移动,AgCl的溶解度变小

C.AgCl悬浊液中加水,平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)向溶解方向移动，离子浓度增大D.硬水含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-

、SO42-,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+B

1mL

0.012mol/L的NaCl溶液与1mL

0.010mol/LAgNO3溶液充分反应后，溶液中剩余Ag+的浓度是多少？【思考】二、溶度积常数1.定义在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离

子浓度幂之积为一常数，叫做溶度积常数，简称溶度积，

用Ksp表示。2.表达式Ksp＝[c(Mn＋)]m·[c(Am—)]n练习：写出Mg(OH)2、Ag2CrO4的溶解平衡方程式的溶度积常数表达式。MmAn(s)mMn+(aq)+nAm－(aq)

【例1】氯化银在25℃时溶解度为0.000192g，求它的溶度积常数。解：因为AgCl饱和溶液极稀，可以认为1gH2O的体积和质量与1mLAgCl溶液体积和质量相同，所以在lLAgCl饱和溶液中含有AgCl0.00192g，溶解的AgCl完全电离，故：c(Ag+)=c(Cl-)＝0.00192g/143.4g·mol-1

＝1.34×10-5mol·L-1

KSP(AgCl)＝c(Ag+)·c(Cl-)=(1.34×l0-5)2＝1.8×10-10

结论：容度积和溶解度都可以表示物质的溶解性，两者可以互相换算。换算时都需要先求出物质的量浓度。【例2】已知Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5,Ksp(Ag2S)=6.3×10-50,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=5.4×10-13。在上述各银盐饱和溶液中,c(Ag+)由大到小的顺序为(

)。A.Ag2SO4>AgCl>Ag2S>AgBrB.Ag2SO4>Ag2S>AgCl>AgBrC.Ag2SO4>AgCl>AgBr>Ag2S

D.Ag2SO4>Ag2S>AgBr>AgClC化学式溶解度/gAgCl1.5×10-4Ag2SO40.786Ag2S1.3×10-16AgBr8.4×10-6BaSO43.1×10-4CaSO40.202

(1)溶度积Ksp仅仅是温度的函数。

(2)溶度积与溶解度均可表示物质的溶解性。

(3)在一定温度下，相同类型的物质，溶度积越大，

其溶解度越大,且饱和溶液浓度越大，离子浓度越大。3.影响因素及意义4.溶度积的应用AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)Q>Ksp时，溶液过饱和，有沉淀析出，直至达到平衡。Q=Ksp时，溶液饱和，处于沉淀溶解平衡状态。Q<Ksp时，溶液不饱和，不产生沉淀，还能继续溶解。

Q称为离子积，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。②溶度积规则：用Q和Ksp判断是否达到平衡状态①离子积Q=c(Am+)n·c(Bn-)m【例题3】1mL

0.012mol/L的NaCl溶液与1mL

0.010mol/LAgNO3溶液充分反应后。（1）溶液中剩余Ag+的浓度是多少？（2）根据计算结果判断，Ag+被完全沉淀了吗（＜10-5mol/L）？（3）若要使c（Ag+）＜10-7mol/L，求所需c（Cl-）最小值？（1）计算离子浓度（2）判断沉淀能否生成（利用Q和Ksp的关系）【例4】将浓度均为4×10-3mol/L的AgNO3溶液与K2CrO4溶液等体积混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知：Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12]【练习4】某溶液中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3+转化为FePO4沉淀，恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，列式计算并判断：此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？已知：Mg3(PO4)2和FePO4的Ksp分别为1.0×10-24、1.3×10-22。（3）判断沉淀先后顺序【例5】大量碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，浓缩液中主要含I-、Cl-等离子，某浓缩液中含有等浓度0.001mol/L的I-、Cl-。取一定量该浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液。[已知：Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=8.5×10-17]（1）当AgI开始沉淀时，溶液中c(Ag+)=

。（2）当AgCl开始沉淀时，溶液中c(Ag+)=

。（3）滴加AgNO3溶液的过程中，先沉淀的是哪一种离子？（4）当AgCl开始沉淀时，溶液中c(I-)/c(Cl-)为

。【练习5】当向c(Cl-)和c(CrO42-)都是0.100mol·L-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积改变)时,AgCl和Ag2CrO4中先沉淀的是

,当Ag2CrO4开始沉淀时,溶液中Cl-的浓度为

。[已知:Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12，3=9.5]分步沉淀：溶液中含有几种离子，加入某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。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，对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。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。三、沉淀溶解平衡的应用(2)方法a.加沉淀剂:如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－＝HgS↓b.调pH如:工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水增大pH使Fe3+转化Fe(OH)3为除去。Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

2.判断完全分离或除去某些离子的标准是什么？

这种物质的离子浓度小于10-5mol/L时，沉淀完全。【思考与交流】1.利用沉淀生成的方法来除去或者分离某种离子的理论依据是什么？

难溶电解质的溶解平衡及其移动。3.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？如何使剩余SO42-浓度尽可能小？【例6】已知Ksp【Fe(OH)3】=1×10-38，Ksp【Cu(OH)2】=2×10-20，298K时，2mol/L氯化铜溶液中含有0.010mol/L的FeCl3杂质。（1）计算Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH。（2）计算Cu2+开始沉淀的pH。（3）若要除去上述溶液中的Fe3+，该如何操作？【难点突破】金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算【归纳】①氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；②不同氢氧化物的Ksp不同，金属离子沉淀的pH也不同，因此可通过控制pH分离金属离子。③调节pH可选择氨水、氢氧化钠或者金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐等。【思考】若要除去0.1mol/LMnCl2溶液中的Fe3+，该如何操作？【练习6】腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol·L-1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤______：①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2≦PH<4.7③过滤［除去Fe（OH）3］①某些难溶于水的盐能溶于酸中如：CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于盐酸。原理：设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子，使Q<Ksp，使平衡向沉淀溶解的方向移动2.沉淀的溶解滴加试剂蒸馏水盐酸氯化氨溶液现象固体无明显

溶解现象迅速溶解逐渐溶解②加入某些盐促进沉淀溶解【实验3-3】【思考2】P87，5题。Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)NH4＋结合OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，使Mg(OH)2溶解。【思考1】用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因。步骤向2mL0.1mol/LNaCl溶液加2滴0.1mol/LAgNO3溶液。再滴加4滴0.1mol/LKI溶液再滴加8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实验3-4KINa2S3.沉淀的转化【思考】1.写出上述反应的离子方程式，并利用平衡移动原理解释。2.已知：AgCl、AgI、Ag2S的Ksp分别为：1.8×10-10、8.5×10-17、6.3×10-50，试从定量角度解释上述转化发生的可能性。【思考3】结合下表和相关实验，可以得到什么结论？物质溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI

9.6×10-9Ag2S1.3×10-16【思考4】若向2mL0.1mol/LAgNO3溶液中滴加2滴0.1mol/LNaCl溶液，再滴加4滴0.1mol/LKI溶液，得到黄色沉淀，能否证明发生了沉淀转化反应AgCl+I-=AgI+Cl-？沉淀转化规律：沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化，两者差别越大，转化越容易。反之则很难进行。向2ml0.1mol/L氯化镁溶液中加入2-4滴2mol/LNaOH溶液；再滴加4滴0.1mol/L氯化铁溶液观察现象，试写出相关方程式，并用平衡移动原理解释。FeCl3静置【实验3-5】【练习7】将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合，再加入足量浓AgNO3溶液，发生的反应为（）

A.只有AgBr沉淀生成B.AgCl和AgBr沉淀等量生成

C.AgCl沉淀少于AgBr沉淀D.AgCl沉淀多于AgBr沉淀【练习8】向等浓度的NaCl与NaBr液等体积混合，再加入足量AgNO3溶液，发生的反应为（）

A.只有AgBr沉淀生成B.AgCl和AgBr沉淀等量生成

C.AgCl沉淀少于AgBr沉淀D.AgCl沉淀多于AgBr沉淀【练习9】已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=6.3×10-36。计算反应ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数K值大小。【练习10】已知Ksp(AgI)=8.5×10-17,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。碘化银可以转化为氯化银沉淀吗?若可以,计算将碘化银饱和溶液转化为氯化银沉淀,溶液中氯离子的最低浓度(保留计算过程)。若不可以,则不用计算。【练习11】已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9，请问BaSO4能否转化为BaCO3？【归纳】计算结果表明，当Ksp比较接近或者离子浓度满足一定要求时，较难溶的电解质也能转化为较易溶电解质。CaSO4

SO42－+

Ca2＋

+CO32－CaCO3应用1：锅炉除水垢：P—85锅炉中水垢中含有CaSO4

，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。沉淀的转化的应用应用2：原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用变成硫酸