第四單元難溶電解質的沉淀溶解平衡 1 了解難溶電解質的沉淀溶解平衡 沉淀的轉化 2 能夠利用沉淀溶解平衡理論解釋實驗室及生活中的現象 3 了解難溶電解質的溶度積常數 一 電解質在水中的溶解度20 時 電解質在水中的溶解度與溶解性存在如下關系 沉淀溶解平衡概念在一定溫度下 當沉淀 和 速率相等時達到的平衡狀態 特點 1 動 沉淀溶解平衡是一種 平衡 2 等 v 沉淀 v 溶解 0 3 定 不變 即溶液達到飽和狀態 4 變 改變影響平衡的條件 平衡發生移動 會發生沉淀的 或 二 1 2 溶解 生成 動態 溶液中各離子濃度 溶 解 生成 轉化 3 影響沉淀溶解平衡的因素 以AgCl為例 沉淀溶解平衡與弱電解質電離平衡有何區別 提示 1 從物質類別看 難溶電解質可以是強電解質 也可以是弱電解質 如BaSO4是強電解質 而Al OH 3是弱電解質 而難電離物質只能是弱電解質 2 從變化的過程來看 沉淀溶解平衡是指已溶解的溶質與未溶解的溶質之間形成沉淀與溶解的平衡狀態 而電離平衡則是指已經溶解在溶液中的弱電解質分子與離子之間的轉化達到平衡狀態 溶度積一定溫度下 難溶電解質AmBn溶于水形成飽和溶液時建立起沉淀溶解平衡 三 1 溶度積Ksp 2 意義 Ksp反映了難溶電解質 當化學式所表示的組成中陰 陽離子個數比相同時 Ksp數值 難溶電解質在水中的溶解能力 cm An cn Bm 在水中的溶解能力 越大 越大 3 沉淀溶解與生成的判斷 Qc表示溶液中有關離子濃度的乘積 稱為離子積 Qc Ksp 溶液過飽和 有沉淀析出 Qc Ksp 溶液恰飽和 溶解平衡狀態 Qc Ksp 溶液未飽和 無沉淀生成 4 Ksp的影響因素Ksp只與 和 有關 與沉淀量無關 溶液中 的變化只能使平衡移動 并不改變溶度積 難溶電解質的性質 溫度 離子濃度 兩個概念 溶解度和溶度積 1 溶解度通常以100g溶劑為標準 在一定溫度下達到溶解平衡時所溶解該溶質的克數 而溶度積主要用于衡量難溶電解質在水中難溶程度的一個定量標準 2 在通常情況下 同一物質在不同的外界條件下 Ksp越小 其溶解度就越小 Ksp越大 其溶解度越大 三種過程 1 v溶解 v沉淀 固體溶解 2 v溶解 v沉淀 溶解平衡 3 v溶解 v沉淀 析出晶體兩個表達式 我的警示 沉淀的生成原理 若Qc大于Ksp 難溶電解質的沉淀溶解平衡向左移動 就會生成沉淀 在工業生產 科研 廢水處理等領域中 常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的 常見的方法有 1 調節溶液的pH法 使雜質離子轉化為氫氧化物沉淀 如除去NH4Cl溶液中的FeCl3雜質 可加入氨水調節pH至7 8 離子方程式為Fe3 3NH3 H2O Fe OH 3 3NH 難溶電解質的沉淀溶解平衡及應用 1 注意 1 利用生成沉淀分離或除去某種離子 首先要使生成沉淀的反應能夠發生 其次沉淀生成的反應進行得越完全越好 如要除去溶液中的Mg2 應使用NaOH等使之轉化為溶解度較小的Mg OH 2 2 不可能使要除去的離子全部通過沉淀除去 一般認為殘留在溶液中的離子濃度小于1 10 5mol L 1時 沉淀已經完全 3 由沉淀劑引入溶液的雜質離子要便于除去或不引入新的雜質 沉淀的溶解原理 若Qc小于Ksp 難溶電解質的沉淀溶解平衡向右移動 沉淀就會溶解 根據平衡移動 對于在水中難溶的電解質 如果能設法不斷地移去溶解平衡體系中的相應離子 使平衡向沉淀溶解的方向移動 就可以使沉淀溶解 方法有 1 酸堿溶解法 加入酸或堿與溶解平衡體系中的相應離子反應 降低離子濃度 使平衡向溶解的方向移動 如CaCO3可溶于鹽酸 離子方程式為CaCO3 2H Ca2 CO2 H2O 2 3 配位溶解法 加入適當的配合劑 與沉淀溶解平衡體系中某種離子生成穩定的配合物 從而減小離子濃度使沉淀溶解 如AgCl溶于氨水 離子方程式為 AgCl 2NH3 H2O Ag NH3 2 Cl 2H2O 沉淀的轉化 1 實質 沉淀溶解平衡的移動 2 特征 一般說來 溶解能力相對較強的物質易轉化為溶解能力相對較弱的物質 沉淀的溶解能力差別越大 越容易轉化 3 其反應如下 CaSO4 Na2CO3CaCO3 Na2SO4 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 礦物轉化CuSO4溶液遇ZnS 閃鋅礦 轉化為CuS 銅藍 的離子方程式為 ZnS s Cu2 aq CuS s Zn2 aq 2011 淄博模擬 已知Ksp AgCl 1 8 10 10 Ksp AgI 1 0 10 16 下列關于不溶物之間轉化的說法中錯誤的是 A AgCl不溶于水 不能轉化為AgIB 兩種不溶物的Ksp相差越大 不溶物就越容易轉化為更難溶的不溶物C AgI比AgCl更難溶于水 所以AgCl可以轉化為AgI 典例1 答案A 對水垢的主要成分是CaCO3和Mg OH 2而不是CaCO3和MgCO3的原因解釋 其中正確的是 A Mg OH 2的溶度積大于MgCO3的溶度積 且在水中發生了沉淀轉化B Mg OH 2的溶度積小于MgCO3的溶度積 且在水中發生了沉淀轉化 應用1 答案C 已知溶度積求溶解度 Ksp的計算與有關的圖像分析 已知溶解度求溶度積已知溶解度S 因為溶液中溶解的電解質很少 所以溶液的密度可視為1g cm 3 則100g水即0 1L溶液中溶解的電解質的質量m為已知 則1L溶液中所含離子的物質的量 即離子的物質的量濃度 便求出 利用公式即求出Ksp 2 1 兩溶液混合是否會產生沉淀或同一溶液中可能產生多種沉淀時判斷產生沉淀先后順序的問題 均可利用溶度積的計算公式或離子積與溶度積的關系式加以判斷 有關Ksp的圖像分析方法 3 4 某溫度時 Ag2SO4在水中的沉淀溶解曲線如下圖所示 該溫度下 下列說法正確的是 典例2 B 0 02mol L 1的AgNO3溶液與0 2mol L 1的Na2SO4溶液等體積混合不會生成沉淀C Ag2SO4的溶度積常數 Ksp 為1 10 3D A點表示Ag2SO4的不飽和溶液 蒸發可以使溶液由A點變到B點 答案B 2009 廣東 10改編 硫酸鍶 SrSO4 在水中的沉淀溶解平衡曲線如下 下列說法正確的是 應用2 B 三個不同溫度中 313K時Ksp SrSO4 最大C 283K時 圖中A點對應的溶液是飽和溶液D 283K下的SrSO4飽和溶液升溫到363K后變為不飽和溶液 答案B 沉淀溶解平衡是近幾年新增的高考熱點 考查的主要內容是溶解平衡和溶解度的關系 溶度積和離子積的關系及應用 考查方式以選擇題為主 常以圖象分析題的形式出現 預測2013年高考仍會圍繞上述問題考查 應給予重要關注 單擊此處進入高考揭秘 名師偈語 溶度積與難溶電解質的溶解平衡是高考考查的一個重要內容 在平時的復習中要引起同學們的足夠重視 常見考點 結合圖像考查沉淀溶解平衡的建立 溶度積常數的應用 根據物質的溶解性分析判斷難溶電解質的溶解和轉化 沉淀反應在生產 科研 環保等領域中的應用 常考題型 選擇題 非選擇題 2008 山東理綜 某溫度時 BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示 下列說法正確的是 溶度積 例1 A 加入Na2SO4可以使溶液由a點變到b點B 通過蒸發可以使溶液由d點變到c點C d點無BaSO4沉淀生成D a點對應的Ksp大于c點對應的Ksp 答案C 溶度積的表達式 1 溶度積的應用通過比較溶度積與溶液中有關離子濃度冪的乘積 濃度商 Qc 的相對大小 可以判斷難溶電解質在給定條件下沉淀能否生成或溶解 Qc Ksp 溶液過飽和 有沉淀析出 直至溶液飽和 達到新的平衡 Qc Ksp 溶液飽和 沉淀與溶解處于平衡狀態 Qc Ksp 溶液未飽和 無沉淀析出 若加入過量難溶電解質 難溶電解質溶解直至溶液飽和 2 難溶電解質溶解平衡的應用 例2 方法1 還原沉淀法該法的工藝流程為 1 若平衡體系的pH 2 則溶液顯 色 2 能說明第 步反應達平衡狀態的是 5 用Fe作電極的原因為 6 在陰極附近溶液pH升高的原因是 用電極反應解釋 溶液中同時生成的沉淀還有 4 由溶度積常數的表達式Ksp c Cr3 c3 OH 10 32可知 當c Cr3 10 5mol L 1時 c OH 10 9mol L 1 所以pH 5 答案 1 橙 2 c 3 6 4 5 5 陽極反應為Fe 2e Fe2 提供還原劑Fe2 6 2H 2e H2 Fe OH 3 沉淀的生成原理 當Qc大于Ksp 使難溶電解質的溶解平衡向左移動 就會生成沉淀 在工業生產 科研 廢水處理等領域中 常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的 常見的方法有 1 調節溶液的pH法 使雜質離子轉化為氫氧化物沉淀 如工業原料NH4Cl中含有雜質FeCl3 為除FeCl3 可使原料溶于水 再加入氨水調pH至7 8 即可使Fe3 轉化為Fe OH 3沉淀除去 2 加沉淀劑法 如除去溶液中的Cu2 Hg2 可加入Na2S H2S等作為沉淀劑 1 沉淀的溶解原理 當Qc小于Ksp 使難溶電解質的溶解平衡向右移動 沉淀就會溶