PAGE9-第四節難溶電解質的溶解平衡[明確學習目標]1.了解難溶電解質的沉淀溶解平衡。2.了解沉淀轉化的本質。3.學會用沉淀溶解平衡理論解決生產、生活中的實際問題。一、沉淀溶解平衡1．25℃時，溶解性與溶解度的關系2．沉淀溶解平衡(1)概念：在肯定溫度下，當沉淀eq\o(□,\s\up3(05))溶解的速率和沉淀eq\o(□,\s\up3(06))形成的速率相等時，即達到溶解平衡。(2)圖示(3)表示方法：以AgCl為例，溶解平衡可表示為eq\o(□,\s\up3(08))AgCl(s)eq\o(,\s\up10(溶解),\s\do10(沉淀))Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。(4)特征二、沉淀反應的應用1．沉淀的生成(1)沉淀生成的應用在涉及無機制備、提純、廢水處理等領域，常利用生成沉淀來達到eq\o(□,\s\up3(01))分別或eq\o(□,\s\up3(02))除去某些離子的目的。(2)沉淀生成的方法①調整pH法：如工業原料氯化銨中含雜質氯化鐵，使其溶解于水，再加入eq\o(□,\s\up3(03))氨水調整pH至7～8，可使Fe3＋轉變為eq\o(□,\s\up3(04))Fe(OH)3沉淀而除去。②加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物eq\o(□,\s\up3(05))CuS、eq\o(□,\s\up3(06))HgS等沉淀，是除去雜質常用的方法。其離子反應如下：Cu2＋＋S2－=eq\o(□,\s\up3(07))CuS↓Cu2＋＋H2S=eq\o(□,\s\up3(08))CuS↓＋2H＋Hg2＋＋S2－=eq\o(□,\s\up3(09))HgS↓Hg2＋＋H2S=eq\o(□,\s\up3(10))HgS↓＋2H＋2．沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理依據eq\o(□,\s\up3(11))平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質，假如能設法不斷地移去溶解平衡體系中的相應離子，使平衡向eq\o(□,\s\up3(12))沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀eq\o(□,\s\up3(13))溶解。(2)溶解方法①酸溶解法：利用較eq\o(□,\s\up3(14))強的酸溶解較弱酸的難溶鹽。如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸，過程可表示為CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，COeq\o\al(2－,3)＋H＋eq\o(□,\s\up3(15))HCOeq\o\al(－,3)，HCOeq\o\al(－,3)＋H＋eq\o(□,\s\up3(16))H2CO3，H2CO3=eq\o(□,\s\up3(17))H2O＋CO2↑。隨著COeq\o\al(2－,3)濃度的削減，沉淀溶解平衡不斷右移，CaCO3漸漸溶解。②鹽溶液溶解法：3．沉淀的轉化(1)沉淀轉化試驗①難溶性銀鹽之間的轉化②Mg(OH)2與Fe(OH)3之間的轉化(2)沉淀轉化的實質：溶解度小的沉淀轉化成溶解度更小的沉淀，兩種沉淀的溶解度差別eq\o(□,\s\up3(31))越大，沉淀越簡單轉化。(3)沉淀轉化的應用①鍋爐除水垢②除去硫酸銅溶液中的鐵離子1．常溫下，分別將AgCl溶于水和0.1mol·L－1的NaCl溶液中，其溶解度相同嗎？為什么？提示：不同。在NaCl溶液中，Cl－的存在會導致AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)向左移動，使AgCl溶解度變得更小。2．假如要除去某溶液中的SOeq\o\al(2－,4)，你選擇加入鈣鹽還是鋇鹽？為什么？提示：加入可溶性鋇鹽。因為BaSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小，用Ba2＋沉淀SOeq\o\al(2－,4)更完全。一、沉淀溶解平衡1．沉淀溶解平衡及其影響因素(1)沉淀溶解平衡是指固體沉淀與溶液中相關離子間的平衡關系，包含了沉淀的溶解和溶解后的電解質的電離過程。如：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)包含了BaSO4(s)BaSO4(aq)和BaSO4(aq)=Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)兩個過程。因此溶解平衡的電離方程式必需標明狀態(s)、(aq)。(2)影響沉淀溶解平衡的因素影響因素沉淀溶解平衡內因電解質本身的性質外因溫度溫度上升，向吸熱方向進行稀釋向溶解方向移動同離子效應加入相同離子，向生成沉淀的方向移動2．溶度積(Ksp)(1)概念：在肯定溫度下，在難溶電解質的飽和溶液中，電離出的各離子濃度冪的乘積為一個常數，稱為溶度積常數，簡稱溶度積，用符號Ksp表示。(2)表達式：對于溶解平衡MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Am－)(3)意義溶度積(Ksp)反映了物質在水中的溶解實力。(4)影響因素溶度積常數只與難溶性電解質的性質和溫度有關，而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關。大多數物質，溫度上升，溶度積增大。[即時練]1．在肯定溫度下，肯定量的水中，石灰乳懸濁液存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，當向此懸濁液中加入少量氧化鈣固體時，下列說法正確的是()A．c(Ca2＋)增大B．c(Ca2＋)不變C．c(OH－)增大D．Ca(OH)2固體的質量不變答案B解析在肯定溫度下，Ca(OH)2已經達到飽和(石灰乳懸濁液)，當加入少量CaO固體時，CaO＋H2O=Ca(OH)2，不考慮溫度變更，仍為飽和溶液，故c(Ca2＋)、c(OH－)均不變，Ca(OH)2固體質量增加。2．下列說法正確的是()A．溶度積小的物質肯定比溶度積大的物質溶解度小B．對同類型的難溶物，溶度積小的肯定比溶度積大的溶解度小C．難溶物質的溶度積與溫度無關D．難溶物的溶解度僅與溫度有關答案B解析A項，沒有指明詳細的溫度，也沒指明詳細是否為同一類物質，錯誤；C項，溶度積明顯與溫度有關，當溫度上升時，固體物質的溶解度一般會增大，其溶度積一般也增大，錯誤；D項，難溶物的溶解度不僅與溫度有關，還與溶劑中是否存在難溶物中的離子有關。規律方法Ksp的理解(1)Ksp反映了難溶電解質在水中的溶解實力，當物質的化學式所表示的陰、陽離子個數比相同時，Ksp越大，溶解度越大。(2)對于化學式中陰、陽離子個數比不同的難溶電解質，不能干脆用Ksp的大小來比較其溶解度的大小。(3)可以利用Ksp來計算飽和溶液中某種離子的濃度，由溶液體積計算出溶解的溶質的物質的量。二、沉淀反應的應用1．沉淀的生成(1)沉淀生成時沉淀劑的選擇原則①使生成沉淀的反應進行得越完全越好(被沉淀離子形成沉淀的Ksp盡可能地小，即沉淀溶解度越小越好)。如除去廢水中的Cu2＋，可以使Cu2＋轉化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依據三者溶解度的大小可知，應選擇沉淀劑使廢水中的Cu2＋轉化成溶解度最小的CuS。②不能影響其他離子的存在，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離子。(2)常用的沉淀方法①調整pH法通過調整溶液的pH，使溶液中的雜質離子轉化成沉淀而除去。②干脆沉淀法通過沉淀劑除去溶液中的某種指定離子或獲得該難溶電解質。2．沉淀的溶解沉淀溶解時的關鍵步驟是加入的試劑能與產生沉淀的離子發生反應，生成揮發性物質(氣體)或弱電解質(弱酸、弱堿或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移動，使沉淀溶解的常用方法主要有三種：(1)加入適當試劑，使其與溶液中某種離子結合生成弱電解質。(2)加入適當氧化劑或還原劑，與溶液中某種離子發生氧化還原反應。(3)加入適當試劑，與溶液中某種離子結合生成協作物。3．沉淀的轉化(1)沉淀轉化的實質是沉淀溶解平衡的移動。一般是溶解度小的沉淀會轉化生成溶解度更小的沉淀。(2)當一種試劑能沉淀溶液中幾種離子時，生成沉淀所需試劑離子濃度越小的越先沉淀；假如生成各種沉淀所需試劑離子的濃度相差較大，就能分步沉淀，從而達到分別離子的目的。(3)溶解度較小的沉淀在肯定條件下也可以轉化成溶解度較大的沉淀，如在BaSO4的飽和溶液中加入高濃度的Na2CO3溶液，也可以轉化成溶解度較大的BaCO3沉淀。4．溶度積與離子積的關系通過比較溶度積與溶液中有關離子濃度冪的乘積——離子積Qc的相對大小，可以推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。[即時練]3．Mg(OH)2固體在水中存在下列溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，欲削減Mg(OH)2固體的量，可以加入少量的()A．NaOH固體 B．NaCl固體C．MgSO4固體 D．NaHSO4固體答案D解析A項，加NaOH固體，會使c(OH－)增大，平衡左移，Mg(OH)2固體的量增加，錯誤；B項，加NaCl固體，平衡不移動，錯誤；C項，加MgSO4會使c(Mg2＋)增加，平衡左移，Mg(OH)2固體的量增加，錯誤；D項，加NaHSO4固體，發生中和反應，c(OH－)削減，平衡右移，Mg(OH)2固體溶解而削減，正確。4．(1)對于Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)，其Ksp的表達式為______________。(2)下列說法中不正確的是________(填序號)。①用稀鹽酸洗滌AgCl沉淀比用水洗滌損耗AgCl少②一般地，物質的溶解度隨溫度的上升而增加，故物質的溶解大多是吸熱的③對于Al(OH)3(s)Al(OH)3(aq)Al3＋＋3OH－，前者為溶解平衡，后者為電離平衡④除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用COeq\o\al(2－,3)好，說明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的大⑤沉淀反應中常加過量的沉淀劑，其目的是使沉淀更完全(3)如何除去Mg(OH)2中混有的Ca(OH)2？___________________________。答案(1)Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2－)(2)④(3)加足量MgCl2溶液，充分攪拌，過濾，洗滌即得純Mg(OH)2解析(1)由溶解平衡表達式可得Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2－)。(2)①Cl－抑制AgCl溶解，正確；②物質的溶解大多是吸熱的，正確；③正確；④除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用COeq\o\al(2－,3)好，是因為Mg(OH)2的Ksp更小，剩余的Mg2＋更少，錯誤；⑤正確。規律方法增大沉淀溶解度的因素(1)對大多數物質而言，加熱可促進其溶解。但也有些物質的溶解度隨溫度上升而降低，故此時上升溫度，其溶解程度降低。(2)加入能消耗沉淀溶解得到的離子的物質，此時因溶解時產生的離子濃度減小而使平衡向溶解的方向移動。本章歸納總結1．肯定溫度下，向含有AgCl(s)的飽和AgCl溶液中加水至固體恰好完全消逝，下列敘述中正確的是()A．AgCl的溶解度增大B．AgCl的溶解度、Ksp均不變C．溶液中c(Cl－)變小D．溶液中n(Cl－)不變答案B解析因溫度肯定，故AgCl的溶解度和Ksp都不變，故A錯誤，B正確；固體消逝后得到的溶液仍是該溫度下的AgCl飽和溶液，所以c(Cl－)不變，但是溶解的AgCl比起先時多，所以n(Cl－)變大，C、D錯誤。2．在BaSO4飽和溶液中加入少量BaCl2溶液產生BaSO4沉淀，若以Ksp表示BaSO4的溶度積常數，則平衡后溶液中()A．c(Ba2＋)＝c(SOeq\o\al(2－,4))＝(Ksp)eq\s\up14(eq\f(1,2))B．c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))>Ksp，c(Ba2＋)＝c(SOeq\o\al(2－,4))C．c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝Ksp，c(Ba2＋)>c(SOeq\o\al(2－,4))D．c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))≠Ksp，c(Ba2＋)<c(SOeq\o\al(2－,4))答案C解析在BaSO4飽和溶液中加入少量BaCl2溶液，平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)左移，此時溶液中c(Ba2＋)增大，因此c(Ba2＋)>c(SOeq\o\al(2－,4))。由于溫度未發生變更，因此溶液中c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝Ksp。3．已知Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。下列說法中正確的是()A．同溫度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度B．同溫度下，向飽和FeS溶液中加入少量Na2S固體后，Ksp(FeS)變小C．向含有等物質的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出現的沉淀是FeSD．除去工業廢水中的Cu2＋，可以選用FeS作沉淀劑答案D解析由于FeS的Ksp大，且FeS與CuS的Ksp表達式是相同的，因此FeS的溶解度比CuS大，A項錯誤；Ksp不隨濃度變更而變更，它只與溫度有關，B項錯誤；因CuS的Ksp小于FeS的Ksp，故先出現CuS沉淀，C項錯誤；向含有Cu2＋的工業廢水中加入FeS，FeS會轉化為更難溶的CuS，D項正確。4．往含I－和Cl－的稀溶液中滴入AgNO3溶液，沉淀的質量與加入AgNO3溶液體積的關系如下圖所示。則原溶液中c(I－)/c(Cl－)的比值為()A．(V2－V1)/V1B．V1/V2C．V1/(V2－V1)D．V2/V1答案C解析依據I－＋Ag＋=AgI↓(黃色)，Cl－＋