3.4沉淀溶解平衡【學習目標】1.認識難溶電解質(zhì)在水中存在沉淀溶解平衡,并能通過實驗證明。2.通過實驗了解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化，并能應用化學平衡移動原理解釋。3.學會通過比較Q與Ksp的大小判斷難溶電解質(zhì)的沉淀與溶解，學會從定量的角度分析沉淀的生成與轉(zhuǎn)化。電子醫(yī)用金屬在電子、醫(yī)用金屬、珠寶等行業(yè)，都需要用到銀材料，生產(chǎn)廢水中含有的銀離子，屬于重金屬污染，這些生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理如果排入了河流中會怎樣？珠寶【情景導入】【資料】

白鰱鯉魚蝌蚪48小時約3.0×10-7

mol/L約1.7×10-7mol/L約1.0×10-7mol/L銀離子對幾種水生動物的半致死濃度資料顯示，濃度約10-7mol/L的銀離子，經(jīng)過48小時，就可以導致水體中,一半的白鰱、鯉魚、蝌蚪死亡，屬于劇毒。工業(yè)廢水中的銀離子需要除去后才能排放。化學是如何解決這一問題的呢？

【思考】現(xiàn)用1mL0.010mol/LAgNO3溶液模擬工業(yè)廢水，加入1mL0.012mol/L的NaCl溶液，充分反應。

請問溶液中還有Ag+和Cl-嗎？【實驗證實

】向AgNO3與NaCl完全反應后的溶液中加入Na2S溶液，觀察現(xiàn)象。【結(jié)論

】不存在絕對不溶解的電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)也存在微量的溶解。AgCl(s)

?Ag+(aq)+Cl-(aq)

Ag++Cl-=AgCl↓即使Cl-過量，溶液中依然有Ag+。化學式溶解度/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通過觀察表格中的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，表格中的物質(zhì)都可以在水中溶解，但是不同的電解質(zhì)在水中的溶解度差別很大。如AgCl的溶解度只有1.5×10-4克,而AgNO3的溶解度是211克。p79【思考與討論】10g1g0.01g易溶可溶微溶難溶0.1g一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡

【思考】物質(zhì)中是否存在溶解與沉淀的可逆過程？

溶解

AgCl(s)Ag＋(aq)+Cl－(aq)

沉淀【思考與交流】下圖是向10ml蒸餾水中加入1g碳酸鈣（溶解度5.3×10-4g）后溶液電導率變化，當電導率不變時，再向其中加入10ml蒸餾水，再次觀察電導率的變化。（1）將CaCO3加入水中，溶液的電導率增大，說明什么？（2）一段時間后，電導率為什么保持不變？（3）在e點加入10ml蒸餾水，電導率為什么先減小后增大？一段時間后為什么又保持不變？電導率不變時，CaCO3的溶解停止了嗎？（4）在每次加入10ml蒸餾水后，為什么重復出現(xiàn)上述現(xiàn)象？

CaCO3(s)?Ca2+(aq)+CO32-(aq)

解釋：每次加水之后，碳酸鈣又會溶解，溶液經(jīng)過了飽和→不飽和→飽和的過程，相同溫度下，同種物質(zhì)的飽和溶液，濃度相等。一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡

在一定條件下，難溶電解質(zhì)溶于水，當沉淀溶解速率與沉淀生成速率相等時，形成溶質(zhì)的飽和溶液，達到平衡狀態(tài)，這種平衡稱為沉淀溶解平衡逆、動、等、定、變1.定義：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，固體溶解；v溶解

=v沉淀，溶解平衡；v溶解くv沉淀，析出晶體。氯化銀濁液中存在平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)（吸熱），若改變下列條件，對其平衡有何影響？移動方向C(Ag+)C(Cl-)

升溫

加水加AgCl(s)

加NaCl(s)加NaI(s)右右左不移動增大增大

不變增大減小5.影響溶解平衡的因素遵循勒夏特列原理

不變

不變右減小增大

不變5.影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的因素：a.絕對不溶的電解質(zhì)是沒有的。b.同是難溶電解質(zhì)，溶解度差別也很大。①內(nèi)因：電解質(zhì)本身的性質(zhì)②外因：b.濃度：加水，平衡向溶解方向移動。a.溫度：升溫，多數(shù)平衡向溶解方向移動。d.離子發(fā)生反應，平衡向溶解的方向移動。c.同離子效應，平衡向生成沉淀的方向移動。1.書寫CaCO3、Mg(OH)2溶解平衡的表達式。練習2.已知溫度越高,AgI在水中的溶解度越大。現(xiàn)向含有AgI固體的AgI飽和溶液中分別進行如下操作,有關(guān)離子濃度的變化情況如下:(1)若加熱,則c(I-)

(填“增大”“減小”或“不變”,下同)。(2)若加少量水,則c(I-)

。(3)若加入AgNO3固體,則c(I-)

。(4)若加更多的AgI固體,則c(Ag+)

。

增大不變減小不變【練習3】下列說法中,正確的是（）

A.飽和石灰水中加入一定量生石灰,溫度明顯升高,所得溶液的pH會增大

B.AgCl懸濁液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡會向左移動,AgCl的溶解度變小

C.AgCl懸濁液中加水,平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)向溶解方向移動，離子濃度增大D.硬水含有較多Ca2+、Mg2+、HCO3-

、SO42-,加熱煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+B

1mL

0.012mol/L的NaCl溶液與1mL

0.010mol/LAgNO3溶液充分反應后，溶液中剩余Ag+的濃度是多少？【思考】二、溶度積常數(shù)1.定義在一定溫度下，在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，各離

子濃度冪之積為一常數(shù)，叫做溶度積常數(shù)，簡稱溶度積，

用Ksp表示。2.表達式Ksp＝[c(Mn＋)]m·[c(Am—)]n練習：寫出Mg(OH)2、Ag2CrO4的溶解平衡方程式的溶度積常數(shù)表達式。MmAn(s)mMn+(aq)+nAm－(aq)

【例1】氯化銀在25℃時溶解度為0.000192g，求它的溶度積常數(shù)。解：因為AgCl飽和溶液極稀，可以認為1gH2O的體積和質(zhì)量與1mLAgCl溶液體積和質(zhì)量相同，所以在lLAgCl飽和溶液中含有AgCl0.00192g，溶解的AgCl完全電離，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

結(jié)論：容度積和溶解度都可以表示物質(zhì)的溶解性，兩者可以互相換算。換算時都需要先求出物質(zhì)的量濃度。【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。在上述各銀鹽飽和溶液中,c(Ag+)由大到小的順序為(

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

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

(1)溶度積Ksp僅僅是溫度的函數(shù)。

(2)溶度積與溶解度均可表示物質(zhì)的溶解性。

(3)在一定溫度下，相同類型的物質(zhì)，溶度積越大，

其溶解度越大,且飽和溶液濃度越大，離子濃度越大。3.影響因素及意義4.溶度積的應用AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)Q>Ksp時，溶液過飽和，有沉淀析出，直至達到平衡。Q=Ksp時，溶液飽和，處于沉淀溶解平衡狀態(tài)。Q<Ksp時，溶液不飽和，不產(chǎn)生沉淀，還能繼續(xù)溶解。

Q稱為離子積，其表達式中離子濃度是任意的，

為此瞬間溶液中的實際濃度。②溶度積規(guī)則：用Q和Ksp判斷是否達到平衡狀態(tài)①離子積Q=c(Am+)n·c(Bn-)m【例題3】1mL

0.012mol/L的NaCl溶液與1mL

0.010mol/LAgNO3溶液充分反應后。（1）溶液中剩余Ag+的濃度是多少？（2）根據(jù)計算結(jié)果判斷，Ag+被完全沉淀了嗎（＜10-5mol/L）？（3）若要使c（Ag+）＜10-7mol/L，求所需c（Cl-）最小值？（1）計算離子濃度（2）判斷沉淀能否生成（利用Q和Ksp的關(guān)系）【例4】將濃度均為4×10-3mol/L的AgNO3溶液與K2CrO4溶液等體積混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知：Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12]【練習4】某溶液中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使Fe3+轉(zhuǎn)化為FePO4沉淀，恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，列式計算并判斷：此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？已知：Mg3(PO4)2和FePO4的Ksp分別為1.0×10-24、1.3×10-22。（3）判斷沉淀先后順序【例5】大量碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，濃縮液中主要含I-、Cl-等離子，某濃縮液中含有等濃度0.001mol/L的I-、Cl-。取一定量該濃縮液，向其中滴加AgNO3溶液。[已知：Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=8.5×10-17]（1）當AgI開始沉淀時，溶液中c(Ag+)=

。（2）當AgCl開始沉淀時，溶液中c(Ag+)=

。（3）滴加AgNO3溶液的過程中，先沉淀的是哪一種離子？（4）當AgCl開始沉淀時，溶液中c(I-)/c(Cl-)為

。【練習5】當向c(Cl-)和c(CrO42-)都是0.100mol·L-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略體積改變)時,AgCl和Ag2CrO4中先沉淀的是

,當Ag2CrO4開始沉淀時,溶液中Cl-的濃度為

。[已知:Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12，3=9.5]分步沉淀：溶液中含有幾種離子，加入某沉淀劑均可生成沉淀，沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后順序沉淀，叫作分步沉淀。對同一類型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全，對不同類型的沉淀，其沉淀先后順序要通過計算才能確定。1.沉淀的生成(1)應用：生成難溶電解質(zhì)的沉淀，是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保工程和科學研究中除雜或提純物質(zhì)的重要方法之一。三、沉淀溶解平衡的應用(2)方法a.加沉淀劑:如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀劑Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－＝HgS↓b.調(diào)pH如:工業(yè)原料氯化銨中混有氯化鐵，加氨水增大pH使Fe3+轉(zhuǎn)化Fe(OH)3為除去。Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

2.判斷完全分離或除去某些離子的標準是什么？

這種物質(zhì)的離子濃度小于10-5mol/L時，沉淀完全。【思考與交流】1.利用沉淀生成的方法來除去或者分離某種離子的理論依據(jù)是什么？

難溶電解質(zhì)的溶解平衡及其移動。3.如果要除去某溶液中的SO42-，你選擇加入鋇鹽還是鈣鹽？為什么？如何使剩余SO42-濃度盡可能小？【例6】已知Ksp【Fe(OH)3】=1×10-38，Ksp【Cu(OH)2】=2×10-20，298K時，2mol/L氯化銅溶液中含有0.010mol/L的FeCl3雜質(zhì)。（1）計算Fe3+開始沉淀和沉淀完全時溶液的pH。（2）計算Cu2+開始沉淀的pH。（3）若要除去上述溶液中的Fe3+，該如何操作？【難點突破】金屬氫氧化物沉淀的生成和溶解計算【歸納】①氫氧化物沉淀不一定在堿性環(huán)境；②不同氫氧化物的Ksp不同，金屬離子沉淀的pH也不同，因此可通過控制pH分離金屬離子。③調(diào)節(jié)pH可選擇氨水、氫氧化鈉或者金屬氧化物、氫氧化物、碳酸鹽等。【思考】若要除去0.1mol/LMnCl2溶液中的Fe3+，該如何操作？【練習6】腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的濃度均為0.10mol·L-1，請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的實驗步驟______：①通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2≦PH<4.7③過濾［除去Fe（OH）3］①某些難溶于水的鹽能溶于酸中如：CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于鹽酸。原理：設(shè)法不斷移去溶解平衡體系中的相應離子，使Q<Ksp，使平衡向沉淀溶解的方向移動2.沉淀的溶解滴加試劑蒸餾水鹽酸氯化氨溶液現(xiàn)象固體無明顯

溶解現(xiàn)象迅速溶解逐漸溶解②加入某些鹽促進沉淀溶解【實驗3-3】【思考2】P87，5題。Mg(OH)2(s)?Mg2＋(aq)+2OH－(aq)NH4＋結(jié)合OH－，使c(OH－)減小，平衡右移，使Mg(OH)2溶解。【思考1】用平衡移動的原理分析Mg(OH)2溶于鹽酸和NH4Cl溶液的原因。步驟向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溶液現(xiàn)象有白色沉淀析出白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色黃色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色實驗3-4KINa2S3.沉淀的轉(zhuǎn)化【思考】1.寫出上述反應的離子方程式，并利用平衡移動原理解釋。2.已知：AgCl、AgI、Ag2S的Ksp分別為：1.8×10-10、8.5×10-17、6.3×10-50，試從定量角度解釋上述轉(zhuǎn)化發(fā)生的可能性。【思考3】結(jié)合下表和相關(guān)實驗，可以得到什么結(jié)論？物質(zhì)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，得到黃色沉淀，能否證明發(fā)生了沉淀轉(zhuǎn)化反應AgCl+I-=AgI+Cl-？沉淀轉(zhuǎn)化規(guī)律：沉淀可以從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化，兩者差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。反之則很難進行。向2ml0.1mol/L氯化鎂溶液中加入2-4滴2mol/LNaOH溶液；再滴加4滴0.1mol/L氯化鐵溶液觀察現(xiàn)象，試寫出相關(guān)方程式，并用平衡移動原理解釋。FeCl3靜置【實驗3-5】【練習7】將AgCl與AgBr的飽和溶液等體積混合，再加入足量濃AgNO3溶液，發(fā)生的反應為（）

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【練習8】向等濃度的NaCl與NaBr液等體積混合，再加入足量AgNO3溶液，發(fā)生的反應為（）

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【練習9】已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=6.3×10-36。計算反應ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常數(shù)K值大小。【練習10】已知Ksp(AgI)=8.5×10-17,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。碘化銀可以轉(zhuǎn)化為氯化銀沉淀嗎?若可以,計算將碘化銀飽和溶液轉(zhuǎn)化為氯化銀沉淀,溶液中氯離子的最低濃度(保留計算過程)。若不可以,則不用計算。【練習11】已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9，請問BaSO4能否轉(zhuǎn)化為BaCO3？【歸納】計算結(jié)果表明，當Ksp比較接近或者離子濃度滿足一定要求時，較難溶的電解質(zhì)也能轉(zhuǎn)化為較易溶電解質(zhì)。CaSO4

SO42－+

Ca2＋

+CO32－CaCO3應用1：鍋爐除水垢：P—85鍋爐中水垢中含有CaSO4

，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。沉淀的轉(zhuǎn)化的應用應用2：原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用變成硫酸