沉淀溶解平衡导学案.docx

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沉淀溶解平衡导学案

第3节

沉淀溶解平衡

（1）沉淀溶解平衡属于化学平衡。

（2）溶度积常数Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。

（3）利用沉淀溶解平衡的移动可以实现沉淀的溶解、生成与转化。

[自学教材·填要点]

1．沉淀溶解平衡

（1）概念：

在一定条件下，难溶电解质溶于水形成饱和溶液，沉淀溶解的速率与离子沉淀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PbI2（s）Pb2＋（aq）＋2I－（aq）。

2．溶度积

（1）溶度积是指沉淀溶解平衡的平衡常数，符号为Ksp。

（2）表示方法：

对MmAn（s）mMn＋（aq）＋nAm－（aq）来说，Ksp＝[Mn＋]m[Am－]n。

（3）意义：

Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，当化学式所表示的组成中阴离子与阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强。

（4）影响因素：

Ksp只与难溶电解质本身和温度有关，与沉淀量无关。

[师生互动·解疑难]

（1）对于阴、阳离子个数比相同的难溶电解质，它们的溶解能力可以直接用Ksp的大小来比较，Ksp越小，其物质的溶解度就越小；

（2）而对于阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，它们的溶解能力就不能直接用Ksp的大小来比较，因为Ksp越小，其物质的溶解度不一定就越小。

1．

（1）难溶电解质AB2的饱和溶液中，[A2＋]＝xmol·L－1，[B－]＝ymol·L－1，则Ksp（AB2）为（　　）

A.

xy　　　　　　　　　B．xy

C．xy2D．4xy2

答案：

C

（2）下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（　　）

A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等

B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等

C．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

D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解

答案：

B

[自学教材·填要点]

对于难溶电解质AmBn（s）mAn＋（aq）＋nBm－（aq），其浓度商Q＝cm（An＋）·cn（Bm－），通过比较Q和Ksp的相对大小，可以判断沉淀的溶解与生成：

（1）Q＞Ksp时，溶液过饱和，有沉淀析出，直至Q＝Ksp，达到新的沉淀溶解平衡。

（2）Q＝Ksp时，溶液饱和，沉淀溶解与生成处于平衡状态。

（3）Q＜Ksp时，溶液未饱和，若加入过量难溶电解质，则会沉淀溶解，直至溶液饱和。

[师生互动·解疑难]

（1）欲使某物质析出沉淀，必须使其浓度商大于溶度积，即Q＞Ksp，常用的方法有：

①调节溶液的pH法：

使杂质离子转化为氢氧化物沉淀。

②加沉淀剂法：

如除去溶液中的Cu2＋、Hg2＋，可加入Na2S、H2S等作沉淀剂。

（2）加入适当的试剂，当Q＜Ksp，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，使平衡向溶解方向移动，本法适用于具有明显氧化性或还原性的难溶物质。

2．在20mL0.0025mol·L－1AgNO3溶液中，加入5mL0.01mol·L－1K2CrO4溶液，是否有Ag2CrO4沉淀析出？

（已知Ksp（Ag2CrO4）＝9.0×10－12mol3·L－3）

答案：

Ag2CrO4沉淀在溶液中存在沉淀溶解平衡：

Ag2CrO4（s）2Ag＋（aq）＋CrO

（aq）

混合溶液相关离子的浓度为：

[Ag＋]＝

＝0.0020mol·L－1，

[CrO

]＝

＝0.0020mol·L－1。

则Q＝c2（Ag＋）·c（CrO

）＝（0.0020mol·L－1）3＝8×10－9mol3·L－3＞Ksp（Ag2CrO4）

因此混合后有Ag2CrO4沉淀析出。

[自学教材·填要点]

1．实质

实质是沉淀溶解平衡的移动。

2．特点

（1）一般地，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。

（2）两种难溶物溶解度差别越大，越容易转化。

3．沉淀转化的应用

（1）除去废水中的Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等，常用FeS等难溶物作沉淀剂，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。

[师生互动·解疑难]

（1）物质溶解是绝对的，不溶是相对的。

一般这样界定物质的溶解性：

（2）沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动，是在含有沉淀的溶液中，加入适当试剂，与某一离子结合成更难溶的物质。

（3）利用沉淀转化原理还可以将某些用酸或其他方法不易除去的沉淀转化为用酸或其他方法易除去的沉淀，如可用Na2CO3把锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3再用酸除去。

3．[双选题]已知Ksp（AgCl）＝1.8×10－10mol2·L－2，Ksp（AgI）＝1.0×10－16mol2·L－2，下列关于不溶物之间转化的说法中错误的是（　　）

A．AgCl不溶于水，不能转化为AgI

B．两种不溶物的Ksp相差越大，Ksp大的不溶物就越容易转化为Ksp小的不溶物

C．AgI比AgCl更难溶于水，所以AgCl可以转化为AgI

D．常温下，AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于

×10－11mol·L－1

解析：

对阴、阳离子个数比不同的物质，其溶解能力不能用Ksp来比较，Ksp小的物质其溶解度不一定小。

答案：

AB

　　[例1]　某温度下，Fe（OH）3（s）、Cu（OH）2（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如图所示。

据图分析，下列判断错误的是（　　）

A．Ksp[Fe（OH）3]＜

Ksp[Cu（OH）2]

B．加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点

C．c、d两点代表的溶液中c（H＋）与c（OH－）乘积相等

D．Fe（OH）3、Cu（OH）2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和

[解析]　b、c两点时金属阳离子浓度相等，即c（Fe3＋）＝c（Cu2＋），则Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·c3（OH－）＝c（Fe3＋）·（

）3，Ksp[Cu（OH）2]＝c（Cu2＋）·c2（OH－）＝c（Cu2＋）·（

）2，故Ksp[Fe（OH）3]＜Ksp[Cu（OH）2]，A对；NH4Cl溶于水后，由于NH

水解使溶液显酸性，而a到b点碱性增强，B错；KW只与温度有关，C对；曲线上的点都表示沉淀溶解平衡状态，都为饱和溶液，D对。

[答案]　B

（1）溶度积Ksp是化学平衡常数的延伸和拓展，因此要从化学平衡常数的角度去理解Ksp的含义和应用。

（2）溶度积常数受温度影响，温度不变，Ksp不变。

（3）沉淀溶解平衡遵循平衡移动原理。

1．已知：

25℃时，Ksp[Mg（OH）2]＝5.61×10－12mol3·L－3，Ksp[MgF2]＝7.42×10－11mol3·L－3。

下列说法正确的是（　　）

A．25℃时，饱和Mg（OH）2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的[Mg2＋]大

B．25℃时，在Mg（OH）2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，[Mg2＋]增大

C．25℃时，Mg（OH）2固体在20mL0.01mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小

D．25℃时，在Mg（OH）2悬浊液中加入NaF固体后，Mg（OH）2不可能转化为MgF2

解析：

饱和Mg（OH）2溶液中[Mg2＋]＝

，饱和MgF2溶液中[Mg2＋]＝

，前者小于后者，A错误；向Mg（OH）2悬浊液中加NH4Cl固体会降低[OH－]，因此[Mg2＋]增大，B正确；Ksp的大小只与温度有关，C错；向Mg（OH）2悬浊液中加NaF固体，只要[Mg2＋][F－]2＞7.42×10－11mol3·L－3，也可转化为MgF2沉淀，D错误。

答案：

B

[例2]　Cu（OH）2Cu2＋＋2OH－，Ksp＝[Cu2＋]·[OH－]2＝2×10－20。

当溶液中各种离子的浓度的幂的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之固体溶解。

（1）某CuSO4溶液里[Cu2＋]＝0.02mol·L－1，如果生成Cu（OH）2沉淀，应调整溶液的pH，使之________。

（2）要使0.2mol·L－1CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全（使Cu2＋浓度降至原来的千分之一），则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH等于________。

[解析]　

（1）由题意知：

当[Cu2＋]·[OH－]2＝2×10－20时，开始出现沉淀，则[OH－]＝

＝

＝10－9（mol·L－1），[H＋]＝

＝

＝10－5（mol·L－1），pH＝5。

因此要生成Cu（OH）2沉淀应调节溶液的pH，使其大于5。

（2）若使[Cu2＋]降为

，即2×10－4mol·L－1，则[OH－]＝

＝10－8（mol·L－1），[H＋]＝

＝

＝10－6（mol·L－1），则溶液的pH＝6。

[答案]　

（1）＞5　

（2）6

（1）沉淀的溶解、生成或转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。

（2）根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。

2．将氯化银加到溴化钠溶液中，白色不溶物变为淡黄色，把此淡黄色不溶物加到碘化钾溶液中，淡黄色不溶物变为黄色不溶物。

此实验方案是为了验证（　　）

A．活动性：

Cl－>Br－>I－

B．还原性：

I－>Br－>Cl－

C．稳定性：

AgCl>AgBr>AgI

D．Ksp：

AgCl>AgBr>AgI

解析：

淡黄色不溶物为AgBr，黄色不溶物为AgI,Ksp大的不溶物易转化为Ksp小的不溶物。

答案：

D

[随堂基础巩固]

1．下列关于AgCl沉淀溶解平衡的说法正确的是（　　）

A．Ag＋与Cl－结合成AgCl的速率与AgCl溶解的速率相等

B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－

C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度减小

D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变

解析：

难溶是相对的，AgCl虽然难溶于水，但溶液中仍存在Ag＋和Cl－；升高温度，AgCl的溶解度增大；向AgCl沉淀中加入NaCl固体，由于增大了Cl－浓度，溶解平衡逆向移动，AgCl的溶解度减小。

答案：

A

2．（2010·海南高考）已知Ksp（AgCl）＝1.8×10－10，Ksp（AgI）＝1.5×10－16，Ksp（Ag2CrO4）＝2.0×10－12，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序正确的是（　　）

A．AgCl＞AgI＞Ag2CrO4

B．AgCl＞Ag2CrO4＞AgI

C．Ag2CrO4＞AgCl＞AgI

D．Ag2CrO4＞AgI＞AgCl

解析：

利用难溶物Ksp表达式，转换为c（Ag＋）表达式c（Ag＋）（AgCl）＝

mol·L－1，

c（Ag＋）（AgI）＝

mol·L－1，

c（Ag＋）（Ag2CrO4）＝

mol·L－1，

即Ag＋浓度：

Ag2CrO4＞AgCl＞AgI。

答案：

C

3．要使工业废水中的重金属Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：

化合物

PbSO4

PbCO3

PbS

溶解度/g

1.03×10－4

1.81×10－7

1.84×10－14

由上述数据可知，选用的沉淀剂最好是（　　）

A．硫化物　　　　　　　B．硫酸盐

C．碳酸盐D．以上沉淀剂均可

解析：

产生沉淀的溶解度越小，沉淀反应进行的越完全。

答案：

A

4．某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。

下列说法正确的是（　　）

提示：

BaSO4（s）Ba2＋（aq）＋SO

（aq）的平衡常数Ksp＝[Ba2＋][SO

]，称为溶度积常数。

A．加入Na2SO4可以使溶液由a点到b点

B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点

C．d点无BaSO4沉淀生成

D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp

解析：

A项加入Na2SO4会使Ba2＋的浓度减小；B项，蒸发时，Ba2＋与SO

的浓度变化是一致的；D项，温度不变，Ksp不变；在d点，Q＜Ksp，无沉淀生成，C正确。

答案：

C

5．在有固态Mg（OH）2存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：

Mg（OH）2（s）Mg2＋（aq）＋2OH－（aq）。

向该饱和溶液中加入固体CH3COONa、NH4Cl时，固体Mg（OH）2的质量有什么变化？

解析：

加入固体CH3COONa使Mg（OH）2固体的质量增加。

理由是CH3COONa在溶液中水解：

CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，增大了c（OH－），使Mg（OH）2的溶解平衡向着生成Mg（OH）2的方向移动。

加入NH4Cl使Mg（OH）2固体的质量减小。

理由是NH4Cl在溶液中电离出NH

，NH

与OH－发生反应：

NH

＋OH－NH3·H2O，减小了c（OH－），使Mg（OH）2的溶解平衡向着生成Mg2＋和OH－的方向移动。

答案：

加入CH3COONa固体，固体Mg（OH）2质量增加；加入NH4Cl固体时，Mg（OH）2质量减小

[课时跟踪训练]

（时间45分钟　满分60分）

一、选择题（本题包括7小题，每小题3分，共21分）

1．Ca3（PO4）2的溶度积表达式是（　　）

A．Ksp＝[Ca2＋][PO

]

B．Ksp＝[Ca

][（PO

）2]

C．Ksp＝[Ca2＋]3[PO

]2

D．Ksp＝3[Ca2＋]2·2[PO

]

解析：

Ca3（PO4）2在水溶液中的沉淀溶解平衡为：

Ca3（PO4）2（s）3Ca2＋（aq）＋2PO

（aq）溶度积表达式为：

Ksp＝[Ca2＋]3[PO

]2。

答案：

C

2．下列关于沉淀溶解平衡的说法中不正确的是（　　）

A．难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，且是一种动态平衡

B．Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关

C．Ksp反映了物质在水中的溶解能力，可直接根据Ksp的数值大小比较电解质在水中的溶解能力大小

D．可通过Q和Ksp的相对大小，来判断沉淀溶解平衡的移动方向

解析：

在一定温度下，Ksp为一常数，Ksp数值大小的比较只能是同种类型物质（即组成的阴、阳离子个数比相同）之间比较来确定溶解能力的大小，C项是错误的。

答案：

C

3．下列化学原理的应用，主要是利用沉淀溶解平衡原理的是（　　）

①热纯碱溶液洗涤油污的能力强　②误将钡盐[BaCl2、Ba（NO3）2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒　③溶洞的形成　④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能　⑤泡沫灭火器灭火的原理

A．②③④B．①②③

C．③④⑤D．全部

解析：

①、⑤与离子的水解有关，与沉淀溶解平衡无关。

答案：

A

4．下列说法正确的是（　　）

A．在一定温度下的AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数

B．AgCl的Ksp＝1.8×10－10mol2·L－2，在任何含AgCl固体的溶液中，[Ag＋]＝[Cl－]，且Ag＋和Cl－浓度的乘积等于1.8×10－10mol2·L－2

C．温度一定时，在AgCl饱和溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数

D．向饱和AgCl溶液中加入盐酸，Ksp变大

解析：

AgCl的溶度积Ksp是饱和溶液中[Ag＋]与[Cl－]的乘积，只受温度影响，C正确，D错误；在含有AgCl固体的溶液中[Ag＋]、[Cl－]不一定只来源于AgCl的溶解，二者不一定相等，B错误；A中不一定是饱和溶液，A错误。

答案：

C

5．一定温度下，在氢氧化钡的悬浊液中，存在氢氧化钡固体与其电离的离子间的溶解平衡关系：

Ba（OH）2（s）Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）。

向此悬浊液中加入少量的氧化钡粉末，下列叙述正确的是（　　）

A．溶液中钡离子数目减小

B．溶液中钡离子浓度减小

C．溶液中氢氧根离子浓度增大

D．pH减小

解析：

原溶液已饱和，加入的BaO粉末与水反应生成的Ba（OH）2不会再溶解，但由于消耗了水，使得平衡逆向移动，Ba2＋与OH－的数目减少，但浓度不变，pH也不变。

答案：

A

6．已知25℃时，电离度α（HF）＝3.6×10－4，溶度积常数Ksp（CaF2）＝1.46×10－12，现向1L0.2mol·L－1HF溶液中加入1L0.2mol·L－1CaCl2溶液，则下列说法中，正确的是（　　）

A．25℃时，0.1mol·L－1HF溶液中pH＝1

B．Ksp（CaF2）随温度和浓度的变化而变化

C．该体系中Ksp（CaF2）＝

D．该体系中有CaF2沉淀产生

解析：

因α（HF）＝3.6×10－4，HF为弱酸，则0.1mol·L－1HF溶液中pH＞1，Ksp只受温度影响；C项将α（HF）＝3.6×10－4和Ksp（CaF2）＝1.46×10－12代入可知Ksp（CaF2）≠

；混合后：

c（HF）＝0.1mol·L－1，[H＋]＝c（F－）＝c·α＝0.1mol·L－1×3.6×10－4＝3.6×10－5mol·L－1，c（Ca2＋）＝0.1mol·L－1，Q＝c（Ca2＋）·c2（F－）＝0.1×1.3×10－9＝1.3×10－10＞Ksp，故有CaF2沉淀产生。

答案：

D

7．已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解，工业上制CuCl2是将浓盐酸用蒸气加热到80℃左右，再慢慢加入粗氧化铜（含少量杂质FeO），充分搅拌使之溶解，欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是（　　）

A．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe

B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀

C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5

D．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH

解析：

除去Cu2＋溶液中的Fe2＋，需先转化为Fe3＋，再用CuO调节pH：

CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O，将Fe3＋转化为沉淀，从而避免引入杂质离子。

答案：

D

二、非选择题（本题包括4小题，共39分）

8．（10分）观察下列实验，分析发生的反应，得出结论。

①现象_____________________________________________________________；

化学方程式_________________________________________________________。

②现象_____________________________________________________________；

化学方程式_________________________________________________________。

③现象_____________________________________________________________；

化学方程式_________________________________________________________。

结论：

_____________________________________________________________。

解析：

因为AgCl、AgI、Ag2S的溶解度依次降低，因此可实现沉淀的转化。

答案：

①生成白色沉淀

NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3

②白色沉淀转化为黄色沉淀

AgCl（s）＋KI（aq）===AgI（s）＋KCl（aq）

③黄色沉淀转化为黑色沉淀

2AgI（s）＋NaS（aq）===Ag2S（s）＋2NaI（aq）

沉淀反应向着更难溶物质生成的方向进行

9．（10分）某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀，从而将其除去的可能性，查得如下资料：

（25℃）

难溶电解质

CaCO3

CaSO4

Ksp（mol2·L－2）

2.8×10－9

9.1×10－6

实验步骤如下：

①往100mL0.1mol·L－1的CaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。

②向上述悬浊液中加入固体Na2CO33g，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液。

③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液。

④_______________________________________________________________________。

（1）由题中信息Ksp越大，表示电解质的溶解度越________（填“大”或“小”）。

（2）写出第②步发生反应的化学方程式：

________________________________。

（3）设计第③步的目的是_____________________________________________________。

（4）请补充第④步操作及发生的现象：

________________________________________

_______________________________________________________________________。

（5）请写出该转化在实际生活、生产中的一个应用：

_____________________________

________________________________________________________________________。

解析：

CaCO3和CaSO4阴、阳离子个数比相同，由Ksp大小可知其溶解度大小，在硫酸钙的悬浊液中存在着：

CaSO4（s）Ca2＋（aq）＋SO

（aq），而加入Na2CO3后，溶液中CO

浓度较大，而CaCO3的Ksp较小，故CO

与Ca2＋结合生成沉淀，即CO

＋Ca2＋===CaCO3↓，既然是探究性实验，必须验证所推测结果的正确性，故设计了③④步操作，即验证所得固体是否为碳酸钙。

然后联系生活实际除去锅炉水垢，即可解答（5）小题。

答案：

（1）大

（2）Na2CO3（aq）＋CaSO4（s）===Na2SO4（aq）＋CaCO3（s）

（3）洗去沉淀中附着的SO

（4）向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解，有气泡冒出

（5）将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，易于除去

10．（9分）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。

请回答下列问题。

（1）由重晶石转化为BaCO3时，试剂a应用________，该步转化能够实现的原因是______________________________。

（2）操作①所对应的具体操作是__________________________。

（3）由BaCO3转化为BaCl2的过程中，加入的试剂b是________，操作②是______________________。

解析：

（1）BaSO4＋N