沉淀溶解平衡(教育精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,节 沉淀溶解平衡,联想,质疑,（,1,）加热硬水,Ca(HCO,3,),2,和,Mg(HCO,3,),2,会转化为,CaCO,3,和,Mg(OH),2,你知道它们是怎样生成的吗？,（,2,）处理污水时，向其中加入,FeS,固体,以除去,Cu,2+,、,Hg,2+,、,Pb,2+,等重金属离子，发生了那些化学反应？,CaCO,3,、,FeS,、,Mg(OH),2,等碱和盐是难溶电解质，尽管难溶电解质难溶于水，但在水中也会建立一动态平衡。,观察,思考,取有,PbI,2,沉淀的饱和溶液中上层清液，即,PbI,2,的饱和溶液滴加几滴,KI,溶液，观察现象。你能解释观察到的现象吗？,一、沉淀溶解平衡与溶度积,第,1,课时,2,、溶度积常数或溶度积,(,K,sp,),：,难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，,离子浓度保持不变（或一定）。其离子浓度的方次的乘积为一个常数这个常数称之为,溶度积常数简称为溶度积，用,K,sp,表示。,PbI,2,(s)Pb,2+,+2I,-,25,时，,K,sp,=Pb,2+,I,-,2,=7.110,-9,mol,3,L,-3,1,、沉淀溶解平衡：,尽管,PbI,2,固体难溶于水，但仍有部分,Pb,2+,和,I,-,离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的,Pb,2+,和,I,-,又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，,Pb,2+,和,I,-,的沉淀与,PbI,2,固体的溶解达到平衡状态即达到,沉淀溶解平衡状态,.,PbI,2,固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：,PbI,2,(s)Pb,2+,+2I,-,3,、溶度积,(,K,sp,),的性质,溶度积,(,K,sp,),的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的量无关,.,离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积,.,不同的难溶电解质在相同温度下,K,sp,不同。,几种难熔电解质在,25,时的溶解平衡和溶度积：,AgCl(s,)Ag,+,+,Cl,-,K,sp,=,Ag,+,Cl,-,=1.810,-10,mol,2,L,-2,AgBr(s,)Ag,+,+Br,-,K,sp,=Ag,+,Br,-,=5.010,-13,mol,2,L,-2,AgI(s,)Ag,+,+I,-,K,sp,=Ag,+,Br,-,=8.310,-17,mol,2,L,-2,Mg(OH),2,(s)Mg,2+,+2OH,-,K,sp,=Mg,2+,OH,-,2,=5.610,-12,mol,3,L,-3,相同类型的难溶电解质的,K,sp,越小，,溶解度越小，越难溶。,如,:,K,sp,(,AgCl,),K,sp,(,AgBr,),K,sp,(,AgI,),溶解度,:,AgCl,),K,sp,(,AgBr,),K,sp,(,AgI,),4.,有关计算,(1).,利用溶度积计算某种离子的浓度,例,1:25,时，,K,sp,(PbI,2,),=7.110,-9,mol,3,L,-3,求,PbI,2,的饱和溶液中的,Pb,2+,和,I,-,.,练,1:25,时，,K,sp,(,AgBr,),=5.010,-10,mol,2,L,-2,求,AgBr,的饱和溶液中的,Ag,+,和,Br,-,.,练,2:25,时，,K,sp,(Mg(OH),2,),=,5.610,-12,mol,3,L,-3,求,Mg(OH),2,的饱和溶液中的,Mg,2+,和,OH,-,.,(2).,溶度积,Ksp,与难溶电解质的,溶解度,的有关换算,例,3:25,时,K,sp,(AgIO,3,)=3.110,-8,mol,2,L,-2,、,K,sp,(Ag,2,CrO,3,)=1.110,-12,mol,3,L,-3,比较,AgIO,3,、,Ag,2,CrO,3,的饱和溶液中溶解度的大小,.,例,2:25,时,K,sp,(PbI,2,)=7.110,-9,mol,3,L,-3,求,PbI,2,的饱和溶液中,PbI,2,的溶解度,.,（,溶解度,s,指,100g,水中溶解溶质的克数或,g/L,）。,练习,1:25,时，,K,sp,(Mg(OH),2,)=,5.610,-12,mol,3,L,-3,求,Mg(OH),2,的饱和溶液中的溶解度,.,练习,2:25,时,K,sp,(Mg(OH),2,)=,5.610,-12,mol,3,L,-3,、,K,sp,(,AgCl,)=,1.810,-10,mol,2,L,-2,通过计算,比较,Mg(OH),2,、,AgCl,的饱和溶液中溶解度的大小,.,例,4:,已知常温下，,Mg(OH),2,在水中的溶解度为,6.38 10,-3,g/L,求,Mg(OH),2,饱和溶液中的溶度积,K,sp,。,(2),求,Mg(OH),2,饱和溶液中的,pH,和,OH,-,(3),求,Mg(OH),2,在,0.001mol/L,的,NaOH,溶液中的溶解度。,(4),求,Mg(OH),2,在,0.001mol/L,的,MgCl,2,溶液中的溶解度。,作业,1.25,时，,K,sp,(Mg(OH),2,)=,5.610,-12,mol,3,L,-3,求,Mg(OH),2,的饱和溶液中的,Mg,2+,和,OH,-,和,溶解度,.,2.,25,时,K,sp,(Fe(OH),2,)=,4.910,-17,mol,3,L,-3,，,K,sp,(Al(OH),3,)=1.310,-33,mol,4,L,-4,比较,Fe(OH),2,、,Al(OH),3,饱和溶液中溶解度的大小,.,3.(1),已知常温下，,AgI,在水中的溶解度为,2.1 10,-6,g/L,求,AgI,饱和溶液中的溶度积,K,sp,。,(2),求,AgI,在,0.001mol/L,的,KI,溶液中的溶解度。,(3),求,AgI,在,0.001mol/L,的,AgNO,3,溶液中的溶解度。,二、沉淀溶解平衡的应用,1,、沉淀的溶解与生成,离子的浓度商,Q,c,和离子积,K,sp,的关系：,(1).,当,Q,c,K,sp,时是过饱和溶液，,离子生成沉淀,即反应向生成沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。,(2).,当,Q,c,=,K,sp,时是饱和溶液，已达到,沉淀溶解平衡状态。,(3).,当,Q,c,K,sp,时是不饱和溶液，,沉淀溶解,即反应向沉淀溶解的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。,以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。,（,1,）沉淀的溶解,第,2,课时,思考：为什么医学上常用,BaSO,4,作为内服造影剂“钡餐”，而不用,BaCO,3,作为内服造影剂“钡餐”,?,BaSO,4,和,BaCO,3,的沉淀溶解平衡分别为：,BaSO,4,Ba,2+,+SO,4,2-,K,sp,=1.110,-10,mol,2,L,-2,BaCO,3,Ba,2+,+CO,3,2-,K,sp,=5.110,-9,mol,2,L,-2,由于人体内胃酸的酸性较强,(pH0.9-1.5),，如果服下,BaCO,3,胃,酸会与,CO,3,2-,反应生成,CO,2,和水，使,CO,3,2-,离子浓度降低，使,Q,c,K,sp,时，离子才能生成沉淀。,混合后：,Ag,+,=2 10,-3,mol,L,-1,Cl,-,=,2 10,-3,mol,L,-1,Q,c,=,Ag,+,Cl,-,=,2 10,-3,mol,L,-1,2 10,-3,mol,L,-1,=4.0,10,-6,mol,2,L,-2,1.8,10,-10,mol,2,L,-2,Q,c,K,sp,所以有,AgCl,沉淀析出。,练习：将,410,-3,mol,L,-1,的,Pb(NO,3,),2,溶液与,410,-3,mol,L,-1,的,KI,溶液,等体积混合能否有沉淀析出？,K,sp,(PbI,2,)=7.110,-9,mol,3,L,-3,解：,Q,c,=pb,2+,I,-,2,=,2 10,-3,mol,L,-1,(,2 10,-3,mol,L,-1,),2,=8,10,-9,Ksp(PbI,2,),所以有,PbI,2,沉淀析出。,例,2.,在,1L,含,1.010,-3,mol,L,-1,的,SO,4,2-,溶液中，注入,0.01mol,BaCl,2,溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去,SO,4,2-,?,已知,:,K,sp,(BaSO,4,)=410,-10,mol,2,L,-2,解：,c(Ba,2+,)=0.01mol/L,c(SO,4,2-,)=0.001mol/L,生成,BaSO,4,沉,淀后，,Ba,2+,过量，剩余的即,Ba,2+,=0.01-0.001=0.009mol/L.,SO,4,2-,=K,sp,/Ba,2+,=1.110,-10,/9.010,-3,=1.210,-8,(mol/L),因为，剩余的即,SO,4,2-,=1.210,-8,mol/L1.010,-5,mol/L,所以，,SO,4,2-,已沉淀完全，即有效除去了,SO,4,2-,。,注意：,当剩余离子即平衡离子浓度,10,-5,mol/L,时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。,例,.,用,5%,的,Na,2,SO,4,溶液能否有效除去误食的,Ba,2+,?,已知,:,K,sp,(BaSO,4,)=1.110,-10,mol,2,L,-2,解：,5%,的,Na,2,SO,4,溶液中的,SO,4,2-,0.352mol/L,Ba,2+,=(1.110,-10,mol,2,L,-2,)/(0.352mol/L),=2.9,10,-10,mol,L,-1,因为剩余的,Ba,2+,Ksp,有沉淀析出,),3.,将,10ml 410,-4,mol,L,-1,的,MgSO,4,溶液与,10ml 210,-4,mol,L,-1,的,NaOH,溶液,混合能否有,Mg(OH),2,沉淀析出？,K,sp,(Mg(OH),2,)=,5.610,-12,mol,3,L,-3,（,Qc=2,10,-12,mol,3,L,-3,K,sp,(CuS),CuS,的溶解度远小于,ZnS,的溶解度。,当,向,ZnS,沉淀上滴加,CuSO,4,溶液时，,ZnS,溶解产生的,S,2-,与,CuSO,4,溶液中的,Cu,2+,足以满足,Q,c,Ksp(CuS,),的条件，,S,2-,与,Cu,2+,结合产生,CuS,沉淀并建立沉淀溶解平衡。,CuS,沉淀的生成，使得,S,2-,的浓度降低，导致,S,2-,与,Zn,2+,的,Q,c,K,sp,(CuS,),所以,ZnS,沉淀会转化为,CuS,沉淀,练习,:,已知,K,sp,(MnS,)=2.510,-13,Ksp(PbS,)=3.410,-28,mol,2,L,-2,通过计算说明,MnS,沉淀中滴加,0.01mol/L,的,Pb(NO,3,),2,溶液是否有,PbS,沉淀析出。,(2).ZnS,沉淀为什么转化为,CuS,沉淀的定量计算,利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用,FeS(s)MnS(s,),等难溶物作为沉淀剂除去废水中的,Cu,2+,、,Hg,2+,、,Pb,2+,等重金属离子。,Ksp(FeS,)=6.310,-18,mol,2,L,-2,Ksp(CuS,)=1.310,-36,mol,2,L,-2,Ksp(HgS,)=6.410,-53,mol,2,L,-2,Ksp(PbS,)=3.410,-28,mol,2,L,-2,练习：写出,FeS(s,),与废水中的,Cu,2+,、,Hg,2+,、,Pb,2+,的,反应离子方程式。,FeS(s,)+Cu,2+,(aq)=,CuS(s,)+Fe,2+,FeS(s,)+Pb,2+,(aq)=,PbS(s,)+Fe,2+,FeS(s,)+Hg,2+,(aq)=,HgS(s,)+Fe,2+,Cu,2+,+,MnS(s,