高中化学 第三章 第四节 难溶电解质的溶解平衡学案 新人教版选修41

难溶电解质的溶解平衡【学习目标】1. 了解难溶电解质的溶解平衡。2. 知道沉淀生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。3. 了解溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向。【学习过程】一、难溶电解质的溶解平衡1. 难溶电解质的溶解平衡：定义：在一定条件下，难溶强电解质溶于水，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成溶质的饱和溶液，达到平衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡。AgCl（s） Ag+（aq）+ Cl（aq）(2)特征： 逆：可逆过程； 动：动态平衡，v（溶解） v（沉淀） 0； 定：达到平衡时，溶液中各离子浓度保持不变； 变：当外界条件改变时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。2.影响溶解平衡的因素：（1）内因：不同的电解质在水溶液中溶解的程度不一样，而且差别很大，有的能溶解很多，像NaCl、KCl、NaOH等，这些物质的溶解度大于0.1克，通常把它们称作易溶物质；有的溶解的不多，如CaSO4、Ca(OH)2等，这些物质的溶解度在0.01克到0.1克之间，通常把它们称作微溶物质；有的溶解的很少，像CaCO3、AgCl、AgS等，这些物质的溶解度小于0.01克，通常把它们称作难溶物质，在水溶液中我们把它们称作沉淀。所以一般情况下，相当量的离子互相反应生成难溶电解质，就可以认为反应完全了。绝对不溶的电解质是没有的，对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1105mol/L时，沉淀就达完全。同是难溶电解质，溶解度差别也很大。易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。（2）外因：难溶电解质的溶解平衡作为一种平衡体系，遵从平衡移动原理。浓度：加水，平衡向溶解方向移动。温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。同离子效应：向平衡体系中加入相同的离子，使平衡向沉淀的方向移动。3.溶度积：（1）在一定温度下，难溶强电解质MmAn溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，这时的离子浓度幂的乘积是一个常数，叫作溶度积常数，简称溶度积。符号为KSP。（2）表达式：MmNn(s)mMn+(aq)nNm(aq)Ksp c（Mn+）mc（Nm）n（3）意义：溶度积Ksp反映了物质在水中的溶解能力。对于相同类型的电解质，Ksp越大，其在水中的溶解能力越大。Ksp 和S均可衡量物质在水中的溶解能力，只有相同类型的物质，才有Ksp 越大S越大的结论。同一物质的Ksp与温度有关，与溶液中的溶质离子浓度无关。（4）溶度积规则：通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积(离子积)Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。Qc Ksp时：溶液过饱和，平衡向生成沉淀的方向移动有沉淀生成；Qc Ksp时：溶液饱和，处于平衡状态；Qc Ksp时：溶液不饱和，平衡向沉淀溶解的方向移动沉淀溶解。二、沉淀反应的应用1沉淀的生成：(1)调节pH法：加入氨水调节pH至78，可除去氯化铵溶液中的杂质氯化铁。反应离子方程式如下：Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。(2)加沉淀剂法：以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2等生成极难溶的硫化物沉淀。反应离子方程式如下：Cu2S2=CuS，Cu2H2S=CuS2H。2沉淀的溶解：(1)原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断减少溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。(2)溶解沉淀的试剂类型：用强酸溶解，如溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质；用某些盐溶液溶解，如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液，化学方程式为：Mg(OH)22NH4Cl=MgCl22NH3H2O。3沉淀的转化：溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀(一般)。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀越容易转化。【当堂检测】1. 已知某温度下，Ksp(AgCl)1.561010，Ksp(Ag2CrO4)11012，当溶液中离子浓度小于105 molL1时，沉淀就达完全。下列叙述正确的是()A饱和AgCl溶液与饱和Ag2CrO4溶液相比，前者的c(Ag)大B向氯化银的浊液中加入氯化钠溶液，氯化银的Ksp减小C向0.000 8 molL1的K2CrO4溶液中加入等体积的0.002 molL1 AgNO3溶液，则CrO完全沉淀D将0.001 molL1的AgNO3溶液滴入0.001 molL1的KCl和0.001 molL1的K2CrO4溶液，则先产生AgCl沉淀2. 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()A加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点 B通过蒸发可以使溶液由d点变到c点Cd点无BaSO4沉淀生成 Da点对应的Ksp大于c点对应的Ksp3. 除了酸以外，某些盐也能溶解沉淀。利用下表三种试剂进行实验，相关分析不正确的是 ()编号分散质Mg(OH)2HClNH4Cl备注悬浊液1 mol/L1 mol/LA.向中加入酚酞显红色说明物质的“不溶性”是相对的B分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积，均能快速彻底溶解C、混合后发生反应：Mg(OH)2(s)2NHMg22NH3H2OD向中加入，c(OH)减小，Mg(OH)2溶解平衡正向移动4.已知在25 的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，且Ksp(AgX)1.81010，Ksp(AgY)1.01012，Ksp(AgZ)8.71017。(1)根据以上信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(已被溶解的溶质的物质的量/1 L溶液)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为_。(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则c(Y)_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)在25 时，若取0.188 g的AgY(相对分子质量188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中Y的物质的量浓度为_。(4)由上述Ksp判断，在上述(3)的体系中，能否实现AgY向AgZ的转化，_(填“能”或“不能”)，理由为_。5.以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表。表1几种砷酸盐的Ksp难溶物KspCa3(AsO4)26.81019AlAsO41.61016FeAsO45.71021表2工厂污染物排放浓度及允许排放标准污染物H2SO4As浓度28.42 gL11.6 g/L排放标准pH690.5 mg/L回答以下问题：(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)_mol/L。(2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式：Ksp_。若混合液中Al3、Fe3的浓度均为1.0104 mol/L时，_先沉淀。 (3)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节pH到2，再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为_。Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为_。答案与解析题号答案解析1DA选项，饱和AgCl溶液中c(Ag)c(Cl)，依据Ksp(AgCl)c(Ag)c(Cl)c2(Ag)1.561010可知c(Ag)105 molL1，同理Ag2CrO4溶液中c(Ag)2c(CrO)，Ksp(Ag2CrO4)c2(Ag)c(CrO)c3(Ag)11012可知c(Ag)104 molL1，错误；C选项，依据CrO2Ag=Ag2CrO4，溶液中c(Ag)2104 molL1，依据Ksp(Ag2CrO4)c2(Ag)c(CrO)11012，可知溶液中c(CrO)2.5105 molL1105 molL1，错误；D选项，AgCl开始沉淀时c(Cl) molL11.56107 molL1；Ag2CrO4开始沉淀时c(CrO) molL1106 molL1，正确2CA项中加入Na2SO4，溶液中c(SO)增大，导致c(Ba2)减小，而a、b两点c(Ba2)相同，故A项错误；蒸发时由于水分的减少，使c(Ba2)和c(SO)都增大，而d、c两点c(SO)相同，故B项错误；d点在平衡曲线的下方，即溶液中c(Ba2)c(SO)S(AgY)S(AgZ)(2)减小(3)1.0106 molL1(4)能Ksp(AgY)1.01012Ksp(AgZ)8.71017 (1)由于AgX、AgY、AgZ为同一类型的盐，所以其溶解度大小可以根据Ksp大小予以确定，因为Ksp(AgX)Ksp(AgY)Ksp(AgZ)，所以S(AgX)S(AgY)S(AgZ)。(2)向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，由于AgX的溶解度大于AgY，溶液中的c(Ag)增大，AgY溶解平衡向着生成沉淀的方向移动。(3)AgY饱和溶液中，c(Ag)1.0106 molL1，AgY固体完全溶解后c(Ag)102 molL1，故0.188 g AgY不能完全溶解，其溶液中c(Y)1.0106 molL1。(4)因Ksp(AgY)1.01012Ksp(AgZ)8.71017，所以能够实现AgY向AgZ的转化5(1)0.29(2)c3(Ca2)c2(AsO)Fe3(3)CaSO4H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右时，酸碱反应，使溶液中，AsO浓度增大，至QcKsp，Ca3(AsO4)2开始沉淀(1)H2SO4的浓度为28.42 gL1，转化为物质的量浓度为c0.29 mol/L。(2)Ksp的表达式为离子浓度的次方的乘积，Ksp小的物质先生成沉淀，所以Fe3先沉淀。(3)当Ca2浓度增大时，Ca2与SO可生成CaSO4沉淀。酸与碱发生中和反应，c(AsO)增大，当Ca2与AsO浓度次方的乘积达到Ca3(AsO4)2的Ksp时，开始沉淀