人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三章 水溶液中的离子平衡第四节 难溶电解质的溶解平衡教案及反思

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 [课标要求]1．了解难溶电解质的溶解平衡。2．了解溶度积的意义。3．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。 1．沉淀生成的主要方法有调节pH法和加沉淀剂法。2．沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。3．溶度积“三要素”：(1)含义：难溶电解质溶液中离子浓度的幂之积。(2)影响因素：Ksp只与温度有关。(3)意义：Ksp反映难溶电解质的溶解能力，相同类型的难溶电解质，Ksp越小，溶解能力越小。4．溶度积规则：(1)当Qc>Ksp，有沉淀析出。(2)当Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀和溶解处于平衡状态。(3)当Qc<Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出。  1．25 ℃时，溶解性与溶解度的关系2．沉淀溶解平衡(1)概念：在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即达到溶解平衡。(2)图示：(3)表示方法：以AgCl为例，溶解平衡可表示为AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。3．特征4．影响沉淀平衡的因素(1)内因。难溶电解质本身的性质，是影响沉淀溶解平衡的主要因素。(2)外因。以AgCl为例：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)外界条件移动方向c(Ag＋)升高温度右移增大加入少量AgNO3左移增大加入Na2S右移减小通入HCl左移减小1．对“AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)”的理解正确的是(　　)A．说明AgCl没有完全电离，AgCl是弱电解质B．说明溶解的AgCl已完全电离，是强电解质C．说明Ag＋与Cl－反应不能完全进行到底D．说明Ag＋与Cl－反应可以完全进行到底解析：选C　AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)表示的是AgCl的溶解平衡，说明Ag＋与Cl－反应不能完全进行到底。2．石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入少量下列溶液，可使Ca(OH)2(s)减少的是(　　)①Na2CO3溶液　②AlCl3溶液　③NaOH溶液④CaCl2溶液A．①②　　B．②③　　　C．③④　　　D．①④解析：选A　CO结合Ca2＋生成CaCO3沉淀，使平衡右移，①正确；Al3＋结合OH－生成Al(OH)3沉淀，使平衡右移，②正确；增加OH－浓度，平衡左移，③错误；c(Ca2＋)增大，平衡左移，④错误。3．在一定温度下，当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2＋)不变，可采取的措施是(　　)A．加MgSO4固体  B．加HCl溶液C．加NaOH固体  D．加水解析：选D　Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变大；加HCl溶液使该溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大；加NaOH固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小。4．把Ca(OH)2放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋＋2OH－，下列说法正确的是(　　)A．恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高B．给溶液加热，溶液的pH升高C．向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加D．向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变解析：选C　A项，CaO＋H2O===Ca(OH)2，由于保持恒温，Ca(OH)2溶解度不变，c(OH－)不变，因此pH不变；B项，加热时Ca(OH)2溶解度减小，平衡逆向移动，c(OH－)减小，pH减小；C项，CO＋Ca2＋===CaCO3↓，使平衡正向移动，Ca(OH)2固体减少，但固体总质量增大；D项，加入NaOH固体时，c(OH－)增大，平衡逆向移动，因此Ca(OH)2固体增多。  1．沉淀的生成(1)沉淀生成的应用：常利用生成沉淀来除去或分离某些离子、提纯物质。(2)沉淀的方法①调节pH法：加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应的离子方程式：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。②加沉淀剂法：以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下：Cu2＋＋S2－===CuS↓，Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋；Hg2＋＋S2－===HgS↓，Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋。2．沉淀的溶解(1)溶解原理根据勒夏特列原理，对于在水中难溶的电解质，如果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)溶解方法①酸溶解法：利用较强的酸溶解较弱酸的难溶盐。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，过程可表示为CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，CO＋H＋HCO，HCO＋H＋H2CO3，H2CO3===H2O＋CO2↑。②盐溶液溶解法：实验操作实验现象沉淀不溶解沉淀溶解沉淀溶解实验结论Mg(OH)2沉淀不仅能被盐酸溶解，还能被NH4Cl溶液溶解 3．沉淀的转化(1)沉淀转化实验①难溶性银盐之间的转化。步骤现象白色沉淀黄色沉淀黑色沉淀化学方程式NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3AgCl＋KI===AgI＋KCl2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI②Mg(OH)2与Fe(OH)3之间的转化。步骤现象产生白色沉淀产生的白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀化学方程式MgCl2＋2NaOH=== Mg(OH)2↓＋2NaCl3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2(2)沉淀转化的实质：溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀，两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀越容易转化。(3)沉淀转化的应用①锅炉除水垢。水垢[含CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2＋(aq)②除去硫酸铜溶液中的铁离子。Cu2＋Fe(OH)3↓[特别提醒]　难溶电解质的溶解平衡也是有条件的，条件变化，平衡被破坏。通过条件的变化可以使沉淀生成、沉淀溶解，也可以使沉淀转化。1．除去溶液中的SO，选择钙盐还是钡盐？为什么？提示：根据CaSO4微溶于水，BaSO4难溶于水，除去SO时，应选择钡盐，因为钡盐可使SO沉淀的更完全。2．向5 mL稀的NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，依据上述变化过程，你能判断出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解能力的强弱吗？提示：依据沉淀转化的实质可知三者溶解能力为AgCl>AgI>Ag2S。1．沉淀的生成(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶解度越小越好)。如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，选择沉淀剂(FeS)可以使废水中的Cu2＋转化成溶解度更小的CuS。②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。(2)常用的沉淀方法①调节pH法：通过调节溶液的pH，使溶液中的杂质离子转化成沉淀而除去。②直接沉淀法：通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。2．沉淀的溶解沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解的常用方法主要有三种：(1)加入适当试剂，使其与溶液中某种离子结合生成弱电解质。(2)加入适当氧化剂或还原剂，与溶液中某种离子发生氧化还原反应。(3)加入适当试剂，与溶液中某种离子结合生成配合物。3．沉淀的转化(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。(2)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。(3)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。1．要使工业废水中的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PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14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：选A　产生沉淀的溶解度越小，沉淀反应进行的越完全。2．在含有浓度均为0.01 mol·L－1的Cl－、Br－、I－的溶液中，缓慢且少量地加入AgNO3稀溶液，结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是(　　)A．AgCl、AgBr、AgI  B．AgI、AgBr、AgClC．AgBr、AgCl、AgI  D．三种沉淀同时析出解析：选B　AgI比AgBr、AgCl更难溶于水，故Ag＋不足时先生成AgI，析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl。3．在有固态CaCO3存在的饱和溶液中，存在着如下平衡CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入下列溶液能使CaCO3质量增加的是(　　)A．CaCl2溶液  B．KNO3溶液C．NH4Cl溶液  D．NaCl溶液解析：选A　加入CaCl2溶液，溶液中c(Ca2＋)增大，平衡逆向移动，CaCO3质量增加，A正确；加入KNO3溶液，相当于加入水，溶液中c(Ca2＋)、c(CO)均减小，平衡正向移动，CaCO3质量减少，B错误；加入NH4Cl溶液，NH水解产生的H＋与CO反应，c(CO)减小，平衡正向移动，CaCO3质量减少，C错误；加入NaCl溶液，相当于加入水，溶液中c(Ca2＋)、c(CO)均减小，平衡正向移动，CaCO3质量减少，D错误。  1．概念在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之积为一常数，叫做溶度积常数，简称溶度积。用Ksp表示。2．表达式对于反应MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)，Ksp＝[c(Mn＋)]m·[c(Am－)]n。如Mg(OH)2的Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)。3．影响因素1．已知FeS和CuS的溶度积常数：Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，你能确定相同温度下CuS和FeS的溶解度的大小吗？提示：依据FeS和CuS的Ksp可知，相同温度下，FeS的溶解度大于CuS的溶解度。2．要将等体积的4×10－3 mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3 mol·L－1的K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12]提示：混合后c(Ag＋)＝c(CrO)＝2×10－3 mol·L－1Qc＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9＞9.0×10－12，故有Ag2CrO4沉淀析出。1．溶度积与离子积的关系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：(1)Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。(2)Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。(3)Qc＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。2．溶度积与沉淀溶解能力的关系溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解能力。(1)对于阴、阳离子个数比相同的电解质，Ksp的数值越大，难溶电解质在水中的溶解度越大。(2)对于阴、阳离子个数不同的电解质，Ksp小的电解质的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小，如Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl)，但Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。因此，不能通过比较Ksp数值的大小来确定溶解度的大小。1．下列说法不正确的是(　　)A．Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关B．由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀C．其他条件不变，离子浓度改变时，Ksp不变D．两种难溶电解质作比较时，Ksp小的溶解度一定小解析：选D　溶度积常数只与电解质本身的性质和温度有关，A正确；由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)，在ZnS饱和溶液中加入含Cu2＋的溶液，可生成CuS沉淀，B正确；难溶物确定时，Ksp只受温度的影响，与浓度无关，C正确；对于阴、阳离子的个数比相同即同一类型的难溶电解质，Ksp的数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，即溶解度越大，对于阴、阳离子的个数比不同即不同类型的难溶电解质，不能直接用Ksp的大小比较它们的溶解度，必须通过计算进行比较，D错误。2．已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9×10－11。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(　　)A．Cl－、Br－、CrO　 B．CrO、Br－、Cl－C．Br－、Cl－、CrO  D．Br－、CrO、Cl－解析：选C　根据三种难溶物的溶度积数据，在Cl－、Br－和CrO的浓度均为0.010 mol·L－1时，氯离子沉淀时银离子的最小值是1.56×10－10/0.010 mol·L－1＝1.56×10－8 mol·L－1，溴离子沉淀时银离子的最小值是7.7×10－13/0.010 mol·L－1＝7.7×10－11 mol·L－1，CrO沉淀时银离子的最小值是(9×10－11/0.010 mol·L－1)＝3×10－4.5 mol·L－1，沉淀所需银离子浓度小的先沉淀，所以三种离子沉淀的先后顺序是Br－、Cl－、CrO。3．在0.10 mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝________mol·L－1{Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20}。若在0.1 mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度是________mol·L－1。解析：pH＝8时，c(OH－)＝10－6 mol·L－1，由硫酸铜的溶度积常数可知：Ksp＝2.2×10－20＝10－12×c(Cu2＋)，得c(Cu2＋)＝2.2×10－8 mol·L－1；使Cu2＋沉淀完全，已知c(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1，根据反应关系式：Cu2＋～2H＋得c(H＋)＝0.2 mol·L－1。答案：2.2×10－8　0.2