2018-2019版高中化學 專題3 溶液中的離子反應 第四單元 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡 第1課時學案 蘇教版選修4.doc

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第1課時　沉淀溶解平衡與溶度積 [學習目標定位]　1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影響因素。2.明確溶度積和離子積的關系，并由此學會判斷反應進行的方向。 一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡 1．實驗探究 (1)在裝有少量難溶的AgCl白色固體的試管中，加入約5 mL蒸餾水，充分振蕩后靜置。 ①取約2 mL上層清液加入另一試管中，滴加濃鹽酸，觀察到的現(xiàn)象是有白色沉淀生成。 ②由上述實驗得出的結論是原上層清液中含有Ag＋。 (2)分析AgCl的溶解過程：AgCl在溶液中存在下述兩個過程：一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脫離AgCl的表面溶于水中，即存在溶解過程；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面陰、陽離子的吸引，回到AgCl的表面析出，即存在沉淀過程。在一定溫度下，當AgCl溶解和生成的速率相等時，達到溶解平衡狀態(tài)，得到AgCl的飽和溶液。 (3)AgCl溶于水的平衡方程式是AgCl(s)Cl－(aq)＋Ag＋(aq)，由于沉淀、溶解之間的這種動態(tài)平衡的存在，決定了Ag＋和Cl－的反應不能進行到底。 (4)反應完全的標志 對于常量的化學反應來說，化學上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.010－5 molL－1時，沉淀就達完全。 2．溶解平衡的概念與特征 (1)概念 在一定溫度下，當沉淀溶解和生成的速率相等時，即建立了動態(tài)平衡，叫做沉淀溶解平衡。 (2)AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)和AgCl===Ag＋＋Cl－表示的意義不同：前者表示AgCl的溶解平衡，后者表示AgCl在水中完全電離(是指溶解的那一部分)。 (3)特征 ①動態(tài)平衡v溶解＝v沉淀≠0。 ②達到平衡時，溶液中離子的濃度保持不變。 ③當改變外界條件時，溶解平衡將發(fā)生移動，達到新的平衡。 3．溶解平衡的影響因素 已知溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，請分析當改變下列條件時對該溶解平衡的影響，填寫下表： 條件改變 移動方向 c(Mg2＋) c(OH－) 加水 正向移動 不變 不變 升溫 正向移動 增大 增大 加MgCl2(s) 逆向移動 增大 減小 通HCl 正向移動 增大 減小 加NaOH(s) 逆向移動 減小 增大 (以上濃度變化均指平衡后和原平衡比較) 外界條件對溶解平衡的影響 (1)溫度升高，多數(shù)溶解平衡向溶解的方向移動。 (2)加水稀釋，濃度減小，溶解平衡向溶解方向移動，但平衡后因仍存在溶解平衡，故離子濃度保持不變。 (3)加入與難溶電解質(zhì)構成微粒相同的物質(zhì)，溶解平衡向生成沉淀的方向移動。 (4)加入與難溶電解質(zhì)溶解所得的離子反應的物質(zhì)，溶解平衡向溶解的方向移動。 例1　判斷正誤(對的打“√”，錯的打“”) (1)難溶電解質(zhì)的溶解度為0(　　) (2)等物質(zhì)的量的AgNO3和NaCl混合后，溶液中不存在Ag＋和Cl－(　　) (3)對于“AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)”， 說明溶解的AgCl部分電離，是弱電解質(zhì)(　　) (4)當改變外界條件時，沉淀溶解平衡會發(fā)生移動，直至達到新的平衡(　　) (5)沉淀溶解達到平衡時，溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等，且保持不變(　　) (6)溶液中的離子濃度小于110－5 molL－1時，可視為沉淀完全(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)√　(5) 　(6)√ 考點　沉淀溶解平衡 題點　沉淀溶解平衡與飽和溶液的特征 例2　Mg(OH)2固體在水中存在下列溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，欲減少Mg(OH)2固體的量，可以加入少量的(　　) A．NaOH固體 B．NaCl固體 C．NaHSO4固體 D．MgSO4固體 答案　C 解析　欲使Mg(OH)2減少，應使平衡右移，NaHSO4電離產(chǎn)生的H＋會使平衡體系中c(OH－)減小，而使沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2固體的量減小。 考點　沉淀溶解平衡 題點　改變離子濃度引起的沉淀溶解平衡的移動 相關鏈接 1．不同的固體物質(zhì)在水中的溶解度不同，有的很大，有的很小，但無論大小，都有一定的溶解度。在20 ℃時，物質(zhì)的溶解度與溶解性的關系如下： 下列物質(zhì)，屬于易溶物質(zhì)的是①②③，屬于微溶物質(zhì)的是④⑤⑥，屬于難溶物質(zhì)的是⑦⑧⑨。 ①NaCl、②NaOH、③H2SO4、④MgCO3、⑤CaSO4、 ⑥Ca(OH)2、⑦CaCO3、⑧BaSO4、⑨Mg(OH)2 2．固體物質(zhì)的溶解是可逆過程 固體溶質(zhì) 溶液中的溶質(zhì) (1)v溶解>v沉淀　固體溶解 (2)v溶解＝v沉淀　溶解平衡 (3)v溶解Ksp，溶液過飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達到新的平衡。 (2)Qc＝Ksp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。 (3)Qcc(Cl－)＝c(I－) B．25 ℃時，Cu(OH)2在水中的溶解度大于在Cu(NO3)2溶液中的溶解度 C．在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固體，c(Ba2＋)增大 D．25 ℃時，AgCl在同濃度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同 答案　B 解析　A項，Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，所以含AgCl和AgI固體的懸濁液中c(Ag＋)>c(Cl－)>c(I－)；B項，Cu(NO3)2溶液中含有Cu2＋，使Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)逆向移動，溶解度比在水中的??；C項，在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固體，c(SO)增大，沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移動，c(Ba2＋)減小；D項，溶液中c(Cl－)越大，AgCl的溶解度越小。 考點　沉淀溶解平衡 題點　改變離子濃度引起的沉淀溶解平衡的移動 6．把足量熟石灰放入蒸餾水中，一段時間后達到平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)。下列敘述正確的是(　　) A．給溶液加熱，溶液的pH升高 B．恒溫下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高 C．向溶液中加入Na2CO3溶液，Ca(OH)2固體增多 D．向溶液中加入少量的NaOH固體，Ca(OH)2固體增多 答案　D 解析　A項，加熱時Ca(OH)2溶解度減小，平衡逆向移動，c(OH－)減小，pH減小；B項，CaO＋H2O===Ca(OH)2，由于保持恒溫，Ca(OH)2溶解度不變，c(OH－)不變，因此pH不變；C項，CO＋Ca2＋===CaCO3↓，使平衡正向移動，Ca(OH)2固體減少；D項，加入NaOH固體時，c(OH－)增大，平衡逆向移動，因此Ca(OH)2固體增多。 考點　沉淀溶解平衡 題點　沉淀溶解平衡的綜合 題組三　溶度積及應用 7．一定溫度下，將足量的AgCl分別放入下列物質(zhì)中，AgCl的溶解度由大到小的排列順序是(　　) ①20 mL 0.01 molL－1 KCl溶液　②30 mL 0.02 molL－1 CaCl2溶液?、?0 mL 0.03 molL－1 HCl溶液 ④10 mL 蒸餾水?、?0 mL 0.05 molL－1 AgNO3溶液 A．①>②>③>④>⑤ B．④>①>③>②>⑤ C．⑤>④>②>①>③ D．④>③>⑤>②>① 答案　B 解析　AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，c(Cl－)或c(Ag＋)越大，對AgCl的溶解抑制作用越大，AgCl的溶解度就越小。注意AgCl的溶解度大小只與溶液中Ag＋或Cl－的濃度有關，而與溶液體積無關。①c(Cl－)＝0.01 molL－1；②c(Cl－)＝0.04 molL－1；③c(Cl－)＝0.03 molL－1；④蒸餾水中無Cl－或Ag＋；⑤c(Ag＋)＝0.05 molL－1。Ag＋或Cl－濃度由小到大的順序為④<①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的排列順序為④>①>③>②>⑤。 考點　沉淀溶解平衡 題點　難溶物在同離子溶液中的溶解 8．某溫度時，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．加入Na2SO4可以使溶液由a點變到b點 B．通過蒸發(fā)可以使溶液由d點變到c點 C．d點無BaSO4沉淀生成 D．a(chǎn)點對應的Ksp大于c點對應的Ksp 答案　C 解析　Ksp在溫度一定的條件下是一定值，與Ba2＋和SO的濃度大小有一定關系，但兩者濃度的乘積是一定值。b點本身已過飽和，d點沒有達到沉淀溶解平衡，故無BaSO4沉淀生成。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積常數(shù)(Ksp)的綜合考查 9．室溫時，M(OH)2(s)M2＋(aq)＋2OH－(aq)　　Ksp＝a，c(M2＋)＝b molL－1時，溶液的pH等于(　　) A.lg() B.lg() C．14＋lg() D．14＋lg() 答案　C 解析　由Ksp＝c(M2＋)c2(OH－)得 c(OH－)＝， Kw＝c(H＋)c(OH－)得c(H＋)＝ molL－1 pH＝－lg＝14＋lg()。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的表達和簡單計算 10．已知CaCO3的Ksp＝2.810－9，現(xiàn)將濃度為210－4 molL－1的Na2CO3溶液與CaCl2溶液等體積混合，若要產(chǎn)生沉淀，則所用CaCl2溶液的濃度至少應為(　　) A．2.810－2 molL－1 B．1.410－5 molL－1 C．2.810－5 molL－1 D．5.610－5 molL－1 答案　D 解析　由沉淀形成的條件知，要產(chǎn)生沉淀必須滿足：c(Ca2＋)c(CO)>2.810－9，因等體積混合，混合溶液中，c(CO)＝110－4 molL－1，c(Ca2＋)應大于2.810－5 molL－1，則混合前c(CaCl2)至少應為5.610－5 molL－1。 考點　溶度積常數(shù) 題點　飽和溶液中溶度積常數(shù)、離子濃度、pH、溶解度等換算 11．在BaSO4飽和溶液中加入少量的BaCl2溶液產(chǎn)生BaSO4沉淀，若以Ksp表示BaSO4的溶度積常數(shù)，則平衡后溶液中(　　) A．c(Ba2＋)＝c(SO)＝(Ksp) B．c(Ba2＋)c(SO)>Ksp，c(Ba2＋)＝c(SO) C．c(Ba2＋)c(SO)＝Ksp，c(Ba2＋)>c(SO) D．c(Ba2＋)c(SO)≠Ksp，c(Ba2＋)c(SO)；由于溫度未發(fā)生改變，所以溶液中Ksp＝c(Ba2＋)c(SO)。 考點　溶度積常數(shù) 題點　飽和溶液中溶度積常數(shù)、離子濃度、pH、溶解度等換算 12．(2017湖南岳陽一中高二月考)不同溫度(T1和T2)時，硫酸鋇在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，已知硫酸鋇在水中溶解時吸收熱量。下列說法正確的是(　　) A．T1＞T2 B．加入BaCl2固體，可使溶液由a點變 到c點 C．c點時，在T1、T2兩個溫度下均有固體析出 D．a(chǎn)點和b點的Ksp相等 答案　D 解析　因為硫酸鋇在水中溶解時吸收熱量，則溫度升高硫酸鋇的Ksp增大，T2時硫酸鋇的Ksp大于T1時硫酸鋇的Ksp，故T2＞T1，A錯誤；硫酸鋇溶液中存在著沉淀溶解平衡，a點在平衡曲線上，加入BaCl2，c(Ba2＋)增大，平衡左移，c(SO)應降低，所以不能使溶液由a點變到c點，B錯誤；在T1時c點溶液的Qc＞Ksp，有沉淀析出，在T2時c點溶液的Qc＜Ksp，沒有沉淀析出，C錯誤；Ksp是一常數(shù)，溫度不變，Ksp不變，在曲線上的任意一點Ksp都相等，D正確。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積常數(shù)(Ksp)的綜合考查 [綜合強化] 13．室溫下用廢電池的鋅皮制備ZnSO47H2O的過程中，需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，鐵變?yōu)開_______，加堿調(diào)節(jié)至pH為________時，鐵離子剛好沉淀完全(離子濃度小于110－5 molL－1時，即可認為該離子沉淀完全)；繼續(xù)加堿至pH為________時，鋅開始沉淀(假定Zn2＋濃度為0.1 molL－1)。若上述過程不加H2O2的后果是________________________________________________________________________， 原因是________________________________________________________________________。 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp的近似值 10－17 10－17 10－39 答案　Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋不能分離 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 解析　鐵溶于稀硫酸生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋被雙氧水氧化為Fe3＋。Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)c3(OH－)＝10－39，鐵剛好完全沉淀時，c(OH－)＝ molL－1≈4.6410－12 molL－1，則c(H＋)＝＝ molL－1≈2.1610－3 molL－1，pH≈2.7；Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)c2(OH－)＝10－17，鋅開始沉淀時，c(OH－)＝ molL－1＝10－8 molL－1，則c(H＋)＝＝ molL－1＝10－6 molL－1，pH＝6；Zn(OH)2和 Fe(OH)2的Ksp相近，若不加雙氧水，沉淀Zn2＋的同時Fe2＋也會沉淀，從而使Zn2＋和Fe2＋不能分離。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的表達和簡單計算 14．(1)已知25 ℃時，Ksp(AgCl)＝1.810－10，Ksp(AgI)＝8.510－17。請回答下列問題： ①25 ℃時，若向50 mL 0.018 molL－1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 molL－1的鹽酸，混合后溶液中的c(Ag＋)為________ molL－1，pH為________。 ②25 ℃時，取一定量含有I－、Cl－的溶液，向其中滴加AgNO3溶液，當AgCl和AgI同時沉淀時，溶液中為________。 (2)已知：25 ℃時Ksp(Ag2CrO4)＝9.010－12，Ksp(AgCl)＝1.810－10，則Ag2CrO4的溶解度______(填“大于”“小于”或“等于”)AgCl的溶解度。 (3)25 ℃時，Mg(OH)2飽和溶液________(填“能”或“不能”)使石蕊溶液變藍色。(已知Ksp[Mg(OH)2]＝4.010－12，lg 5＝0.7)。 答案　(1)①1.810－7　2　②4.710－7　(2)大于　(3)能 解析　(1)①反應后剩余的c(Cl－)＝＝0.001 molL－1，c(Ag＋)＝ molL－1＝1.810－7 molL－1 。反應后溶液中的c(H＋)＝＝0.010 molL－1，pH＝2。②＝＝≈4.710－7。 (2)25 ℃時，Ag2CrO4和AgCl飽和溶液的物質(zhì)的量濃度分別為x、y Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq) x 2x x AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) y y y 4x3＝9.010－12，y2＝1.810－10 x＝ molL－1＝10－4 molL－1 y＝10－5 molL－1 所以x>y，Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。 (3)設Mg(OH)2飽和溶液的物質(zhì)的量濃度為x，則4x3＝4.010－12，x＝1.010－4 molL－1，c(OH－)＝2.010－4 molL－1，c(H＋)＝ molL－1＝510－11 molL－1，pH＝－ lg(510－11)＝11－lg 5＝10.3。 所以能使石蕊溶液變藍色。 考點　溶度積常數(shù) 題點　飽和溶液中溶度積常數(shù)、離子濃度、pH、溶解度等換算 15．在Cl－和CrO濃度都是0.100 molL－1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略體積改變)時，AgCl和Ag2CrO4哪一種先沉淀？當Ag2CrO4開始沉淀時，溶液中Cl－濃度是多少？ 已知：Ksp(AgCl)＝1.810－10 Ksp(Ag2CrO4)＝9.010－12。 答案　AgCl開始沉淀所需c(Ag＋)＝＝ molL－1＝1.810－9 molL－1， Ag2CrO4開始沉淀所需 c(Ag＋)＝ ＝ molL－1≈9.510－6 molL－1， 因此，AgCl先沉淀。 當Ag2CrO4開始沉淀時：c(Ag＋)＝9.510－6 molL－1 此時，c(Cl－)＝＝ molL－1 ≈1.8910－5 molL－1。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的表達和簡單計算