2018-2019版高中化學(xué) 第3章 物質(zhì)在水溶液中的行為 第3節(jié) 沉淀溶解平衡 第1課時學(xué)案 魯科版選修4.doc

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第1課時　沉淀溶解平衡與溶度積 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影響因素。2.明確溶度積和濃度商的關(guān)系，并由此學(xué)會判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。 一、沉淀溶解平衡 1.沉淀溶解平衡 (1)實驗探究 在裝有少量難溶的PbI2黃色固體的試管中，加入約3 mL蒸餾水，充分振蕩后靜置。 ①若在上層清液中滴加濃的KI溶液，觀察到的現(xiàn)象是上層清液中出現(xiàn)黃色沉淀。 ②由上述實驗得出的結(jié)論是原上層清液中含有Pb2＋，PbI2在水中存在溶解平衡。 (2)概念 在一定溫度下， 沉淀溶解成離子的速率等于離子重新結(jié)合成沉淀的速率，固體的質(zhì)量和溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)叫做沉淀溶解平衡。 (3)表示方法 PbI2沉淀溶解平衡可表示為PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)。 (4)特征 2.影響沉淀溶解平衡的因素 難溶物質(zhì)溶解程度的大小，主要取決于物質(zhì)本身的性質(zhì)。但改變外界條件(如濃度、溫度等)，沉淀溶解平衡會發(fā)生移動。已知溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，請分析當(dāng)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 [Mg2＋] [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 外界條件改變對溶解平衡的影響 (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。平衡濃度與稀釋前相同。 (3)加入與難溶電解質(zhì)構(gòu)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(yīng)的物質(zhì)，溶解平衡向溶解的方向移動。 例1　把氫氧化鈣放入蒸餾水中，一段時間后達(dá)到如下平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入以下溶液，可使Ca(OH)2(s)減少的是(　　) A.Na2S溶液 B.AlCl3溶液 C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液 答案　B 解析　Na2S水解顯堿性，增大了溶液中OH－的濃度；NaOH會提供大量OH－；CaCl2會增大Ca2＋的濃度，所以A、C、D選項都會使溶解平衡向左移動；而AlCl3中的Al3＋可與OH－發(fā)生反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，使平衡向右移動，促進(jìn)Ca(OH)2的溶解。 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 規(guī)律總結(jié)　難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡與難溶電解質(zhì)電離平衡比較 (1)難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡表示已溶溶質(zhì)的離子與未溶溶質(zhì)之間的平衡，是可逆過程，表達(dá)式需要注明狀態(tài)，如Al(OH)3(s)Al3＋(aq)＋3OH－(aq)，BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)。 (2)電離平衡是溶解的弱電解質(zhì)分子與離子之間的轉(zhuǎn)化達(dá)到的平衡狀態(tài)，是可逆過程，如Al(OH)3Al3＋＋3OH－。 (3)難溶強(qiáng)電解質(zhì)的電離不存在電離平衡，如BaSO4===Ba2＋＋SO。 例2　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)，Cl－或Ag＋的濃度越大，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(guān)，而與溶液體積無關(guān)。①[Cl－]＝0.01 molL－1，②[Cl－]＝0.04 molL－1，③[Cl－]＝0.03 molL－1，④[Cl－]＝ 0 molL－1，⑤[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 規(guī)律總結(jié)　一定溫度下，難溶電解質(zhì)在同離子溶液中溶解能力小于在水中溶解能力。 二、溶度積常數(shù) 1.概念 在一定溫度下，沉淀達(dá)溶解平衡后的溶液為飽和溶液，其離子濃度不再發(fā)生變化，溶液中各離子濃度冪之積為常數(shù)，叫做溶度積常數(shù)(簡稱溶度積)，用Ksp表示。 2.表達(dá)式 (1)AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) Ksp＝[Ag＋][Cl－]； (2)Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) Ksp＝[Fe3＋][OH－]3； (3)AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq) Ksp＝[An＋]m[Bm－]n。 3.應(yīng)用 通過比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度商Q的相對大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解： (1)Q>Ksp，溶液過飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達(dá)到新的平衡。 (2)Q＝Ksp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。 (3)QKsp[Cu(OH)2]＝ 210－20 mol3L－3，所以c(OH－)>10－9 molL－1，故應(yīng)調(diào)節(jié)pH大于5。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的表達(dá)式和簡單計算 1.下列有關(guān)AgCl沉淀的溶解平衡狀態(tài)的說法中，正確的是(　　) A.AgCl沉淀的生成和溶解不斷進(jìn)行，但速率相等 B.AgCl難溶于水，溶液中沒有Ag＋和Cl－ C.升高溫度，AgCl的溶解度不變 D.向AgCl沉淀的溶解平衡體系中加入NaCl固體，AgCl的溶解度不變 答案　A 解析　AgCl固體在溶液中存在溶解平衡，所以溶液中有Ag＋和Cl－，B錯；升高溫度，AgCl溶解度增大，C錯；向平衡體系中加入NaCl固體，增大了Cl－濃度，溶解平衡左移，AgCl溶解度減小，D錯。 考點　沉淀溶解平衡 題點　沉淀溶解平衡與飽和溶液的特征 2.向含有MgCO3固體的溶液中滴加少許濃鹽酸(忽略體積變化)，下列數(shù)值變小的是(　　) A.[CO] B.[Mg2＋] C.[H＋] D.Ksp(MgCO3) 答案　A 解析　在存在MgCO3固體的溶液中存在沉淀溶解平衡：MgCO3(s)Mg2＋(aq)＋CO(aq)，滴加少許濃鹽酸，濃鹽酸與CO反應(yīng)，促使平衡向右移動，則[Mg2＋]和[H＋]增大，[CO]減小，溫度不變，Ksp(MgCO3)不變，故A正確。 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 3.下列說法中正確的是(　　) A.兩種難溶鹽電解質(zhì)，其中Ksp小的溶解度一定小 B.溶液中存在兩種可以與同一沉淀劑生成沉淀的離子，則Ksp小的一定先生成沉淀 C.難溶鹽電解質(zhì)的Ksp與溫度有關(guān) D.同離子效應(yīng)使難溶鹽電解質(zhì)的溶解度變小，也使Ksp變小 答案　C 解析　Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的影響因素——物質(zhì)性質(zhì)、溫度 4.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.[Ba2＋]＝[SO]＝ B.[Ba2＋][SO]>Ksp，[Ba2＋]＝[SO] C.[Ba2＋][SO]＝Ksp，[Ba2＋]>[SO] D.[Ba2＋][SO]≠Ksp，[Ba2＋]<[SO] 答案　C 解析　在BaSO4飽和溶液中加入少量的BaCl2溶液，平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)左移，則此時[Ba2＋]>[SO]；由于溫度未發(fā)生改變，所以溶液中Ksp＝[Ba2＋][SO]不變。 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 5.在0.10 molL－1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分?jǐn)嚢?，有淺藍(lán)色氫氧化銅沉淀生成，當(dāng)溶液的pH＝8時，[Cu2＋]＝________ molL－1(Ksp[Cu(OH2)]＝2.210－20 mol3L－3)。若在 0.1 molL－1硫酸銅溶液中通入過量H2S氣體，使Cu2＋完全沉淀為CuS，此時溶液中的H＋濃度是________ molL－1。 答案　2.210－8　0.2 解析　pH＝8時，[OH－]＝10－6 molL－1，由硫酸銅的沉淀溶解平衡常數(shù)可知：Ksp＝2.210－20 mol3L－3＝10－12 mol2L－2[Cu2＋]，得[Cu2＋]＝2.210－8 molL－1；使Cu2＋沉淀完全，已知[Cu2＋]＝0.1 molL－1，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式：Cu2＋～2H＋得[H＋]＝0.2 molL－1。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的表達(dá)式和簡單計算 [對點訓(xùn)練] 題組1　沉淀的溶解平衡的含義 1.下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是(　　) A.反應(yīng)開始時，溶液中各離子濃度相等 B.沉淀溶解達(dá)到平衡時，沉淀生成的速率和溶解的速率相等 C.沉淀溶解達(dá)到平衡時，溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等，且保持不變 D.沉淀溶解達(dá)到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，將促進(jìn)溶解 答案　B 解析　A項，反應(yīng)開始時，各離子的濃度沒有必然的關(guān)系；C項，沉淀溶解達(dá)到平衡時，溶液中溶質(zhì)的離子濃度保持不變，但不一定相等；D項，沉淀溶解達(dá)到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，由于固體的溶度積為常數(shù)，故平衡不發(fā)生移動。 考點　沉淀溶解平衡 題點　沉淀溶解平衡與飽和溶液的特征 2.下列關(guān)于沉淀溶解平衡的說法正確的是(　　) A.只有難溶電解質(zhì)才存在沉淀溶解平衡過程 B.沉淀溶解平衡過程是可逆的 C.在平衡狀態(tài)時，v(溶解)＝v(沉淀)＝0 D.達(dá)到沉淀溶解平衡的溶液不一定是飽和溶液 答案　B 解析　無論難溶電解質(zhì)還是易溶電解質(zhì)，都可存在沉淀溶解平衡過程，A項錯誤；沉淀溶解平衡過程是可逆的，B項正確；平衡狀態(tài)時，v(溶解)＝v(沉淀)≠0，C項錯誤；沉淀溶解過程達(dá)到平衡時，溶液也達(dá)到飽和狀態(tài)了，D項錯誤。 考點　沉淀溶解平衡 題點　沉淀溶解平衡與飽和溶液的特征 題組2　外界條件對沉淀溶解平衡的影響 3.25 ℃時，在含有大量PbI2的飽和溶液中存在著平衡PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入KI溶液，下列說法正確的是(　　) A.溶液中Pb2＋和I－濃度都增大 B.溶度積常數(shù)Ksp增大 C.沉淀溶解平衡向右移動 D.溶液中Pb2＋濃度減小 答案　D 解析　加入KI溶液時，溶液中I－濃度增大，使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移動，因此溶液中[Pb2＋]減小，但由于溶液溫度未發(fā)生改變，故PbI2的溶度積常數(shù)Ksp不發(fā)生變化。 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 4.(2017長沙南雅中學(xué)高二月考)在一定溫度下，當(dāng)Mg(OH)2固體在水溶液中達(dá)到下列平衡時：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固體減少而Mg2＋的濃度不變，可采取的措施是(　　) A.加MgSO4固體 B.加HCl溶液 C.加NaOH固體 D.加少量水 答案　D 解析　Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固體使該溶解平衡左移，Mg(OH)2固體增多，Mg2＋的濃度變大；加HCl溶液使該溶解平衡右移，Mg(OH)2固體減少，Mg2＋的濃度變大；加NaOH固體使該溶解平衡左移，Mg(OH)2固體增多，Mg2＋的濃度變小。 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 5.下列說法正確的是(　　) A.含有AgCl和AgI固體的懸濁液中[Ag＋]>[Cl－]＝[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，Ba2＋的濃度增大 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　Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，所以含AgCl和AgI固體的懸濁液中[Ag＋]>[Cl－]>[I－]，A項不正確；Cu(NO3)2溶液中含有Cu2＋，使Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)逆向移動，溶解度比在水中的小，B項正確；在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固體，SO濃度增大，沉淀溶解平衡向沉淀方向移動，Ba2＋的濃度減小，C項不正確；溶液中Cl－濃度越大，AgCl的溶解度越小，D項不正確。 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(dá)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，OH－的濃度減小，pH減小；B項，CaO＋H2O===Ca(OH)2，由于保持恒溫，Ca(OH)2溶解度不變，OH－的濃度不變，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，OH－的濃度增大，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3　溶度積及應(yīng)用 7.室溫時，M(OH)2(s)M2＋(aq)＋2OH－(aq)　　Ksp＝a mol3L－3。[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＝[M2＋][OH－]2得[OH－]＝ molL－1， Kw＝[H＋][OH－]得[H＋]＝molL－1 pH＝＝14＋lg()。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的表達(dá)式和簡單計算 8.已知CaCO3的Ksp＝2.810－9 mol2L－2，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(yīng)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)>2.810－9mol2L－2，因等體積混合，c(CO)＝110－4 molL－1，故混合溶液中c(Ca2＋)應(yīng)大于2.810－5 molL－1，則混合前c(CaCl2)至少應(yīng)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 9.在下列這些物質(zhì)中，溶解度不隨pH值變化的是(　　) A.AgCl B.CaCO3 C.Fe(OH)3 D.Mg(OH)2 答案　A 解析　B、C、D中的物質(zhì)的溶解度均隨pH值的減小而增大。 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 10.某溫度下，F(xiàn)e(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后，改變?nèi)芤簆H，金屬陽離子濃度的變化如圖所示。據(jù)圖分析，下列判斷錯誤的是(　　) A.Ksp[Fe(OH)3]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時的硫酸鋇的Ksp，故T2>T1，A錯誤；硫酸鋇溶液中存在著溶解平衡，a點在平衡曲線上，加入BaCl2，Ba2＋的濃度增大，平衡左移，SO的濃度應(yīng)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Q>Ksp，有沉淀析出，在T2時c點溶液的Qy，Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。 (3)設(shè)Mg(OH)2飽和溶液的物質(zhì)的量濃度為x，則4x3＝4.010－12 mol3L－3，x＝1.010－4 molL－1，[OH－]＝2.010－4 molL－1，[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(lán)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(dāng)Ag2CrO4開始沉淀時，溶液中Cl－濃度是多少？ 已知：Ksp(AgCl)＝1.810－10 mol2L－2 Ksp(Ag2CrO4)＝9.010－12mol3L－3。 答案　AgCl先沉淀；當(dāng)Ag2CrO4開始沉淀時，溶液中Cl－濃度是1.8910－5 molL－1。 解析　AgCl開始沉淀所需[Ag＋]＝＝ molL－1＝1.810－9 molL－1， Ag2CrO4開始沉淀所需[Ag＋]＝ ＝ molL－1≈9.510－6 molL－1， 因此，AgCl先沉淀。 當(dāng)Ag2CrO4開始沉淀時：[Ag＋]＝9.510－6 molL－1 此時，[Cl－]＝＝ molL－1 ≈1.8910－5 molL－1。 考點　溶度積常數(shù) 題點　溶度積的表達(dá)式和簡單計算