第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡

4.1.1難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡高二化學(xué)【新課引入】AgNO3的溶液和NaCl溶液混合，請(qǐng)寫出可能出現(xiàn)的現(xiàn)象和反應(yīng)的離子方程式。

現(xiàn)象：離子方程式：生成白色沉淀Ag++Cl—=AgCl↓如果上述兩種溶液是等物質(zhì)的量且充分反應(yīng)，此時(shí)溶液中還有Ag+和Cl-嗎?如何驗(yàn)證？現(xiàn)象：產(chǎn)生黃色沉淀原因：Ag+

+

I-

=

AgI↓結(jié)論：上層清液中含有Ag+和Cl-10易溶可溶1微溶0.01難溶S/g溶解度與溶解性的關(guān)系：20℃溶解度：在一定溫度下，某物質(zhì)在100克溶劑(通常是水)里

達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量。符號(hào)：S習(xí)慣上將溶解度小于0.01g的電解質(zhì)稱為難溶電解質(zhì)。問(wèn)題一：如何定義難溶電解質(zhì)？【新課引入】【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡化學(xué)式溶解度g/100g化學(xué)式溶解度g/100gAgCl1.5×10?4Ba(OH)23.89AgNO3222BaSO42.4×10?4AgBr8.4×10?6Ca(OH)20.165Ag2SO40.796CaSO40.21Ag2S1.3×10?16Mg(OH)29×10?4BaCl235.7Fe(OH)33×10?9一些常見難(微)溶物的溶解度(20oC)難溶

絕對(duì)不溶【結(jié)論】AgCl沉淀是難溶物，但不是絕對(duì)不溶，只不過(guò)溶解度很小，在水中存在沉淀溶解平衡。【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡以AgCl為例，分析沉淀溶解平衡的建立溶解兩個(gè)過(guò)程：一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和Cl-脫離AgCl的表面進(jìn)入水中，這一過(guò)程就是溶解另一方面，溶液中的Ag＋和Cl-受AgCl表面陰、陽(yáng)離子的吸引，回到AgCl的表面析出，這一過(guò)程就是沉淀υ(沉淀)＝

υ(溶解)沉淀不再增多達(dá)到沉淀溶解平衡充分反應(yīng)后：【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡1.概念：在一定溫度下，當(dāng)難溶電解質(zhì)溶解和沉淀的速率相等時(shí)，形成

電解質(zhì)的飽和溶液，達(dá)到平衡狀態(tài)，溶液中各離子的濃度保持

不變，這種平衡稱為沉淀溶解平衡。2.特征：逆、等、動(dòng)、定、變3.沉淀溶解平衡方程式：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

溶解沉淀b.書寫時(shí)注意表明各物質(zhì)的狀態(tài)和可逆符號(hào)

a.不等同于電離平衡特別提醒:【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡【練習(xí)】請(qǐng)寫出BaSO4、Fe(OH)3的沉淀溶解平衡方程式。

BaSO4(s)?Ba2+(aq)+SO42-(aq)

Fe(OH)3(s)?Fe3+(aq)+3OH-(aq)

【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡難溶電解質(zhì)的溶解平衡和電解質(zhì)的電離平衡的區(qū)別1.從變化過(guò)程看：①沉淀溶解平衡是可逆過(guò)程，包含了沉淀的溶解和溶解后電解質(zhì)的電離兩個(gè)過(guò)程。如：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO42－(aq)包含了BaSO4(s)BaSO4(aq)和BaSO4=Ba2＋＋SO42－兩個(gè)過(guò)程。②難溶電解質(zhì)的電離僅僅是沉淀溶解平衡的后一個(gè)過(guò)程?？傔^(guò)程沉淀溶解平衡(可逆)分過(guò)程沉淀的溶解(可逆)電解質(zhì)的電離(可逆或不可逆)【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡2.從物質(zhì)類別看：難溶電解質(zhì)可以是強(qiáng)電解質(zhì)也可以是弱電解質(zhì)如：BaSO4是強(qiáng)電解質(zhì)，而Al(OH)3是弱電解質(zhì)，而難電離物質(zhì)只能是弱電解質(zhì)。3.表示方法不同：沉淀溶解平衡雖然也用電離方程式表示，但①須標(biāo)明狀態(tài)(s)、(aq)，②一律用“”。Al(OH)3(s)Al3＋(aq)＋3OH－(aq)

(沉淀溶解平衡)Al(OH)3Al3＋＋3OH－

(電離平衡)【任務(wù)二】影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的因素【思考】哪些因素會(huì)影響沉淀溶解平衡？(1)內(nèi)因：難溶電解質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。決定性因素(2)外因：——符合“勒夏特列原理”①溫度：升高溫度，多數(shù)平衡向沉淀溶解方向移動(dòng)；Ca(OH)2除外②濃度：向平衡體系中加水稀釋，平衡向沉淀溶解方向移動(dòng)；(注意：向平衡體系中加入難溶物本身，平衡不移動(dòng))【任務(wù)二】影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的因素③同離子效應(yīng)：向平衡體系中加入相同的離子，平衡向生成沉

淀的方向移動(dòng)；④反應(yīng)離子效應(yīng)：向平衡體系中加入能與體系中離子反應(yīng)生成

更難溶物質(zhì)或氣體的離子，平衡向沉淀溶解的

方向移動(dòng)。【任務(wù)二】影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的因素【討論】對(duì)于平衡AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)，改變下列條件，對(duì)其有何影響？改變條件平衡移動(dòng)方向溶解度(S)c(Ag+)c(Cl-)升溫

加水(有固體剩余)

加AgCl(s)

加NaCl(s)

加AgNO3(s)

加NaI(s)

正向增大增大增大正向不變不變不變不移動(dòng)不變不變不變逆向減小減小增大正向逆向減小增大減小增大減小增大【課堂評(píng)價(jià)】1、難溶電解質(zhì)在水中達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.沉淀的速率和溶解的速率相等B.難溶電解質(zhì)在水中形成飽和溶液C.再加入難溶電解質(zhì)，溶液中各離子的濃度不變D.難溶電解質(zhì)溶解形成的陰、陽(yáng)離子的濃度相等D2、氯化銀在水中存在溶解平衡：AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)。在相同溫度下，將足量氯化銀分別放人相同體積的下列溶液中，Ag+的濃度最小的是()A.0.1mol/L鹽酸B.蒸餾水C.0.1mol/LAlCl3溶液D.0.1mol/LMgCl2溶液C【課堂評(píng)價(jià)】3、在一定溫度下，Mg(OH)2固體在水溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)?Mg2+(aq)

+2OH-(aq)

，要使Mg(OH)2固體減少而c(Mg2+)不變，可采取的措施是()A.加MgSO4固體B.加鹽酸C.加NaOH固體

D.加水D4、(雙選)下列說(shuō)法正確的是()A.往NaCl飽和溶液中滴加濃鹽酸，NaCl的溶解度減小B.升高溫度，物質(zhì)的溶解度都會(huì)增大C.在飽和NaCl溶液中存在溶解平衡D.在任何溶液中都存在溶解平衡AC【任務(wù)三】定量描述難溶電解質(zhì)的溶解程度Ksp=c(Ag+)·c(Cl—)

1、定義：Ksp

稱為難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱溶度積。思考：AgCl溶解平衡的平衡常數(shù)如何表示？AgCl(s)Ag＋(aq)+Cl—(aq)AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)溶解平衡的平衡常數(shù)（溶度積）：固體純物質(zhì)不列入平衡常數(shù)Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)3、影響因素：Ksp只受溫度影響

T↑，Ksp↑(Ca(OH)2

相反)2、表達(dá)式：【任務(wù)三】定量描述難溶電解質(zhì)的溶解程度【練習(xí)】寫出下列難溶物的沉淀溶解平衡方程式和溶度積表達(dá)式。BaSO4Fe(OH)3Ag2CrO4Ksp=c(Ba2+)·c(SO42-)BaSO4(s)?Ba2+(aq)+SO42-(aq)

Fe(OH)3(s)?Fe3+(aq)+3OH-(aq)

Ag2CrO4(s)?2Ag+(aq)+S2-(aq)

Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)【課堂評(píng)價(jià)】1.利用溶度積計(jì)算離子的濃度(1)25℃時(shí)，Ksp

(AgBr)=

5.0×10-10，求AgBr的飽和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。c(Ag+)=c(Br-)=2.2×10-5C(Mg2+)=1.65×10-4，c(OH-)=3.3×10-4(3)1mL

0.012mol/LNaCl溶液與1mL

0.010mol/LAgNO3溶液充分反應(yīng)后剩余Ag+的濃度為(假設(shè)兩液混合時(shí)溶液體積細(xì)微的變化可忽略）：c(Cl-)＝1mL×0.012mol/L-1-1mL×0.010mol/L1mL+1mL＝0.001mol/L由Ksp＝1.8×10-10可得

：c(Ag+)＝＝

1.8×10-7mol/L

＝Kspc(Cl-)1.8×10-100.001(2)25℃時(shí)Ksp

[Mg(OH)2]=

1.8×10-11，求Mg(OH)2的飽和溶液中的C(Mg2+)和c(OH-)1.利用溶度積計(jì)算某種離子的濃度(1)25℃時(shí)，Ksp

(AgBr)=

5.0×10-10，求AgBr的飽和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。c(Ag+)=c(Br-)=2.2×10-5(2)25℃時(shí)Ksp

[Mg(OH)2]=

1.8×10-11，求Mg(OH)2的飽和溶液中的C(Mg2+)和c(OH-)C(Mg2+)=1.65×10-4，c(OH-)=3.3×10-4三、有關(guān)溶度積的簡(jiǎn)單計(jì)算(3)1mL

0.012mol/LNaCl溶液與1mL

0.010mol/LAgNO3溶液充分反應(yīng)后剩余Ag+的濃度為(假設(shè)兩液混合時(shí)溶液體積細(xì)微的變化可忽略）：c(Cl-)＝1mL×0.012mol/L-1-1mL×0.010mol/L1mL+1mL＝0.001mol/L由Ksp＝1.8×10-10可得

：c(Ag+)＝＝

1.8×10-7mol/L

＝Kspc(Cl-)1.8×10-100.001【任務(wù)四】Ksp的意義4、Ksp的意義：a.反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力化學(xué)式AgClAgBrAgIAg2CrO4Ag2SKsp1.8×10-105.4×10-138.1×10-172.2×10-36.3×10-50溶解度(S)1.5×10-48.4×10-62.1×10-71.1×10-121.3×10-16(1)對(duì)于同類型(陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比相同)的難溶電解質(zhì)來(lái)說(shuō)，

Ksp越小，其溶解度越小。溶度積：Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)溶解度：S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI)(2)不同類型的難溶電解質(zhì)不能直接通過(guò)Ksp的大小判斷溶解度大小，

要通過(guò)Ksp計(jì)算出離子濃度來(lái)比較?！纠恳阎狵sp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，

則溶解度AgCl___Mg(OH)2。<Mg(OH)3(s)?Mg2+(aq)+2OH-(aq)

解：AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)

x

x

Ksp(AgCl)

=c(Ag+)·c(Cl-)

=

x2

x

2x

Ksp[Mg(OH)2]

=c(Mg2+)·c2(OH-)

=4x3【任務(wù)四】Ksp的意義b.判斷沉淀是否生成對(duì)于AmBn(s)?mAn+(aq)+nBm-(aq)來(lái)說(shuō)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)：溶度積Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)任意某一時(shí)刻：離子積Q

=cm(An+)·cn(Bm-)若Q

>

Ksp，溶液過(guò)飽和，有沉淀析出；若Q=Ksp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)；若Q<Ksp，溶液不飽和，無(wú)沉淀析出；【例】將4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液與4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出？［Ksp(AgCl)=1.8×10-10］解：Q=c(Ag+)·c(Cl-)所以有AgCl沉淀析出>Ksp=2×10-3×

2×10-3

=4.0×10-6【任務(wù)四】Ksp的意義c.判斷溶液中離子能否沉淀完全【例】在1L含

0.001mol/LSO42-的溶液中，注入等體積0.01mol/LBaCl2，能否使SO42-沉淀完全？[Ksp(BaSO4)=1.08×10-10]c(SO42-)=2.4×10-8mol/L

Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)·c(SO42-)=1.08×10-10沉淀完全0.01mol0.001mol剩余的n(Ba2+)=0.009molc(Ba2+)=4.5×10-3mol/L<1.0×10-5mol/L解：

Ba2++SO42-=BaSO4↓【任務(wù)四】Ksp的意義d.判斷沉淀析出的順序【任務(wù)四】Ksp的意義C當(dāng)一種試劑能沉淀溶液中的幾種離子時(shí)，生成沉淀時(shí)所需該試劑離子濃度越小的越先沉淀。同類型：Ksp越小越先沉淀【例】已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12，向濃度均為0.01mol/L的Cl-和CrO42-的混合液中滴加AgNO3溶液，Cl-和CrO42-誰(shuí)優(yōu)先沉淀？解：Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=1.8×10-10c(Ag+)=1.8×10-8mol/LKsp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO42-)=1.1×10-12AgCl沉淀時(shí)需要的離子濃度小，AgCl先沉淀。溶解度小的先沉淀【任務(wù)四】Ksp的意義【任務(wù)四】Ksp的意義e.計(jì)算某離子開始沉淀的pH值【例】實(shí)驗(yàn)測(cè)得某水樣中的鐵離子的濃度為2.6×10-6mol/L若要使水中的鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則溶液的pH值至少要控制在多少以上？[已知Fe(OH)3的Ksp為2.6×10-39]解：Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)=2.6×10-39c(OH-)3

=1×10-33mol/Lc(OH-)

=1×10-11mol/Lc(H+)

=

1×10-3mol·L-1pH

=3pH要控制在3以上才能使水中的鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀。注意：若要計(jì)算使某個(gè)離子沉淀完全時(shí)的pH值，則該離子濃度要取1×10-5mol/L帶入Ks