化学第四节 沉淀溶解平衡学案设计

这是一份化学第四节 沉淀溶解平衡学案设计，共11页。

1．了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。
2．理解溶度积(Ksp)的意义，能进行相关的计算。
3．知道沉淀的生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
一、难溶电解质的溶解平衡
1．25 ℃时，溶解性与溶解度的关系：
2．沉淀溶解平衡：
(1)定义：在一定温度下，当沉淀____________和____________的速率相等时，即达到溶解平衡(如图所示)。
(2)溶解平衡的建立
固体溶质溶解,析出溶液中的溶质
v(溶解)____v(沉淀)，固体溶解；
v(溶解)____v(沉淀)，溶解平衡；
v(溶解)____v(沉淀)，析出晶体。
(3)表示方法：以AgCl为例，溶解平衡可表示为________________________。
3．溶解平衡的特征
4．生成难溶电解质的限度(标志)
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________________时，反应就达完全。
二、溶度积常数
三、沉淀反应的应用
1．沉淀的生成
2．沉淀的溶解
3．沉淀的转化
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)难溶电解质离子浓度的乘积就是该物质的溶度积常数。( )
(2)溶度积常数大者，溶解能力也越大。( )
(3)两种不溶物的Ksp相差越大，不溶物就越容易转化为更难溶的不溶物。( )
(4)AgI比AgCl更难溶于水，所以，AgCl可以转化为AgI。( )
(5)含氢氧化钙固体的石灰水中，加碳酸钠溶液，固体质量增加。( )
(6)在有Cl－和Br－共同存在的溶液中，只要滴加AgNO3溶液，最先生成的沉淀一定是AgBr。( )
2．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在一定条件下可转化为CuS
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越小的电解质，其溶解度一定越小
3．在一定温度下，在氢氧化钙的悬浊液中，存在氢氧化钙固体与其电离出的离子间溶解结晶平衡：
Ca(OH)2(s)⇌Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，向此种悬浊液中加入少量的氧化钙粉末，充分反应后恢复到原温度。下列叙述正确的是( )
A．溶液中钙离子数目减小
B．溶液中钙离子浓度减小
C．溶液中氢氧根离子浓度增大
D．pH减小
4．写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式
(1)AgCl(s)⇌Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
Ksp＝____________________________________________________________。
(2)Fe(OH)3(s)⇌Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)
Ksp＝______________________________________________________。
(3)AmBn(s)⇌mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
Ksp＝_________________________________________________________。
5．根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：
(1)重金属离子会对河流和海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH＝2.0，ρ＝1 g·mL－1)中含有Ag＋、Pb2＋等重金属离子，其浓度约为0.01 ml·L－1，排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：
你认为往废水中加入________(填字母序号)，沉淀效果最好。
A.NaOH B．Na2S
C.KI D．Ca(OH)2
(2)已知Ksp(BaCO3) ＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。
①BaCO3在20 mL 0.01 ml·L－1Na2CO3溶液中的Ksp________(填“大于”“小于”或“等于”)其在20 mL 0.01 ml·L－1 BaCl2溶液中的Ksp。
②现将浓度为2×10－4 ml·L－1 Na2CO3溶液与BaCl2溶液等体积混合，则生成BaCO3沉淀所需BaCl2溶液的最小浓度为________。
③向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时，溶液中)＝______(保留三位有效数字)。
(3)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，该浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子。取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为________。[已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17]
核心素养——探究·分享
提升点一 沉淀溶解平衡的影响因素
例1 在一定温度下，当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡：Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)时，要使固体减少而c(Mg2＋)不变，可采取的措施是( )
A．加少量MgSO4固体
B．加少量盐酸
C．加少量NaOH固体
D．加少量水
状元随笔 加水，沉淀溶解平衡正向移动，但各离子浓度不变化，而弱电解质的电离平衡中，虽然平衡也是正向移动，加水促进电离，但各离子浓度都是减小的。
[提升1] 将AgCl分别加入盛有：①5 mL 水；②6 mL 0.5 ml·L－1 NaCl溶液；③10 mL 0.2 ml·L－1 CaCl2溶液；④盐酸的烧杯中，均有固体剩余，各溶液中c(Ag＋)按从大到小的顺序排列正确的是( )
A．④③②① B．②③④①
C．①④③② D．①③②④
状元随笔 AgCl固体在溶液中的溶解受到溶液中c(Cl－)和c(Ag＋)大小的影响，但溶液中c(Cl－)与c(Ag＋)乘积是个定值，c(Cl－)越大，c(Ag＋)越小。
关键能力
沉淀溶解平衡的影响因素
1．内因：难溶电解质本身的性质，这是决定性的因素。绝对不溶的物质是没有的；同是微溶物质，溶解度差别也很大；易溶物质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。
2．外因：
(1)浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。
(2)温度：多数难溶性电解质溶于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。
(3)同离子效应：当加入与难溶电解质相同的离子，平衡向生成沉淀的方向移动。如AgCl中加入KCl固体，平衡向左移动。
(4)离子反应效应：向沉淀溶解平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或气体的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动。如AgCl中加入KI固体，生成更难溶的AgI，AgCl溶解。
提升点二 溶度积常数的应用
例2 根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：
(1)常温下，向Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤，若测得滤液中)＝10－3 ml·L－1，则Ca2＋________(填“是”或“否”)沉淀完全。[已知该温度下，c(Ca2＋)≤1.0×10－5 ml·L－1时可视为沉淀完全)＝2.8×10－9]
(2)已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝4.0×10－12；酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如表所示：
25 ℃时，向Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为________。
(3)25 ℃时，向50 mL 0.018 ml·L－1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 ml·L－1的盐酸，生成沉淀。已知25 ℃时AgCl的Ksp＝1.8×10－10，请计算：
①完全沉淀后，溶液中c(Ag＋)＝________。
②完全沉淀后，溶液的pH＝________。
(4)已知常温下Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－39，某CuSO4溶液中含有Fe3＋，可以加入________调节溶液的pH为______，使溶液中的Fe3＋恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10－5 ml·L－1时)而除去。
状元随笔 运用Ksp进行计算时，浓度应为混合后离子浓度；调pH除杂时，所加物质应既能与H＋(或OH－)反应，又不引入新的杂质。
[提升2] 已知25℃时，AgCl的溶度积常数Ksp＝1.8×10－10，则下列说法正确的是( )
A．向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp变大
B．AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中，一定有c(Ag＋)＝c(Cl－)
C．温度一定时，当溶液中c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp时，此溶液中必有AgCl沉淀析出
D．将AgCl加入到较浓的KI溶液中，部分AgCl转化为AgI，因为AgCl的溶解度大于AgI
状元随笔 溶度积常数和其它平衡常数一样，也只受温度影响，当其它条件改变时，平衡会发生移动，但Ksp保持不变。
关键能力
溶度积常数的应用
1．Ksp意义
同类型物质，在相同温度下Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，不同类型物质Ksp大小不具有可比性。如根据Ksp可判断溶解能力：，25 ℃时Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，不能说明两者溶解性大小。
2．溶度积规则
设任意浓度的溶液中离子浓度幂的乘积为Qc(离子积)，通过比较溶度积与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。
状元随笔 对同类型物质，可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力，Ksp越大，难溶电解质的溶解能力越强；对不同类型的物质，不能把Ksp作为比较的依据，应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度来判断溶解能力的强弱。
提升点三 沉淀溶解平衡的图像
例 3 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可使a点对应的溶液变到b点对应的溶液
B．通过蒸发可以使d点对应的溶液变到c点对应的溶液
C．d点对应的溶液无BaSO4沉淀生成
D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
状元随笔 在沉淀溶解平衡曲线中，曲线上的点的纵横坐标乘积就是Ksp。曲线上的点都是平衡点，对应的溶液都是饱和溶液。
[提升3] 一定温度下，卤化银AgX(X：Cl－、Br－、I－)的沉淀溶解平衡曲线如图中甲、乙、丙所示。已知pAg＝－lg c(Ag＋)，pX＝－lg c(X－)。下列有关叙述正确的是( )
A．甲、乙、丙对应的三种卤化银的溶度积Ksp依次增大
B．甲一定是AgI的沉淀溶解平衡曲线
C．对三种卤化银而言，a点均为饱和溶液
D．b、c两点均达到沉淀溶解平衡状态，且溶液中c(Ag＋)＝c(X－)
状元随笔 解决图像问题的前提是弄清楚纵横坐标的意义，特殊点的意义，直线上的点对应溶液均为饱和溶液，之外的点为非饱和溶液。
关键能力
沉淀溶解平衡图像解题分析
溶度积规则是解决沉淀的生成、沉淀的溶解及沉淀的转化的根本规则。解答此类题时要注意：(1)溶度积Ksp是化学平衡常数的延伸和拓展，因此要从化学平衡常数的角度去理解Ksp的含义和应用；(2)要正确使用溶度积规则来判断沉淀的生成和溶解；(3)在解答有关图像题时，要理解曲线及横纵轴表示的意义，联系有关原理进行分析判断。
素养形成——自测·自评
1．下列说法中，正确的是( )
A．含有Ag2CrO4固体的溶液中，c(Ag＋)一定为)的2倍
B．溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子，则Ksp小的一定先生成沉淀
C．难溶盐电解质的Ksp与温度有关
D．同离子效应使难溶盐电解质的溶解度变小，也使Ksp变小
2．在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液产生BaSO4沉淀，若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数，则平衡后溶液中( )
A．c(Ba2＋)＝)＝
)>Ksp，c(Ba2＋)＝)
)＝)
Ba2＋)
3．已知Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。下列说法中正确的是( )
A．同温度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度
B．同温度下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，Ksp(FeS)变小
C.向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出现的沉淀是FeS
D．除去工业废水中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂
4．某温度时，Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是( )
A．b点对应的Ksp等于c点对应的Ksp
B．采取蒸发溶剂的方法可以使溶液从a点变到b点
C．该温度下，Ag2SO4的Ksp＝1.6×10－5
D．0.02 ml·L－1的AgNO3溶液与0.2 ml·L－1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀
5．常温下，用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 ml·L－1的KCl、K2C2O4溶液，所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑的水解)。下列叙述正确的是( )
(aq)的平衡常数为109.04
B．N点表示AgCl的不饱和溶液
C．向c(Cl－)＝)的混合液中滴入AgNO3溶液时，先生成Ag2C2O4沉淀
D．Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10－7
6．为探究从镀银车间的废液中回收银的效果，某化学兴趣小组的同学在25 ℃时进行了下列分析：
(1)他们取了35 L Ag＋浓度为6×10－3 ml·L－1的某镀银车间回收液，然后加入0.012 ml·L－1 NaCl溶液25 L，此时________(填“能”或“不能”)观察到AgCl沉淀。
(2)最后该溶液中的c(Ag＋)为________，生成AgCl的质量为________。
(3)AgCl在上述溶液中的溶解度与在纯水中的相比，______中的溶解度较大。
[已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10]
练后感悟
沉淀溶解平衡类题的思维模型
以AnBm(s)⇌nAm＋(aq)＋mBn－(aq)为例，通常情况下：
注意：对于Ca(OH)2，升高温度，Ksp变小，降低温度，Ksp变大。
第四节 沉淀溶解平衡
必备基础
新知预习
1．难溶 微溶 可溶
2．(1)溶解 生成 (2)> ＝ < (3)AgCl(s)
Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
3．不等于零 相等 保持不变 发生移动
4．1×10－5 ml·L－1
二、
1．各离子浓度的幂之积
3．温度 小
三、
1．pH 沉淀
2．酸 碱 盐
即学即练
1．答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)×
2．解析：Ksp只与难溶电解质的性质和外界温度有关，故A、C正确；由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)，所以ZnS在一定条件下可转化为CuS，B正确；同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)，Ksp越小，溶解度越小，而不同类型的难溶电解质(如Ag2SO4和AgI)，Ksp小的溶解度不一定小，故D错误。
答案：D
3．解析：向悬浊液中加少量生石灰，发生===，由于原溶液已经达到饱和，则反应后仍为饱和溶液，溶液中各离子浓度不变，则B、C、D错误；由于反应消耗水，则溶剂质量减少，由于浓度不变，则溶液中Ca2＋数目减小，A项正确。
答案：A
4．答案：(1)c(Ag＋)·c(Cl－)
(2)c(Fe3＋)·c3(OH－)
(3)[c(An＋)]m·[c(Bm－)]n
5．解析：(1)溶度积越小的越易转化为沉淀，由表格中的数据可知，硫化物的溶度积小，则应选择硫化钠；故答案为B。
(2)①沉淀的溶度积常数在一定温度下是一个常数，所以BaCO3在20 mL 0.01 ml·L－1Na2CO3溶液中的Ksp等于其在20 mL 0.01 ml·L－1 BaCl2溶液中的Ksp；②设BaCl2溶液的最小浓度为x ml·L－1，Na2CO3溶液的浓度为2×10－4ml·L－1，将等体积的Na2CO3溶液与BaCl2溶液混合，则混合液中)＝1×10－4ml·L－1，c(Ba2＋)＝ ml·L－1。根据溶度积规则知若要生成BaCO3沉淀则有Qc＝)＞Ksp(BaCO3)，即1×10－4·＞2.6×10－9，则x＞5.2×10－5 ml·L－1，则生成BaCO3沉淀所需BaCl2溶液的最小浓度为5.2×10－5 ml·L－1。③当有BaCO3沉淀生成时)＝Ksp(BaCO3)，则有：＝＝＝＝23.6。
(3)当AgCl开始沉淀时，溶液中＝＝＝≈4.7×10－7。
答案：(1)B (2)①等于 ②5.2×10－5 ③23.6
(3)4.7×10－7
核心素养
例1 解析：加MgSO4会使溶解平衡左移固体增多，c(Mg2＋)变大；加盐酸使该溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大；加NaOH使该溶解平衡左移固体增多，c(Mg2＋)变小；加水平衡右移固体减少，由于温度不变，最终饱和溶液中c(Mg2＋)不变。
答案：D
提升1 解析：因溶液中均有固体剩余，在AgCl饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)⇌Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，故Cl－浓度越大，AgCl的沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动的程度越大，Ag＋浓度越小。
答案：C
例2 解析：(1)根据Ksp(CaCO3)＝)＝2.8×10－9，得c(Ca2＋)＝ml·L－1＝2.8×10－6ml·L－1<1.0×10－5 ml·L－1，Ca2＋沉淀完全。(2)设饱和溶液中c(OH－)为x ml·L－1，则0.5x3＝4.0×10－12，x＝2.0×10－4，c(H＋)＝＝5.0×10－11 ml·L－1，pH＝11－lg 5≈10.3>9.6，溶液为蓝色。(3)①反应前，n(Ag＋)＝0.018 ml·L－1×0.05 L＝0.9×10－3 ml，n(Cl－)＝0.020 ml·L－1×0.05 L＝1×10－3 ml；反应后剩余的Cl－为0.1×10－3 ml，则混合溶液中，c(Cl－)＝1.0×10－3 ml·L－1，c(Ag＋)＝＝ ml·L－1＝1.8×10－7 ml·L－1。②H＋没有参与反应，完全沉淀后，c(H＋)＝0.020 ml·L－1×＝0.010 ml·L－1，pH＝2。 (4)为了不引入杂质可加入氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜等调节溶液的pH；根据Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－39，若使溶液中的c(Fe3＋)＝1.0×10－5 ml·L－1，则c(OH－)＝ml·L－1≈1.0×10－11.3 ml·L－1，则c(H＋)＝10－2.7 ml·L－1，pH＝2.7。
答案：(1)是 (2)蓝色 (3)①1.8×10－7 ②2 (4)氧化铜(或氢氧化铜、碱式碳酸铜等) 2.7
提升2 解析：Ksp只与温度有关，A项不正确；B项混合后可能c(Ag＋)或c(Cl－)有剩余，不一定有c(Ag＋)＝c(Cl－)；C项Qc＝Ksp时达到溶解平衡，没有AgCl沉淀析出；D项符合沉淀转化的规律。
答案：D
例3 解析：在一定温度下，a点溶液已处于饱和状态，加入浓度增大，Ba2＋浓度应减小，而从a点到b点浓度增大，Ba2＋浓度不变，A项错误；蒸发d点对应的溶液和Ba2＋浓度均增大，可使溶液达到饱和状态，但d点到c点，Ba2＋浓度增大而浓度不变，B项错误；d点表示溶液中Qc答案：C
提升3 解析：根据题给信息中对于pAg和pX的定义可知，各点的坐标值越大，其对应的离子浓度越小，则根据图像信息可知，甲、乙、丙对应的三种卤化银的溶度积Ksp依次减小，故甲、乙、丙分别为AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲线，A、B项错误；a点坐标值小，对三种卤化银而言，离子浓度较大，均达到饱和状态，C项正确；甲、乙、丙三条线上的点对于AgCl、AgBr、AgI而言，均达到沉淀溶解平衡状态，但c点的c(Ag＋)答案：C
素养形成
1．解析：Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。
答案：C
2．解析：在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液，平衡(aq)左移，此时溶液中c(Ba2＋)增大，因此)。由于温度未发生改变，因此溶液中)＝Ksp。
答案：C
3．解析：由于FeS的Ksp大，且FeS与CuS的Ksp表达式是相同的，因此FeS的溶解度比CuS大，A项错误；Ksp不随浓度变化而变化，它只与温度有关，B项错误；因CuS的Ksp小于FeS的Ksp，故先出现CuS沉淀，C项错误；向含有Cu2＋的工业废水中加入FeS，FeS会转化为更难溶的CuS，D项正确。
答案：D
4．解析：温度恒定时，Ag2SO4的沉淀溶解平衡曲线上任意点的Ksp都相等，A项正确；由Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线可知：Ksp(Ag2SO4)＝)＝)2×16×10－2＝1.6×10－5，C项正确；0.02 ml·L－1的AgNO3溶液与0.2 ml·L－1的Na2SO4溶液等体积混合后，c(Ag＋)＝L－1)＝0.1 ml·L－1，则Qc＝)＝0.012×0.1＝1×10－5答案：B
5．解析：A对(aq)的平衡常数K＝，此时溶液中的c(Ag＋)相同，故有K＝＝109.04。B错，N点溶液中c(Ag＋)大于平衡时溶液中c(Ag＋)，则溶度积Q>Ksp，反应向生成沉淀的方向进行，故溶液为过饱和溶液。C错，根据题图可知，当阴离子浓度相等时，生成AgCl沉淀所需的c(Ag＋)小，故向c(Cl－)＝)的混合液中滴入AgNO3溶液时，先析出氯化银沉淀。D错，Ksp(Ag2C2O4)＝)＝(10－4)2×10－2.46＝10－10.46，故数量级为10－11。
答案：A
6．解析：(1)Qc＝＝1.75×10－5>Ksp，故能产生AgCl沉淀。
(2)c(Cl－)＝＝1.5×10－3 ml·L－1
∴c(Ag＋)＝＝1.2×10－7 ml·L－1，生成的AgCl为：35×6×10－3×143.5＝30.135 g。
(3)上述溶液中的Cl－会抑制AgCl溶解，故AgCl溶解度比在纯水中的小。
答案：(1)能
(2)1.2×10－7 ml·L－1 30.135 g
(3)纯水难溶电解质
AgI
AgOH
Ag2S
Ksp
8.3×10－12
5.6×10－8
6.3×10－50
难溶电解质
PbI2
Pb(OH)2
PbS
Ksp
7.1×10－9
1.2×10－15
3.4×10－28
pH
<8.0
8.0～9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
Qc和
Ksp的关系
v(溶解)与
v(沉淀)的关系
溶液状态
Qcv(溶解)>v(沉淀)
溶液未饱和，无沉淀析出
Qc＝Ksp
v(溶解)＝v(沉淀)
溶液饱和，处于沉淀溶解平衡状态
Qc>Ksp
v(溶解)溶液过饱和，有沉淀析出