2020高中化学 专题3 第四单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡学案 苏教版选修4

第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡
学习目标：1.知道难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，并能结合实例进行描述。

2.能描述沉淀溶解平衡，能写出溶度积的表达式，知道溶度积的含义。

(重难点)3.能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化进行分析，并能解释一些生活问题。

(重难点)
[自主预习·探新知]
一、沉淀溶解平衡
1．沉淀溶解平衡原理
(1)概念
在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率相等时所达到的平衡状态，称为沉淀溶解平衡。

(2)溶解平衡的建立
以AgCl溶解平衡为例，表达式：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。

(3)溶解平衡的特征
2．溶度积常数
(1)含义
描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数或简称溶度积，符号为K sp。

(2)表示方法
对M m A n m M n＋＋n A m－来说
K sp＝[c(A m－)]n·[c(M n＋)]m。

(3)影响因素
K sp与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关，与沉淀量无关。

(4)意义
溶度积(K sp)反映了物质在水中的溶解能力。

对同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)而言，K sp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强。

二、沉淀溶解平衡的应用
1．沉淀的生成
(1)调节pH法
除去CuSO4溶液中少量Fe3＋，可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节pH至3～4，使Fe3＋转化
为Fe(OH)3沉淀除去。

(2)加沉淀剂法
误食可溶性钡盐，可用Na2SO4解毒，其化学方程式为Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓；除去食盐溶液中的MgCl2，可加入少量NaOH，其化学方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。

(3)利用平衡原理法
向饱和Na2CO3溶液中加入BaSO4，可将BaSO4转化为BaCO3，反应的离子方程式：BaSO4＋CO2－3===BaCO3↓＋SO2－4。

2．沉淀的转化实验探究
3.
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。

一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。

[基础自测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)饱和溶液的物质的量浓度一定很大，不饱和溶液的物质的量浓度一定很小。

( )
(2)在不加入其他物质的情况下，对于饱和溶液，降低温度可以生成沉淀，升高温度也可以生成沉淀。

( )
(3)只有难溶物才可能得到沉淀，而对于易溶物，如KNO3不可能得到它们的沉淀。

( )
(4)溶解度小的物质，K sp一定小，溶解度大的物质，K sp也一定大。

( )
(5)在有Cl－和Br－共同存在的溶液中，只要滴入AgNO3溶液，就一定先有AgBr沉淀生成。

( )
【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×
2．下列关于沉淀溶解的说法正确的是( )
A．只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
B．沉淀溶解平衡过程是可逆的
C．在平衡状态时v溶解＝v结晶＝0
D．达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
B[无论难溶电解质还是易溶电解质，都存在沉淀溶解平衡状态，例如NaCl过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态，故A错；电解质的沉淀溶解平衡状态是可逆的，故B对；沉淀溶解平衡状态v溶解＝v结晶≠0，故C错；沉淀溶解平衡状态，电解质溶液也达到了饱和，故D项错误。

答案选B。

]
3．溶度积常数表达式符合K sp＝c(A x＋)2·c(B y－)的是( )
【导学号：73702218】
A ．AgCl(s)
Ag ＋(aq)＋Cl －
(aq)
B ．Na 2S===2Na ＋
＋S 2－
C ．Ag 2S(s)2Ag ＋
(aq)＋S 2－
(aq) D ．PbI 2(s)
Pb 2＋
(aq)＋2I －
(aq)
C [根据表达式可知方程式应为A 2B(s)
2A ＋
(aq)＋B 2－
(aq)。

] [合 作 探 究·攻 重 难]
0.01 g 的物质。

它可以是强电解质如BaSO 4、AgCl 等，也可以是弱电解质如Fe(OH)3、Mg(OH)2等。

但由于它们的溶解度都很小，溶解的极少部分，在水溶液中都可以认为是100%电离，所以我们不区分其强弱，统称为难溶电解质。

[思考交流]
1．同温条件下，K sp 数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，这种认识对吗？为什么？
【提示】 不对。

对于同类型物质而言，K sp 数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，如AgCl>AgBr>AgI ；而对于不同类型的物质，则不能直接比较，如K sp (AgCl)＝1.8×10－10
，K sp [Mg(OH)2]＝1.8×10
－11
，不能认为Mg(OH)2
比AgCl 更难溶，需转化为溶解度进行比较。

2．如何利用K sp (BaSO 4)＝1.1×10
－10
计算BaSO 4在水中的溶解度？
【提示】 由于沉淀的饱和溶液浓度很小，其密度可近似认为是1 g·mL －1。

根据K sp (BaSO 4)＝1.1×10
－10
，
得c (Ba 2＋
)＝c (SO 2－
4)＝K sp ＝ 1.1×10－5
mol·L －1
，则1 L 溶液中(即1 L 水中)溶解的BaSO 4为 1.1×10－5
mol 。

S (BaSO 4)＝ 1.1×10－5
mol×233 g·mol －1
1 000 g
×100 g≈2.4×10－4
g 。

溶度积的应用
(1)比较难溶电解质在水中的溶解能力
①对于相同类型的难溶电解质，K sp 越大，在水中的溶解能力越强。

②对于不同类型的难溶电解质，K sp 差距不大时K sp 不能直接作为比较依据。

如25 ℃时，K sp (AgCl)＝1.8×10
－10。

K sp [Mg(OH)2]＝1.8×10
－11
，虽然Mg(OH)2的K sp 较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl 更难溶。

(2)计算饱和溶液中某种离子的浓度 如已知25 ℃，K sp (AgCl)＝1.8×10－10
，可根据K sp (AgCl)＝c (Ag ＋)·c (Cl －)＝1.8×10
－10
计算AgCl 饱和溶液
中的c (Ag ＋
)或c (Cl －
)。

(3)判断给定条件下沉淀能否生成或溶解
比较溶度积K sp 与溶液中有关离子的浓度幂之积Q c (离子积)的相对大小。

①Q c >K sp ，溶液过饱和，有沉淀析出；
②Q c ＝K sp ，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态； ③Q c <K sp ，溶液未饱和。

注意 离子积Q c 与溶度积K sp 的表达式相同，但意义不同。

Q c 表达式中离子浓度是任意时刻的，所以其数值不定；但对某一难溶电解质，在一定温度下，K sp 为定值。

自来水中含有Ca 34垢不仅耗费燃料，而且有烧坏锅炉的危险，因此要定期清除锅炉水垢。

已知部分物质20 ℃时的溶解度数据如下表：
[1．请用化学方程式表示为什么锅炉的水垢中含有Mg(OH)2呢？ 【提示】 Mg(HCO 3)2△,MgCO 3↓＋H 2O ＋CO 2↑ MgCO 3＋H 2O△,Mg(OH)2＋CO 2↑
2．锅炉水垢中含有CaSO 4，能否用水或酸除去CaSO 4呢？ 【提示】 不能。

因为CaSO 4微溶于水且难与酸反应。

3．运用沉淀溶解平衡原理，设计合适的方法除去水垢中的CaSO 4。

【提示】 向锅炉中加入饱和Na 2CO 3溶液，充分反应后再加入适量稀盐酸。

即CaSO 4(s)＋Na 2CO 3(aq)===CaCO 3(s)＋Na 2SO 4(aq)，CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑。

沉淀的转化
(1)沉淀转化的实质：
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡移动，即将溶解能力相对较强的物质转化成溶解能力相对较弱的物质，两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀越容易转化，如：AgNO 3溶液――→NaCl 溶液AgCl 白色沉淀――→KI 溶液AgI 黄色沉淀――→Na 2S 溶液Ag 2S 黑色沉淀。

(2)沉淀转化的应用： ①防龋齿：
使用含氟牙膏后，Ca 2＋
及PO 3－
4生成更难溶的Ca 5(PO 4)3F 从而使牙齿变得坚固 Ca 5(PO 4)3OH ＋F
－
Ca 5(PO 4)3F ＋OH －。

②锅炉除垢：
水垢(CaSO 4)―――――→Na 2CO 3溶液CaCO 3――→HCl Ca 2＋。

其反应的化学方程式： CaSO 4＋Na 2CO 3===Na 2SO 4＋CaCO 3， CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋CO 2↑＋H 2O 。

[当 堂 达 标·固 双 基]
题组1 沉淀溶解平衡
1．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( ) A ．反应开始时，溶液中各离子浓度相等
B ．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
C ．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D ．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性该沉淀物将促进溶解
B [A 项中，反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系。

B 项正确；
C 项达到沉淀溶解平衡时溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等；
D 项中，达到沉淀溶解平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，所以平衡不移动。

]
2．已知Ca(OH)2饱和溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca 2＋(aq)＋2OH －
(aq) ΔH <0，下列有关该平衡体系
的说法正确的是( )
①升高温度，平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH 溶液 ④恒温下向溶液中加入CaO ，溶液的pH 升高 ⑤给溶液加热，溶液的pH 升高 ⑥向溶液中加入Na 2CO 3溶液，其中固体质量增大 ⑦向溶液中加入少量NaOH 固体，Ca(OH)2固体质量不变
A ．①⑥
B ．①⑥⑦
C ．②③④⑥
D ．①②⑥⑦
A [ΔH <0，正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，①正确；②会生成CaCO 3，使Ca 2＋
浓度减小，错误；加入NaOH 溶液会使平衡向左移动，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度积不变，要除去Ca
2
＋
，应把Ca 2＋
转化为更难溶的CaCO 3，③错误；恒温下K sp 不变，加入CaO 后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH
不变，④错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH 降低，⑤错误；加入Na 2CO 3溶液，平衡向右移动，Ca(OH)2固体转化为CaCO 3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH 固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错误。

]
沉淀溶解平衡是化学平衡的一种，可利用勒夏特列原理来分析平衡移动的方向及离子浓度变化。

题组2 沉淀溶解平衡的应用
3．下列化学原理的应用，主要是利用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
【导学号：73702219】
①热纯碱溶液洗涤油污的能力强②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒③溶洞、珊瑚的形成④碳酸钡不能做“钡餐”而硫酸钡则能⑤泡沫灭火器灭火的原理A．②③④B．①②③
C．③④⑤D．全部
A[热纯碱溶液的去油污能力强，是由于碳酸钠的水解程度随温度的升高而增大，溶液的碱性增强，除油污效果就强；泡沫灭火器灭火的原理也运用了盐类的水解原理。

]
4．已知常温下K sp(AgCl)＝1.8×10－10；K sp(AgI)＝1.0×10－16，下列说法中正确的是( )
【导学号：73702220】A．在相同温度下AgCl的溶解度小于AgI的溶解度
B．AgCl和AgI都不溶于水，因此AgCl和AgI不能相互转化
C．常温下，AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于1
1.8
×10－11mol·L－1
D．将足量的AgCl分别放入下列物质中：①20 mL 0.01 mol·L－1KCl溶液，②10 mL 0.02 mol·L－1CaCl2溶液，③30 mL 0.05 mol·L－1 AgNO3溶液，AgCl的溶解度由大到小的顺序为③>②>①
C[在相同温度下，K sp(AgCl)>K sp(AgI)，AgCl的溶解度大于AgI的溶解度，而且AgCl可以转化为AgI，故A、B项不正确；由K sp(AgCl)＝1.8×10－10可求得AgCl溶液中c(Ag＋)＝ 1.8×10－10mol·L－1，代入K sp(AgI)＝
1.0×10－16中即可求得c(I－)＝1
1.8
×10－11mol·L－1，故C项正确；D选项三种溶液中c(Cl－)或c(Ag＋)由小到
大的顺序是①<②<③，故AgCl在这三种溶液中的溶解度由大到小的顺序为：①>②>③，故D项错误。

] 题组3 沉淀溶解平衡图像题
5．如图是碳酸钙(CaCO3)在25 ℃和100 ℃两种情况下，在水中的沉淀溶解平衡曲线。

下列有关说法正确的是( )
A．CaCO 3(s)Ca2＋(aq)＋CO2－3(aq) ΔH<0
B．a、b、c、d四点对应的溶度积K sp相等
C．25 ℃时CaCO3的K sp＝2.8×10－9
D．温度不变，挥发水分，可使溶液由a点变到c点
C[由图像可知，100 ℃时碳酸钙的溶度积大于25 ℃时的溶度积，故其溶解过程吸热，即ΔH>0，A项错误；K sp仅与温度有关，但a、d点温度不确定，B项错误；25 ℃时K sp＝c(Ca2＋)·c(CO2－3)＝2.0×10－5×1.4×10－4＝2.8×10－9，C项正确；挥发水分，c(Ca2＋)、c(CO2－
3)均增大，而从a点到c点，
c(Ca2＋)不变，D项错误。

] 6．一定温度下，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( )
【导学号：73702221】
A．甲、乙、丙三种卤化银的溶度积K sp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两点均达到溶解平衡状态，且溶液中c(Ag＋)＝c(X－)
C[根据题目信息中对于pAg和pX的定义可知，各点的坐标值越大，则其对应的离子浓度越小，根据图像信息可知，甲、乙、丙三种卤化银的溶度积K sp依次减小，故甲、乙、丙分别为AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲线，A项、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，均达到溶解平衡状态，但c点的c(Ag＋)<c(X－)，D项错误。

]
沉淀溶解平衡图像题的解题方法
(1)沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示溶液饱和；曲线上方的任一点均表示溶液过饱和，此时有沉淀析出；曲线下方的任一点，均表示溶液不饱和。

(2)从图像中找到数据，根据K sp公式计算得出K sp的值。

(3)比较溶液的Q c与K sp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。

(4)涉及Q c的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。