人教版高中化学选修4第11讲：难溶电解质的溶解平衡讲义

高三化学

难溶电解质的溶解平衡讲义

教学目标：

1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。

2.能用平衡移动原理分析沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质，并会解决生产、生活中的实际问题。

3.明确溶度积和离子积的关系，学会判断反应进行的方向。

知识梳理：

一、难溶电解质的溶解平衡

1．固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系

2. 溶解平衡状态：在一定温度下，固体溶质在水中形成溶液时，溶液中保持不变的状态，该状态下，固体溶质的速率和溶液中溶质分子的速率达到相等，但溶解和结晶仍在进行。

3．沉淀溶解平衡

(1)概念

在一定温度下，当沉淀和的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做难溶电解质的溶解平衡。如AgCl溶于水的溶解平衡表示为：

(2)特征

逆：沉淀的溶解是一个过程

动：动态平衡

等：溶解速率和沉淀速率

定：平衡状态时，溶液中离子的浓度

变：当外界条件改变时，溶解平衡

练习：1.已知溶解平衡Mg(OH)2 Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当下列条件改变时，对该溶解平衡的影响，填写下表，并归纳其影响因素。

2.从物质类别、变化过程角度分析沉淀溶解平衡与弱电解质的电离平衡有何区别？

答案(1)从物质类别看，难溶电解质可以是强电解质，也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质]，而难电离物质只能是弱电解质。

(2)从变化的过程来看，沉淀溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。

二、影响沉淀溶解平衡的因素：

(1)内因：溶质本身的性质。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；易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。

(2)外因：①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动；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：向平衡体系中加入相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动。④其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动。

三、沉淀溶解平衡的应用

1．沉淀的生成

(1)调节pH法：

如加入氨水调节pH＝4，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。

反应离子方程式：Fe3++3NH3.H2O== 。

(2)加沉淀剂法：

以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应离子方程式如下：

①加Na2S生成CuS： S2-+Cu2+== 。

②通入H2S生成CuS：__H2S+Cu2+== 。

2．沉淀的溶解

(1)原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断

溶解平衡体系中的

相应离子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。

(2)实例：①CaCO3沉淀溶于盐酸中：

CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32－浓度不断减小，平衡向_ 的方向移动。

②分别写出用HCl溶解难溶电解质FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2的离子方程式

_FeS＋2H＋=== 、Al(OH)3＋3H＋===

Cu(OH)2＋2H＋===

③向Mg(OH)2悬浊液中分别滴加蒸馏水、稀盐酸、NH4Cl溶液，白色沉淀将__ 、、 (填“溶解”或“不溶解”)。

3．沉淀的转化

(1)实验探究

①AgCl、AgI、Ag2S的转化(教材实验3－4)

实验

操作

实验

现象

有白色沉淀生成白色沉淀转化为黄色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀

Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化(教材实验3－5)

②

(2)沉淀转化的实质

沉淀转化的实质就是的移动，即将的沉淀转化成的沉淀。

(3)沉淀转化的应用

①除锅炉水垢

锅炉水垢中含CaSO4，可将CaSO4用Na2CO3处理，使之转化为CaCO3，然后用酸除去，其化学方程式为 CaSO4+Na2CO3==CaCO3+Na2SO4； CaCO3+2H+==

②自然界中矿物的转化

注意：除去溶液中的SO42－，选择钙盐还是钡盐？为什么？怎样选择沉淀剂？

答案(1)根据CaSO4微溶于水，BaSO4难溶于水，除去SO42－时，应选择钡盐，因为钡盐可使SO42－沉淀更完全。

(2)选择沉淀剂时，使生成沉淀的反应越完全越好；不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。

四、溶度积(Ksp)

1．溶度积Ksp

一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各幂之积为常数，称之为溶度积常数，用Ksp表示。

2．表达式

AmBn(s)== mA n+(aq)+nB m_(aq)

Ksp＝cm(A n＋)·cn(B m－)

例如：Ag2SO4的溶度积常数为

__Ksp(Ag2SO4)＝

3．影响因素

4．溶度积Ksp与离子积Qc的关系

通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积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。

(1)Qc _Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和达到新的平衡；

(2)Qc Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；

(3)Qc _ Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。

注意：1．溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀，而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化，这种认识对吗？

答案不对。只要离子积Qc＞Ksp，溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。

2．同温条件下，Ksp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？

答案不对，对于同类型物质而言，Ksp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Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp[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。

知识点一：沉淀溶解平衡在工业除杂中的应用

例1．工业制氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至80 ℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌使之溶解，反应如下：CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O，FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O。已知：pH≥9.6时，Fe2＋以Fe(OH)2的形式完全沉淀：pH≥6.4时，Cu2＋以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH为3～4时，Fe3＋以Fe(OH)3的形式完全沉淀。

(1)为除去溶液中的Fe2＋，可采用的方法是( )

A．直接加碱，调整溶液pH≥9.6

B．加纯铜粉，将Fe2＋还原出来

C．先将Fe2＋氧化成Fe3＋，再调整pH到3～4

D．通入硫化氢，使Fe2＋直接沉淀

(2)工业上为除去溶液中的F e2＋，常使用NaClO，当溶液中加

入NaClO后，溶液pH变化情况是( )

A．肯定减小B．肯定增大

C．可能减小D．可能增大

(3)若此溶液中只含有Fe3＋时，要调整pH为3～4，此时最好向溶液中加入( )

A．NaOH溶液B．氨水

C．CuCl2溶液D．CuO固体

知识点二：沉淀溶解平衡曲线

例2．在t ℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知t ℃时AgCl的Ksp＝4×10－10，下列说法不正确的是( )