第四单元 难溶电解质溶解沉淀平衡

一、 沉淀溶解平衡
固体浓度视 为定值
Ksp = c(Ag+)c(Cl—) 4、溶度积常数： 在一定温度下，难溶电解质形成沉淀溶解 平衡状态时，饱和溶液中各离子化学计量数次 方的乘积。
试一试
写出难溶物Ag2CrO4、 Fe(OH)3的溶度积表达式
Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和 温度有关，与浓度无关。
例：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调 PH值至7－8 Fe3+ + 3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 例：要除去含Cu2+、Cl-、Fe3+的溶液中的Fe3+， 而不引入新杂质，可加入什么化学物质？ Fe3+ +3H2O CuO Cu(OH)2 Fe(OH)3 +3H+ CuCO3 Cu2(OH)2CO3
据平衡移动，对于在水中难溶的 电解质，如能设法不断地移去溶 解平衡体系中的相应离子，使 Qc<Ksp平衡向沉淀溶解方向移动， 就可使沉淀溶解。
【案例】 ：吃糖后不刷牙容 易形成蛀牙。为什么?
• 信息： • 1.牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的用， 其主要成分为Ca5(PO4)3OH（羟基磷酸 钙）, 它是一种难溶电解质， Ksp=2.5×10-59； • 2.残留在牙齿上的糖发酵会产生H+；
溶洞奇观
资料在线
难溶
0.01
实验探究
微溶
1
可溶
10
易溶
（Sg/100g水）
如何设计实验验证难溶电解质 在水中存在部分溶解？
实验探究
[方案一]
（1）将少量的AgCl固体加到盛有一定量水的 试管中，振荡，静置一段时间。 （2）取上层清液1~2ml，加入试管中，逐滴 加入KI溶液，振荡，观察实验现象。
Ba2+ + + 2CO3 + BaCO3(s)
SO422Na+
BaSO4 + CO32-
BaCO3 +SO42-
资料：
很久以前，美国密歇根州大学健康系的教授格雷对肾结 石患者提出几点建议：
１．多喝水，尤其是夏天。２．少喝牛奶，尤其是晚上。 ３．少吃菠菜，豆腐，草莓。４．合理补钙，控制用量。
肾结石的主要成分及其相关数据
信息:锅炉水垢中还含有CaSO4，难 溶于水和酸，如何清除？
难溶物 CaSO4 CaCO3
溶解度/g 2.1×10－1 1.5 ×10－3
锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液 处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。
CaSO4 SO42- + Ca2+ + CO32-
CaCO3
主要成分 CaC2O4 Ca3(PO4)2 尿酸（HUr）
Ksp 4.0×10-9 2.0×10-29 微溶于水
含 量 >80% <9% <6%
思考1：如何从化学角度理解格雷教授的建议？ 思考2. 请根据KSP表达式，画出在一定温度下，CaC2O4达到沉淀 溶解平衡后溶液中c(Ca2+)随c(C2O42-)变化的曲线？
解：Qi＝c2(Ag+) c(CrO42-)＝ (0.060mol/L)2×0.0025mol/L＝9×10-11
Qi＞ Ksp
∴可以产生Ag2CrO4沉淀
例3：体积为1L的某溶液中c(Ba2+)=1.3×106mol/L，如果想通过加入Na SO 来产生BaSO 沉 2 4 4 淀，计算至少得加入Na2SO4的质量。 (该温度下BaSO4 ： Ksp=1.3×10-10) 解：Qi＝c(Ba2+)c(SO42-)≥ Ksp Ksp 2-) ≥ ∴ c(SO4 c(Ba2+) ∴ m(Na2SO4) ≥1.42 ×10-2g
填写上述实验各步的实验现象和离子方程式。
实验现象 实验1 实验2 实验3
白色沉淀产生 白色沉淀转化为黄色 黄色沉淀转化为黑色
离子方程式 Ag++Cl-=AgCl↓ AgCl+I2AgI+S2AgI+ClAg2S+2I-
讨 论
（1）已知25℃时AgCl、 AgI、Ag2S 的溶解度分 别是1.5×10-4 g 、 2.1×10-7 g 、1.3×10-16 g ，
沉淀转化在生产和科研中具有极其重要的 应用。在分析化学中常常先将难溶强酸盐转化 为难溶弱酸盐，然后用酸溶解，使阳离子进入 溶液。 例如：重晶石（主要成分是BaSO4）是制 备钡化合物的重要原料 ；但BaSO4不溶于酸， 若用饱和Na2CO3溶液处理即可转化为易溶于 酸的BaCO3
BaSO4 Na2CO3
问题探究 （1）溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力，请根据 下表分析，溶度积与溶解度有什么关系？ 难溶物 AgCl Ksp 1.8X10-10 溶解度（g） 1.8X10-4
AgBr AgI Ag2CrO4
5.4X10-13 8.5X10-17 1.1X10-12
8.4X10-6 2.1X10-7 2.2X10-3
影响溶解平衡的因素：
①内因：电解质本身的性质 ②外因：AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl－(aq)
通常我们讲的外因包括 浓度、温度、压强等。 b)温度： 升温 多数平衡向溶解方向移动 对于溶解平衡来说，在 溶液中进行，可忽略压 强的影响。
①加水 平衡右移 a)浓度： ②增大相同离子浓度 平衡左移
沉淀溶解平衡的应用
1、分离或除去离子
在无机化合物的制备和提纯、废水处理等 领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某 些离子的目的。 例如：除去硫酸铜溶液中混有的少量铁 离子，可向溶液中加入氢氧化铜或碱式碳酸 铜，调节溶液的pH至3-4，铁离子就会全部 转化为氢氧化铁沉淀除去。
2、沉淀和离子的转化
（2）在“实验探究”方案一（1）的AgCl固体与上层清液共 存体系中，逐滴加入KI溶液，有何现象？试用平衡移动原理 加以解释。
一、 沉淀溶解平衡
5、溶度积的意义：
（1）反映了难溶电解质在水中的溶解能力。同类型的难溶电解 质，在相同温度下，Ksp越大，溶解能力就越大；不同类型的难 溶电解质，通过计算进行比较。
（2）沉淀的转化
①实质是将难溶物转化为能够易于处理的沉淀。 适用于不易被酸或碱所溶解、不易形成离子、 也无明显氧化性、还原性的难溶盐。
例：重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化 合物的重要原料 :BaSO4不溶于酸，但可以用 饱和Na2CO3溶液处理转化为易溶于酸的BaCO3
BaSO4
Na2CO3
Qi(非平衡状态下 4、沉淀溶解平衡的判断 离子浓度的幂之 积)与Ksp的比较 溶度积规则
Qi＞ Ksp， 溶液过饱和，平衡向生成沉淀方 向移动，有沉淀析出
Qi＝ Ksp， 溶液饱和，沉淀与溶解平衡 Qi＜ Ksp， 溶液未饱和，无沉淀析出，若加 入过量难溶电解质，可以继续溶 解直至饱和
例2：溶液中c(Ag+)=0.060mol/L， c(CrO42)=0.0025mol/L，判断是否会产生Ag2CrO4沉淀？ (该温度下Ag2CrO4 ： Ksp=1.1×10-12)
二、沉淀溶解平衡的应用 1、沉淀的生成 （1）意义：在物质的检验、提纯及工厂废水 的处理等方面有重要意义。 （2）方法：
欲使某物质沉淀析出，需必要条件Qi＞ Ksp
a 、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、 H2S做沉淀剂 Cu2++S2- =CuS↓ Hg2++S2-＝HgS↓
b、调PH值
Ksp越小，是否难溶物的溶解度越小？你认为呢？ 与什么有关？ 注意结合(P88 表3-14)
难点1： 溶解平衡方程式的表示方法
硫酸钡的溶解平衡方程式如何表示： 其电离方程式如何表示：
思考：两者的区别？
难点2：平衡常数——溶度积（Ksp)与浓度关系
表达式:AmBn(s)
浓度：c (mol/L)
mAn+(aq)+nBm-(aq)
参考答案
Ca5（PO4）3OH（S） 5Ca2+（ag）+3PO43- （ag） +OH- （ag） 糖发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，
加速腐蚀牙齿
3、沉淀的转化
实验操作
1.取一支试管，向其中滴加2mL硝酸 银溶液，然后向其中逐滴加入氯化 钠溶液。 2.向上述试管中滴加碘化钾溶液。 3.向实验2的试管中滴加硫化钠溶液。
2、沉淀的溶解与转化 （1）沉淀的溶解原理 实质是设法不断移去溶解平衡体系中的相应 离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动 欲使某物质溶解，需必要条件Qi＜Ksp a.酸碱溶解法 例：CaCO3难溶于H2SO4,易溶于HCl 例：Al(OH)3既溶于HCl，又溶于NaOH b.难溶于水的电解质溶于某些盐溶液
例：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
c、其它沉淀溶解的方法
利用氧化还原反应使沉淀溶解 CuS、HgS等不能溶于非氧化性的强酸，如盐酸， 只能溶于氧化性的强酸，如硝酸，甚至是王水， 其间发生了氧化还原反应 生成配位化合物使沉淀溶解 银氨溶液的制取就是典型的例子利用生成稳定的 可溶配位化合物[Ag(NH3)]2OH来溶解沉淀AgOH
Ba2+ + + CO32- +
BaCO3(s)
SO422Na+
BaSO4 + CO32BaSO4
②移走上层溶液 BaSO4 H+ …… ①饱和Na2CO3溶液
BaCO3 +SO42、BaCO3
（重复①②操作）
BaCO
Ba2+
②沉淀的转化应用： a.氟化物防治龋齿 b.工业处理重晶石 c.锅炉除水垢
分析上述实验现象的产生原因。
（2）已知AgCl、 AgI和Ag2S的KSP分别为 1.8×10-10、8.3×10-17、1.6×10-49 ，分析沉淀 转化的方向。
沉淀的转化示意图
AgCl
Ag+ + ClKI = I + K+ AgI
+ -
AgCl(S) + IKSP(AgCl)=1.8*10-10
AgI+ ClKSP(AgI)=8.3*10-17
沉淀转化的 实质：
沉淀溶解平衡 的移动
难溶电解质转化成更 加难溶的物质
溶解度小的沉淀： 溶度积常数小的沉淀
沉淀转化的 条件：
溶解度大的沉淀： 溶度积常数大的沉淀
学以致用
锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成 能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命， 造成安全隐患，因此要定期清除。
思考：对于平衡 AgCl Ag++Cl若改变条件，对其有何影响? 改变条件 平衡移动方向 C（Ag+ ） C（Cl-） 升 温 → ↑ ↑ 加AgCl（s） 不移动 不变 不变 加NaCl（s） 加NaI（s） 加AgNO3(s) 加NH3· 2O H ← → ← → ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑
3、分步沉淀
沉淀剂① 几种离子 达到溶度积① 沉淀剂② 达到溶度积②
………
例:已知AgI的Ksp=8.5×10-17,AgCl的Ksp=1.8×10-10. 在含有0.01mol/LNaI和0.01mol/LNaCl的溶液中， 逐滴加入AgNO3溶液，先析出什么沉淀？两种沉淀 能否有效分离？试通过计算说明。 解：AgI沉淀需Ag+的浓度： c(Ag+)=Ksp/c(I-)=8.5×10-15 mol/L 先析出AgI沉淀 AgCl沉淀需Ag+的浓度： c(Ag+)=Ksp/c(Cl-)=1.8×10-8 mol/L 当开始生成AgCl沉淀时，溶液中还残留I-为： 8.5×10-17 Ksp c(I-)= = = 4.7×10-9mol/L c(Ag+) 1.8×10-8 ＜10-5mol/L ∴两种沉淀能有效分离
mc nc
Ksp= c(An+)m c(Bm-)n 从Ksp∽c： 化合物类型：AB Ksp= c2 = (mc)m (nc)n
A 2B 4c3
A3B 27c4
A 2B 3 …… 108c5 ……
本节问题解决P88
1、碳酸钙的溶度积常数表达式 ； 2、溶解过程是否停止？ 3、若将碳酸钙分别加入①水、②饱和碳酸 钠溶液中，达到沉淀溶解平衡后，Ca2+浓度 ，原因 ； 4、设计实验方案，促使沉淀溶解平衡想碳 酸钙溶解的方向进行。
溶解
AgCl
Ag ＋(aq)＋Cl－(aq)
沉淀
难溶电解质溶解与沉淀过程
一、 沉淀溶解平衡
1、定义：
一定温度下，沉淀溶解成离子的速率等于离 子重新结合成沉淀的速率，形成饱和溶液，固体 量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。
溶解
2、表达式： 例如：AgCl(s)
沉淀
Ag+ +
Cl-
3、特征： 等、动、定、变
第四单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡
学习目标：
• 1、了解难溶物在水中的溶解情况，认 识沉淀溶解平衡的建立过程。 • 2、理解溶度积的概念，能用溶度积规 则判断沉淀的产生、溶解。 • 3、了解沉淀溶解平衡在生产、生活中 的应用(沉淀的生成、沉淀的溶解和转 化、分步沉淀)。
观 察 思 考
当我们外出旅游，沉醉于秀美的湖光 山色时，一定会惊叹大自然的鬼斧神工。 石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之 后，会形成各种奇形异状的溶洞。你知道 它是如何形成的吗？
思考交流
用沉淀溶解平衡原理解释导语 中“溶洞”形成的原因。
自主学习
试试看：P93-3、4题
（3）如何利用Ksp计算溶液中某种离子的浓度？ 例1：已知室温下PbI2的溶度积为7.1x10-9,求饱 和溶液中Pb2+和I-的浓度。 PbI2(s) Pb2+(aq)+2I- (aq)
Ksp ＝c (Pb2+)c2(I-)