专题3 第四单元 沉淀溶解平衡

1.5×10-4 8.4×10-6 2.1×10-7
BaSO4
1.1×10-10
2.4×10-3 3.0×10-9 7.1×10-4
Fe(OH)3 2.6×10-39 CaCO3 5.0×10-9
3、影响因素：
温度 电解质本身性质
随温度升高略微增大
讨论：对于平衡 AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq)
2、意义：
①Ksp的大小反映在水中的溶解能力。 Ksp越大，其溶解能力越强。 化学上通常认为残留在溶液中 ② 计算饱和溶液中离子浓度 的离子浓度小于10-5mol/L沉 判断是沉淀的溶解与生成 淀就达完全. ③ 计算溶解度
常见难溶电解质的溶度积与溶解度（ 25 °C）
1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17
(1)实质:平衡向沉淀溶解的方向移动
(2)方法 ①酸（碱）溶解法 例：CaCO3易溶于HCl
例：Al(OH)3既溶于HCl，又溶于NaOH
②难溶于水的电解质溶于某些盐溶液 例：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
Mg(OH)2的溶解平衡：
Mg(OH)2(s) ⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
（1）加盐酸
H＋中和OH-,使c(OH－)减小
（2）加入NH4Cl时，
Mg(OH)2+NH4Cl =MgCl2+2NH3· H2O
③生成配合物法
AgCl溶解于NH3· H2O
AgCl(s) ⇌Ag+(aq)+Cl-(aq) Ag+ + 2NH3· H2O=[Ag(NH3)2]++ 2H2O
沉淀溶解平衡向右移动，沉淀溶解
几种类型的难溶物质溶度积、溶解度比较
物质类型 AB AB2 A2B 难溶物 质 AgCl BaSO4 CaF2 Ag2CrO4 溶度积Ksp 1.77×10-10 1.08×10-10 3.45×10-11 1.12×10-12 溶解度 /mol· L-1 1.33×10-5 1.04×10-5 2.05×10-4 6.54×10-5 换算公式 Ksp =S2 Ksp =S2 Ksp =4S3 Ksp =4S3
难溶电解质的溶解平衡
第一课时
温故 在学习初中化学时,我们曾根据物质的溶解 度将物质分为易溶、可溶、微溶、难溶等。
20℃时， 溶解度S：
难溶 0.01 微溶 1 可溶 10 易溶
（Sg/100g水）
难溶 ≠ 不溶
AgCl在水中溶解平衡
Ag+
Cl-
溶解 沉淀
Ag＋(aq) + Cl-(aq)
AgCl(s)
根据上表，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？
先把Fe2+氧化成Fe3+，加入氢氧化铜或碱式碳酸 铜或氧化铜, 调节pH至3-4使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。 氧化剂：氯气，氯水，双氧水,硝酸.高锰酸钾
（d）、同离子效应法 例如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。
硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有 利于沉淀生成。
由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃 酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使 Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+ 浓度增大而引起人体中毒. BaCO3 Ba2+ + CO32+ H+ CO2+H2O
而SO42-不与H+结合生成硫酸， 胃酸中的H+对BaSO4的溶解 平衡没有影响，Ba2+浓度保 持在安全浓度标准下，所以 用BaSO4 作“钡餐”.
例3、查表知PbI2的Ksp为1.4×10-8，估计其溶解度S(单位以g· L-1 计 )。
难溶电解质的溶解平衡
第二课时
三、沉淀溶解平衡原理的应用
[思考与交流] 1、在生活中，水资源是很宝贵的，如果 工业废水中含有Ag+，理论上，你会选择加入什 么试剂？
2、粗盐提纯时,NaCl溶液中含有SO42- 离子，选择含 Ca2+还是Ba2+离子的试剂除去？ 难溶物 溶解度/g CaSO4 2.1×10－1 BaSO4 2.4×10－4
答案：等体积混合后， c 2(Ag+) ×c(CrO42-) =[(4×10-3)/2 ]2×(4×10-3)/2
= 8×10-9 > 9.0×10-12 ，所以有析出Ag2CrO4沉淀。
例2：下列情况有无CaCO3沉淀生成？(体积误差忽略） （1）往盛有1.0 L纯水中加入0.1 mL浓度为0.01 mol /L 的CaCl2和Na2CO3； （2）改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1.0 mol /L 呢？
思考：如果误食可溶性钡盐，造成中毒，你选择 5％ 的硫酸钠溶液还是碳酸钠溶液给患者洗胃？请解释理 由。
难溶物 溶解度/g
BaCO3 1.8 ×10－3
BaSO4 2.4×10－4
1、沉淀的生成 （2）方法
直接沉淀 分步沉淀 共沉淀
（1）应用：分离除去某些离子 （a）、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以 Na2S、H2S做沉淀剂
计算饱和溶液中离子浓度（直接 间接） 2：已知25℃ Fe(OH)3的Ksp≈2.7×10-39，氢氧化
铁饱和溶液中c(OH-)≈ 3×10-10 mol/L ,pH ≈ 4.5 ,
25℃时，M(OH)2的Ksp=4.0×10-12，求饱和溶液中的c(H+)___．
5×10-11
某温度下AgCl的Ksp是2.0×10−10 在0.1mol/L的NaCl溶液 中加入过量AgCl固体，达到平衡后，银离子的浓度是多 少？ 2×10-9
保持不变
定： 达到沉淀溶解平衡，溶质离子浓度 动： 动态平衡，达到沉淀溶解平衡，沉淀的生
成与溶解仍在进行，其速率相等
变： 沉淀溶解平衡是在一定条件下建立起
来的，当条件改变，会建立新的平衡
5、影响沉淀溶解平衡的因素
（1）内因：沉淀本身的性质 不同难溶电解质，溶解度有差别。 特例： Ca(OH)2 （ 2） 外因： 温度： 温度升高，多数溶解平衡向溶解 方向移动。
稀释： 向溶解方向移动
浓度： 难溶电解质固体： 加入相同的离子，向生成 同离子： 沉淀的方向移动
二、溶度积常数（简称溶度积）
1、定义及表示： Ksp
在一定温度下，难溶物达到沉淀溶解平衡状态时， 饱和溶液中各离子浓度化学计量数次方的乘积。
AmBn (s)⇌ mAn+(aq)+ nBm-(aq)
Ksp=[c(An+)]m· [c(Bm-)]n
AgCl表面进入水中，另一方面：溶液中的Ag+和Cl-受 AgCl表面的阴、阳离子的吸引回到AgCl的表面
练习：分别书写下列物质的电离方程式和 沉淀溶解平衡方程式
电离方程式 沉淀溶解平衡方程式 BaSO4 CaCO3 Al(OH)3
4、沉淀溶解平衡的特征：
等： 达到沉淀溶解平衡，沉淀溶解速率
与沉淀的形成的速率相等
对于同种类型化合物而言， Ksp ， S 。 但对于不同种类型化合物之间，不能根据Ksp来比较S的大小。
例1、25℃时，AgCl的溶解度为1.92×10-3g· L-1，求同温度下AgCl 的溶度积。
例2、25℃时，已知Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12，求同温度下 S(Ag2CrO4)/g· L-1。
Cu2＋ + S2－=CuS↓ Hg2＋ + S2－＝HgS↓
提示：残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L, 就认为离子沉淀完全了。
药剂制备
Βιβλιοθήκη Baidu投药
进水 预处理设备 混合 反应沉淀 补充处理 出水
部分回流
沉淀物处理 设备
沉淀物排除
（b）调节pH法
氢氧化物 Cu(OH)2 Fe(OH)3 开始沉淀时的pH 值（0.1mol/L） 4.67 1.48 沉淀完全时的pH值 (＜10-5 mol/L) 6.67 2.81
9.为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在 加热搅拌的条件下加入一种试剂,过滤后, 再加入适量的HCl,这种试剂是( ) A.NH3· H2O B.NaOH C.Na2CO3 D.MgCO3 E. MgO F. Mg(OH)2
•思考.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。水垢中含有的Mg(OH)2沉淀如 何清除？
S 改变条件 平衡移动 c(Ag+) c(Cl-) KSP → ↑ ↑ ↑ ↑ 升 温 加 水 → 不变 不变 不变 不变 加AgCl（s） 不移动 不变 不变 不变 不变 加NaCl（s） 加NaI（s） 加AgNO3(s) 加NH3· H2O ← → ← → ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ 不变 减小 不变 不变 减小 不变
溶解度计算
• 溶解度与溶度积 • 联系：溶度积与溶解度均可表示难溶电解质的溶 解性，两者之间可以相互换算。 • 区别：溶度积是一个标准平衡常数，只与温度有 关。而溶解度不仅与温度有关，还与系统的组成、 pH值的改变及配合物的生成等因素有关。 在溶度积的计算中，离子浓度必须是物质的量的浓 度，其单位为mol· L-1；而溶解度的单位有g/100g水， g· L-1， mol· L-1。计算时一般要先将难溶电解质的溶 解度S的单位换算为mol· L-1。对于难溶物质饱和溶 液浓度极稀，可作近似处理：(xg/100gH2O)×10/M mol·L-1。
【思考】：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”， 而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”？ BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：
BaSO4
BaCO3
Ba2+ + SO42Ba2+ + CO32-
Ksp=1.1×10-10mol2· L-2
Ksp=5.1×10-9mol2· L-2
[Ca2+] = [CO32-] = 0.110-3 0.01/1.0 = 10-6 mol /L Q= [Ca2+]×[CO32-] = 10-12 < Ksp(CaCO3)=4.96 10-9 因此无 CaCO3沉淀生成。 [Ca2+]×[CO32-] = 10-4 mol /L Q = [Ca2+]×[CO32-] = 10-8 > Ksp(CaCO3) 因此有CaCO3沉淀生成。
一、沉淀溶解平衡 1、概念：一定温度下，沉淀溶解的速率等于沉
研究对象：难溶电解质 易溶电解质的饱和溶液
淀生成的速率，固体量和各离子的浓度保持不变 的状态。此时沉淀达到最大溶解，形成饱和溶液 。
2、表示方法：AgCl(s) ⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)
3、意义：不表示 电离平衡
表示：一方面：少量的Ag+ 和Cl-脱离
4、溶度积规则:
离子积Qc=c(An+)m ·c(Bm-)n Qc > Ksp， 溶液处于过饱和溶液状态，生成沉淀。 Qc = Ksp， 沉淀和溶解达到平衡，溶液为饱和溶液。 Qc < Ksp， 溶液未达饱和，沉淀发生溶解。 AmBn ⇌ mAn+(aq)+ nBm-(aq)
利用Ksp判断沉淀的溶解与生成 例1：将等体积4×10-3mol/L的AgNO3溶液和 4×10-3mol/L的K2CrO4溶液混合，是否析出 Ag2CrO4沉淀？[已Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12]
④氧化还原法
某些金属硫化物只溶于氧化性酸（硝酸 王水）
3CuS+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O CuS⇌Cu2＋ + S2－
溶洞中美丽的石笋、钟乳石和 石柱是大自然创造的奇迹。石 灰岩里不溶性的碳酸钙与水及 二氧化碳反应能转化为微溶性 的碳酸氢钙。溶有碳酸氢钙的 水从溶洞顶向溶洞底滴落时， 水分蒸发，二氧化碳压强减小 以及温度的变化都会使二氧 化碳溶解度减小而析出碳酸 钙沉淀。这些沉淀经过千百 万年的积聚，渐渐形成了钟 乳石、石笋等。
例：根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？
加入Cu(OH)2或碱式碳酸铜或CuO，调节pH 至3-4，铁离子全部转化为氢氧化铁沉淀除去
（b）调节pH法
如：工业原料氯化铵中混有氯化铁， 加氨水调pH值至7－8
调pH:氨水.氢氧化钠.氧化铜.碳酸铜
（c）氧化还原法
氢氧化物 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 开始沉淀时的 pH值 （0.1mol/L） 6.34 4.8 2.7 沉淀完全时的 pH值 (＜10-5 mol/L) 8.34 6.4 3.7
3：如果将2×10-4mol· L-1的CaCl2溶液与3×10-4mol· L-1 的Na2CO3溶液等体积混合，问能否产生沉淀？ [已知CaCO3的Ksp=5.0×10-9(mol· L-1)2]
Qc=1×10-4mol· L-1 ×1.5×10-4mol· L-1 =1.5×10-8(mol· L-1)2 ﹥Ksp 结论是能产生沉淀