高二化学溶解平衡的应用

第四节难溶电解质的溶解平衡（第二课时）第三章水溶液中的离子平衡1.沉淀的溶解与生成对于沉淀溶解平衡是向生成沉淀的方向进行,还是向沉淀溶解的方向进行,应取决于____与____的相对大小关系。若QcKsp，则_________________________________________________________________________________;若Qc=Ksp，则_________________________________;若QcKsp，则____________________________________________________________________________________________________;QcKsp溶液中的离子生成沉淀，反应向生成沉淀方向进行，直到沉积与溶解达到平衡状态是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态是不饱和溶液，若溶液中有足量的固体存在，沉淀就会溶解，即反应向沉淀溶解的方向进行，直到沉积与溶解达到平衡状态三、沉淀反应的应用1、沉淀的生成（1）应用：生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。阅读课本P66~68沉淀溶解平衡的应用（2）方法a、调pH值如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至7－8Fe3＋+3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋b、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－＝HgS↓练习已知Cu2+开始沉淀的pH≥6.4，Fe3+完全沉淀的pH为3.7即可，为了除去CuCl2酸性溶液中FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是()A.NaOHB.Na2CO3C.氨水D.CuOD思考与交流1、如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钡盐还是钙盐？为什么？加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42-沉淀更完全2、以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可从哪方面考虑？是否可能使要除去的离子通过沉淀反应全部除去？说明原因。从溶解度方面可判断沉淀能否生成不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去生成沉淀的离子反应的本质反应生成沉淀使溶液中某些离子浓度变得更小。侯氏制碱法原理：NH3+NaCl+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl认识1：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小。认识2：难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会为0。认识3：溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质，残留在溶液中的离子浓度小于1X10-5mol/L,就认为反应完全了。沉淀的生成小结例1：将4×10-3molL-1的AgNO3溶液与4×10-3molL-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2解：只有当QcKsp时，离子才能生成沉淀。混合后：[Ag+]=2×10-3molL-1,[Cl-]=2×10-3molL-1Qc=[Ag+][Cl-]=2×10-3molL-1×2×10-3molL-1=4.0×10-6mol2L-21.8×10-10mol2L-2QcKsp,所以有AgCl沉淀析出。练习：将4×10-3molL-1的Pb(NO3)2溶液与4×10-3molL-1的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3解：Qc=[pb2+][I-]2=2×10-3molL-1×(2×10-3molL-1)2=8×10-9Ksp(PbI2)所以有PbI2沉淀析出。例2.在1L含1.0×10-3molL-1的SO42-溶液中，注入0.01molBaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=4×10-10mol2L-2解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+过量，剩余的即[Ba2+]=0.01-0.001=0.009mol/L.[SO42-]=Ksp/[Ba2+]=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L)因为，剩余的即[SO42-]=1.2×10-8mol/L1.0×10-5mol/L所以，SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。注意：当剩余离子即平衡离子浓度≤10-5mol/L时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。例3.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2L-2解：5%的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.352mol/L,[Ba2+]=(1.1×10-10mol2L-2)/(0.352mol/L)=2.9×10-10molL-1因为剩余的[Ba2+]10-5mol/L所以有效除去了误食的Ba2+。例4、向0.1moldm-3的ZnCl2溶液中通H2S气体至饱和时（H2S的浓度为0.1moldm-3），溶液中刚有ZnS沉淀生成，求此时溶液的[H+]=?H2S2H++S2-3212222dmmol100.21.0100.2]Zn[]S[spK21]SH[]S[]H[222aaKK]S][Zn[22spK2115722100.21.0101.7103.1][S]SH[]H[21aaKK=0.21moldm-3解:ZnSZn2++S2-•要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3，不宜选用的试剂是（）•A、MgOB、MgCO3•C、NaOHD、Mg(OH)2c练习：•2.向0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LNaCl溶液，至不再有白色沉淀生成为止。取其中澄清溶液，逐滴加入饱和Na2S溶液，有无沉淀生成？•如果先向AgNO3溶液中加Na2S溶液至沉淀完全，再向上层清液中滴加NaCl，情况又如何？试解释原因。•是否可以用Na2SO4代替Na2S？没有沉淀生成。Ag2S饱和溶液中Ag＋太少，不能生成AgCl沉淀。有黑色沉淀生成。不可以，设c(SO42-)=0.1mol/L，为使而之沉淀，c(Ag+)=(1.4×10-5/0.1)1/2=1.18×10-2mol/L。而在AgCl饱和溶液中c(Ag+)=(1.8×10-10)1/2=1.34×10-5mol/L练习：•3.在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。在提纯时，为了除去Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，然后再加少量碱到溶液pH=4，可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。试解释原因。•溶解性：Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3。•3.小结Ksp的大小与沉淀转化的关系。•对于同类型的难溶电解质，Ksp的大小与溶解度的大小一致，Ksp较大的沉淀可以转化为Ksp较小的沉淀。2.分步沉淀溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。对同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。如AgCl和Ag2CrO4一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5mol/L时,则认为已经沉淀完全例1：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10mol／L,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?111353933Lmol105.1101100.4][Fe]OH[spK－pOH=10.8,pH=3.2解:Fe(OH)3Fe3++3OH-Ksp=[Fe3+]×[OH-]3=4.0×10-39Fe3+沉淀完全时的[OH-]为:Mg2＋开始沉淀的pH值为:152111212Lmol103.1)1.0108.1()][Mg(]OH[spK－pOH=4.9,pH=9.1因此,只要控制pH值在3.2~9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11例2、如果溶液中Zn2+和Fe2+的浓度均为0.10moldm-3,能否利用通入H2S气体使Zn2+和Fe2+定量分离？Zn2+和Fe2+分离完全的PH值为多少?解：Zn2++H2SZnS+2H+-----1Fe2++H2SFeS+2H+-----2Zn2+沉淀完全时的pH值为：212)2][Zn(]H[1K42151053.7)1.01.01067.5(pH=3.122122)2][Fe(]H[K42161036.1)1.01.01084.1(控制pH值在3.12-3.87之间即可将Zn2+和Fe2+分离完全Fe2+开始沉淀时的PH值为：pH=3.87强化练习•已知25℃，AgI的饱和溶液中c(Ag+)为1.22×10-8mol·L－1，AgCl的饱和溶液中c(Ag+)为1.25×10-5mol·L－1。若在5mL含有KCl和KI各为0.01mol·L－1的溶液中，加入8mL0.01mol·L－1AgNO3溶液，这时溶液中所含溶质的离子浓度由大到小的次序是：。答案：c(K+)c(NO3-)c(Cl-)c(Ag+)c(I-)3、沉淀的溶解（1）原理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（2）举例a、难溶于水的盐溶于酸中如：CaCO3溶于盐酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸b、难溶于水的电解质溶于某些盐溶液如：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液思考与交流用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因解释在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)加入盐酸时，H＋中和OH-,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解加入NH4Cl时，1、NH4＋直接结合OH－,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解2、NH4＋水解，产生的H＋中和OH－,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解思考：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：BaSO4Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10mol2L-2BaCO3Ba2++CO32-Ksp=5.1×10-9mol2L-2由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，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QcKsp，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。BaCO3Ba2++CO32-+H+CO2+H2O所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。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”。练习试用Qc与Ksp的关系解释以下问题：（1）FeS能溶于浓硝酸或盐酸。（2）CuS能溶于浓硝酸;（3）AgCl能溶于氨水;解析:（1）H2SFeSFe2++S2-S+NO+H2OH+HNO3解析（3）AgCl(s)Ag+（aq）+Cl-（aq）,加入氨水,使Ag+生成稳定的配合物离子[Ag(NH3)2]+，故[Ag+]减小,使平衡向沉淀溶解的方向移动。生成配合物使沉淀溶解解析（2）CuS（s）Cu2+（aq）＋S2-（aq），加入浓硝酸后，S2-被氧化，[S2-]减小,破坏了CuS的沉淀溶解平衡，使上述沉淀溶解平衡向右移动，故CuS（s）溶解。发生氧化还原反应使沉淀溶解小结：难溶电解质溶解的规律不断减小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1、从难溶电解质溶解平