2015-2016学年高中化学第三章第3节沉淀溶解平衡导学案鲁科版选修4

第3节沉淀溶解平衡★【课前学案导学】■精准定位——学习目标导航1.了解沉淀溶解平衡的建立过程及特点；2.理解溶度积的概念，能用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解；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。■自主梳理—基础知识导航一、Ag+和Cl—的反应1.生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于_______________生成物的溶解度减小。2.从固体溶解平衡的角度可以理解AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量____________________Ag+和Cl—脱离AgCl表面；另一方面，溶液中的离子受AgCl表面正负离子的吸引，回到____________________AgCl表面析出，形成沉淀。3.溶解平衡：在一定温度下，当_____________沉淀溶解与生成速率时，即达到______________溶解平衡。4.难溶电解质与易溶电解质之间并无严格界限，习惯上将_____________________溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说，0.01g是很小的，因此一般情况下，相等量的离子互相反应生成_____________难溶电解质，可以认为反应完全了，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于___________10-5mol/L时，沉淀就达完全。二、沉淀反应的应用1.沉淀的生成（1）沉淀生成的应用：在涉及_____________、____________、科研、___________等领域中，常利用____________来达到分离或除去某些离子的目的。（2）沉淀的方法：_____________、______________、____________。2.沉淀溶解的方法（1）酸碱溶解法。加入__________与溶解平衡体系中的___________反应，降低____________离子浓度，使平衡向溶解方向移动。（2）用某些盐溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式为：____________________________________3.沉淀的转化（1）一般地，_____________的沉淀转化为___________的沉淀容易实现；两种沉淀的溶解度差别________，沉淀转化越容易。（2）锅炉除水垢：反应方程式为：_________________________________________（3）各种原生铜的硫化物经氧化、淋漓作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），便慢慢地使之转变为铜蓝（CuS）。其反应如下：________________________________问题思考1：难溶电解质的沉淀溶解平衡与难电离物质的电离平衡有什么联系和区别？问题思考2？如果要除去某溶液中的SO42—，你选择加入钙盐还是钡盐？为什么？★【课堂探究导学】■合作探究-名师保驾护航探究一:溶解平衡的建立1.沉淀溶解平衡：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，固体质量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。2.特征：（1）动——沉淀溶解平衡是一种动态平衡；（2）等——v（沉淀）=v（溶解）0；（3）定——平衡时，溶液中离子的浓度保持不变；（4）变——当外界条件改变时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。即勒夏特列原理也适用于判断溶解平衡移动分析。3.影响沉淀溶解平衡的因素：内因：难溶物质本身性质——主要决定因素外因：（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（3）同离子效应—向平衡体系中加入相同的离子使平衡向沉淀方向移动（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物质或气体时，平衡正自主梳理参考答案一、1、生成物的溶解度减小2、Ag+和Cl—脱离AgCl表面回到AgCl表面析出，形成沉淀3、当沉淀溶解与生成速率溶解平衡4、溶解度小于0.01g的电解质难溶电解质10-5mol/L二、1、（1）无机制备提纯工艺的生产废水处理生成沉淀（2）调节pH法加沉淀剂法氧化还原沉淀法2、（1）酸或碱相应离子（2）Mg（OH）2（s）+NH4Cl（aq）MgCl2（aq）+2NH3H2O3、（1）溶解度小溶解度更小越大（2）CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NaSO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（3）CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4，CuSO4+PbS=CuS+PbSO4。问题思考参考答案问题思考1：难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质，而难电离物质只能是弱电解质。再从变化的过程来看，溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的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。问题思考2加入可溶性钡盐。因为BaSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小，用Ba2+沉淀SO42—更完全。移『特别提醒』沉淀溶解平衡是针对与难溶电解质而言的，其状态为形成饱和溶液，特征是固体溶解的速率和离子沉淀的速率相等，固体的质量和离子的浓度不再变化。应该注意到：沉淀溶解平衡同化学平衡相似，也是一个动态平衡，平衡移动原理同样也适用于沉淀溶解平衡体系。探究二：沉淀反应的应用1.沉淀的生成（1）沉淀生成的应用：在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、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。（2）沉淀的方法：调节pH法、加沉淀剂法、氧化还原沉淀法。2.沉淀溶解的方法（1）酸碱溶解法。加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应，降低离子浓度，使平衡向溶解方向移动。（2）用某些盐溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式为：Mg（OH）2（s）+NH4Cl（aq）MgCl2（aq）+2NH3H2O3.沉淀的转化（1）一般地，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现；两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。（2）锅炉除水垢：反应方程式为：CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NaSO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（3）各种原生铜的硫化物经氧化、淋漓作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），便慢慢地使之转变为铜蓝（CuS）。其反应如下：CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4，CuSO4+PbS=CuS+PbSO4。探究三：溶度积常数1.概念：溶度积常数（Ksp）：在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变。其离子浓度的化学计量数次方的乘积为一个常数，称之为溶度积常数,简称溶度积，用Ksp表示。2.表达式：如：对于PbI2(s)Pb2++2I—这个溶解沉淀平衡的可逆过程，它的平衡常数可以表示为：K=[Pb2+][I—]2[PbI2]，Ksp=K[PbI2]=[Pb2+][I—]225℃，Ksp=K[PbI2]=[Pb2+][I—]2=7.1×10—9mol3L—33.溶度积规则难溶电解质在一定条件下，沉淀能否生成或溶解，可以根据溶度积的概念来判断：难溶电解质的多相离子平衡物质：任意状态时的浓度商Qc与溶度积Ksp，可以判断沉淀的生产与溶解：（1）QcKsp平衡向左移动，沉淀析出；（2）Qc=Ksp处于平衡状态，饱和溶液；（3）Qc与溶度积Ksp，平衡向右移动，无沉淀析出，若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。『特别提醒』1、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。2.Ksp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，在同温度下，Ksp越大，溶解度越大；不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。■典例剖析-名师释疑助航例1.下列说法不正确的是A．BaCrO4(s)Ba2+(aq)+CrO42－(aq)的平衡体系中，加入BaCl2浓溶液沉淀量增多B．pH=2的酸溶液与pH=12的强碱溶液等体积混合，所得溶液pH≤7C．苯酚显色原理为：6C6H5OH+Fe3+Fe(C6H5O)63－(紫色)+6H+，则检验水杨酸（）中的酚羟基，需加入适量的小苏打溶液后，再加入氯化铁溶液D．某试液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液有白色淀淀，该试液中一定含有SO42－『答案』D『解析』A正确，Ba2+加入后产生同离子效应，沉淀增加；B正确，若为弱酸，则PH＜7，若为强酸，则PH=7；C正确，水杨酸电离的H+会抑制平衡，难以显紫色，无法检验酚羟基；D错，还可能含有Cl－等。【变式训练1】在一定温度下，一定量氢氧化镁的悬浊液里，有如下溶解平衡：Mg(OH)2(S)Mg2++2OH—当向该悬浊液里加入少量MgO粉末时，下列说法不正确的是()A．Mg2+的数目减少B．Mg2+浓度增大C．溶液的pH不变D．Mg(OH)2固体质量不变【例2】已知：⑴混合硫酸铜溶液与碳酸钠溶液：主要反应：Cu2＋＋CO32－＋H2O＝Cu（OH）2↓＋CO2↑次要反应：Cu2＋＋CO32－＝CuCO3↓⑵混合硫酸铜溶液与硫化钠溶液：主要反应：Cu2＋＋S2－＝CuS↓次要反应：Cu2＋＋S2－＋2H2O＝Cu（OH）2↓＋H2S↑由此可得以下几种物质溶解度大小关系正确的是（）A．Cu（OH）2＞CuCO3＞CuSB．Cu（OH）2＜CuCO3＜CuSC．CuS＞Cu（OH）2＞CuCO3D．CuS＜Cu（OH）2＜CuCO3『答案』D『解析』由⑴可知，在水溶液中Cu2＋与CO32－主要生成Cu（OH）2沉淀，说明Cu（OH）2比CuCO3更易沉淀，从而说明溶解度：Cu（OH）2＜CuCO3；同理由⑵可得，溶解度：CuS＜Cu（OH）2【变式训练2】要使工业废水中的金属Pb2＋离子沉淀，可用硫酸盐.碳酸盐.硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋离子与这些离子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14由上述数据可知，选用的沉淀剂最好的是（）A．硫化物B．硫酸盐C．碳酸盐D．以上沉淀剂均可【例3】18℃时,Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11mol3.L-3求饱和溶液中Mg2+的浓度。『答案』饱和溶液中Mg2+的浓度为1.65×10-4mol.L-1『解析』设Mg(OH)2中Mg2+的浓度为xmol·L-1,根据Mg(OH)2在溶液中的离解:Mg(OH)2Mg2++2OH--溶液中应有[Mg2+]=χmol.L-1[OH-]=2χmol.L-1Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ．(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3χ=1.65×10-4(mol.L-1)【变式训练3】25℃时，AgCl的溶解度是0.00192g·L-1,求它的溶度积.变式训练解析及答案【变式训练1】解析：MgO+H2O==Mg(OH)2，H2O的量减少，使Mg(OH)2饱和溶液中又析出Mg(OH)2，沉淀后的溶液仍然是该温度下的饱和溶液，c(Mg2+)、c(OH—)都不会改变，但溶剂减少，使Mg(OH)2的溶解量减少，所以溶液中Mg2+数目减少，Mg(OH)2固体质量增加。答案：BD【变式训练2】解析：所选的沉淀剂的Ksp尽可能的小，使生成沉淀的反应进行得越完全越好。答案：A【变式训练3】解析：AgCl的相对分子质量为143.3,AgCl饱和溶液物质的量浓度为:0.00192g·L-1/143.3g/mol-1=1.34×10-5mol·L-1根据AgCl在溶液中的离解:AgClAg++Cl--溶液中应有[Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5mol·L-1所以AgCl的Ksp=[Ag+][Cl-]=(1.34×10-5)2=1.80×10-10mol2.L-2答案：1.80×10-10mol2.L-2■备选例题1.将0.3mol/L的Ba（OH）2溶液50mL与0.02mol/L的H2SO4溶液100mL混合后，求混合后溶液的PH。【答案】13.23【解析】Ba