第八章 水溶液中的离子平衡8-4

2．特征3．沉淀溶解平衡常数——溶度积(1)溶度积(Ksp)在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，离子浓度的。(2)表达式对于沉淀溶解平衡：MmNn(s)mMn＋(aq)＋nNm－(aq)，Ksp＝。幂之积[c(Mn＋)]m[c(Nm－)]n(3)意义反映了难溶电解质在水中的溶解能力。(4)影响因素在一定的温度下，它是一个常数，只受影响，不受溶液中物质浓度的影响。温度问题探究1：难溶的氯化银在水中也存在着溶解平衡AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，怎样用实验证明溶液中可以同时存在着少量的Ag＋和Cl－？提示：取适量的AgCl溶解于试管中，滴加酸化的AgNO3溶液，生成白色沉淀，证明溶液中含Cl－，另取适量AgCl溶解于试管中，滴加Na2S溶液，生成黄色沉淀，证明溶液中含Ag＋。科目三考试实际道路考试技巧、视频教程科目四考试：(1)0.1mol·L－1的盐酸与0.1mol·L－1的AgNO3溶液等体积混合完全反应后溶液中含有的微粒有_________。(2)下列方程式①AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)、②AgCl===Ag＋＋Cl－、③CH3COOHCH3COO－＋H＋各表示什么意义？提示：(1)H2O、H＋、OH－、Ag＋、Cl－、NO－3、AgCl(2)①AgCl的溶解平衡；②AgCl是强电解质，溶于水的AgCl完全电离；③CH3COOH的电离平衡。二、沉淀反应的应用1．沉淀的生成(1)应用可利用生成沉淀来达到的目的。(2)条件①生成沉淀的反应能够发生②生成沉淀的反应进行得越完全越好分离和除去某些离子(3)方法方法实例发生反应的离子方程式调节pH法除去NH4Cl溶液中的FeCl3沉淀剂法除去污水中的重金属离子H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋42.沉淀的溶解(1)概念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，从而使沉淀溶解。(2)方法①酸溶解法如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为：。②盐溶液溶解法如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液：。CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2OMg(OH)2＋2NH＋4===Mg2＋＋2NH3·H2O3．沉淀的转化(1)概念由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程。(2)实质：的移动。(沉淀的溶解度差别，越容易转化)(3)应用：锅炉除垢、矿物转化等。难溶电解质溶解平衡越大问题探究3：(1)在实验室中怎样除去NaCl溶液中的BaCl2?(2)怎样除去AgI中的AgCl?提示：(1)向溶液中加入过量的Na2CO3溶液充分反应过滤，向滤液中加适量盐酸。(2)把混合物与饱和KI溶液混合，振荡静置，溶度积大的AgCl就慢慢转化为溶度积小的AgI。问题探究4：试用平衡移动原理解释下列事实：(1)BaCO3不溶于水，为什么不能作钡餐？(2)CaCO3难溶于稀H2SO4，却能溶于醋酸中；(3)分别用等体积的蒸馏水和0.01mol·L－1的HCl洗涤AgCl沉淀，用水洗涤造成的AgCl的损失大于用稀HCl洗涤的损失量。提示：(1)BaCO3Ba2＋＋CO2－3，HCl===H＋＋Cl－，2H＋＋CO2－3===H2O＋CO2↑，盐酸电离的H＋与BaCO3产生的CO2－3结合生成CO2和H2O，破坏了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2＋)增大，引起人体中毒。(2)CaCO3Ca2＋＋CO2－3，H2SO4===SO2－4＋2H＋，因为生成的CaSO4溶解度较小，会附在CaCO3的表面，阻止平衡的右移。而CH3COOHCH3COO－＋H＋生成的醋酸钙易溶于水；当H＋与CO2－3结合生成CO2和H2O时，CaCO3的溶解平衡右移。(3)用水洗涤AgCl，AgClAg＋＋Cl－平衡右移，AgCl的质量减少，用HCl洗涤AgCl，稀释的同时HCl电离产生的Cl－会使平衡左移，AgCl减少的质量要小些。(对应学生用书P152)1.影响沉淀溶解平衡的因素(1)内因难溶电解质本身的性质，也是主要因素。(2)外因以AgCl为例：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)外界条件移动方向c(Ag＋)Kap升高温度正向增大增大加入少量的AgNO3逆向增大不变加入Na2S正向减小不变通入HCl逆向减小不变2.物质的溶解度和溶度积溶度积(Ksp)反映难溶电解质在水中的溶解能力，对同类型的电解质而言，Ksp数值越大，电解质在水中溶解度越大；Ksp数值越小，难溶电解质的溶解度也越小。(1)沉淀溶解平衡是化学平衡的一种，沉淀溶解平衡移动分析时也同样遵循勒夏特列原理。(2)溶度积大的难溶电解质的溶解度不一定大，只有组成相似的难溶电解质才有可比性。(3)复分解反应总是向着某些离子浓度减小的方向进行，若生成难溶电解质，则向着生成溶度积较小的难溶电解质的方向进行。(2012年湖南岳阳高三一检)在t℃时，Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如右图所示。又知AgCl的Ksp＝1.8×10－10。下列说法不正确的是()A．t℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－8B．在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点C．t℃时，Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等D．t℃时，将0.01mol·L－1AgNO3溶液滴入20mL0.01mol·L－1KCl和0.01mol·L－1K2CrO4的混合溶液中，Cl－先沉淀【解析】由图中数据可计算Ksp[Ag2CrO4]＝[Ag＋]2[CrO2－4]＝1.0×10－11，可知A错误；在Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4，c(CrO2－4)增大，则c(Ag＋)降低，而X点与Y点的c(Ag＋)相同，所以B正确，Y点、Z点溶液的温度相同，则Ksp相同，C正确，由AgCl的Ksp计算此条件下AgCl沉淀时的c(Ag＋)＝1.8×10－8mol·L－1，由Ag2CrO4的Ksp计算c(Ag＋)＝3.2×10－5mol·L－1，可知Cl－优先沉淀。【答案】A沉淀溶解平衡图像解读(1)曲线上的任意一点，都代表指定温度下的饱和溶液，由对应的离子浓度可求Ksp。(2)可通过比较、观察得出溶液是否达到饱和状态，是否有沉淀析出。处于曲线上方的点表明溶液处于过饱和状态，一定会有沉淀析出，处于曲线下方的点，则表明溶液处于未饱和状态，不会有沉淀析出。下列有关AgCl沉淀的溶解平衡的说法中，不正确的是()A．AgCl沉淀生成和溶解不断进行，但速率相等B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度降低【解析】AgCl固体在溶液中达到溶解平衡后，溶解与沉淀速率相等，但不为0，A项正确；AgCl难溶于水，但溶解的部分电离出Ag＋和Cl－，B项错误；一般来说，升高温度有利于固体物质的溶解，C项正确；向AgCl沉淀中加入NaCl固体，增大了Cl－浓度，促使溶解平衡向左移动，降低了AgCl的溶解度，D项正确。【答案】B1.溶度积的应用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：QcKsp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；QcKsp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直到溶液饱和。2．溶度积的计算(1)已知溶度积求溶解度以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)为例，已知Ksp，则饱和溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝Ksp，结合溶液体积即求出溶液中AgCl的质量，利用公式S100g＝m溶质m溶剂即可求出溶解度。(2)已知溶解度求溶度积已知溶解度S(因为溶液中溶解的电解质很少，所以溶液的密度可视为1g/cm3)，则100g水即0.1L溶液中溶解的电解质的质量m为已知，则1L溶液中所含离子的物质的量(即离子的物质的量浓度)便求出，利用公式即求出Ksp。(3)两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能会产生多种沉淀时判断产生沉淀先后顺序的问题，均可利用溶度积的计算公式或离子积与溶度积的关系式加以判断。(2012年浙江理综节选)已知：I2＋2S2O2－3===S4O2－6＋2I－相关物质的溶度积常数见下表：物质Cu(OH)2Fe(OH)3CuClCuIKap2.2×10－202.6×10－391.7×10－71.3×10－12(1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体，加入________，调至pH＝4，使溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3＋)＝________。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2·2H2O晶体。(2)在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2，原因是____________________________________________________(用化学方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是________________________。【解析】考虑到不引入新的杂质，调节至溶液pH为4，使Fe3＋沉淀的试剂可以是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、CuO等。pH＝4时，c(OH－)＝KWcH＋＝10－10mol·L－1，此时溶液中c(Fe3＋)＝Kspc3OH－＝2.6×10－3910－103mol·L－1＝2.6×10－9mol·L－1。(2)CuCl2·2H2O在空气中加热会发生水解反应：2CuCl2·2H2O=====△Cu(OH)2·CuCl2＋2HCl＋2H2O或CuCl2·2H2O=====△CuO＋2HCl＋H2O，要得到无水CuCl2，应将CuCl2·2H2O晶体在干燥的HCl气流中加热脱水以抑制其水解。【答案】(1)Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO32.6×10－9mol·L－1(2)2CuCl2·2H2O=====△Cu(OH)2·CuCl2＋2HCl＋2H2O[主要产物写成Cu(OH)2、Cu(OH)Cl、CuO均可]在干燥的HCl气流中加热脱水为了使沉淀更安全，所选用沉淀剂的原则是：使生成沉淀的反应进行地越完全越好，即沉淀离子形成沉淀的Ksp越小。海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：Na＋Mg2＋Ca2＋Cl－HCO－3模拟海水中的离子浓度/mol·L－10.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5mol·L－1，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。Ksp，CaCO3＝4.96×10－9Ksp，MgCO3＝6.82×10－6Ksp，Ca(OH)2＝4.68×10－6Ksp，Mg(OH)2＝5.61×10－12下列说法正确的是()A．沉淀物X为CaCO3B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋D．步骤②中若改为加入4.2gNaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物【解析】本题考查难溶电解质的沉淀溶解平衡及相关计算。由HCO－3＋OH－===CO2－3＋H2O知步骤①反应后c(Ca2＋)·c(CO2－3)＝0.011×1.0×10－3＝1.1×10－5Ksp(CaCO3)，故有CaCO3生成。Ca2＋过量，其浓度为0.011mol·L－1－1.0×10－3mol·L－1＝0.010mol·L－1，故B选项错误。溶液中c(CO2－3)＝4.96×10－90.010mol·L－1＝4.96×10－7mol·L－1，c(Mg2＋)·c(CO2－3)＝0.050×4.96×10－7＝2.48×10－8Ksp(MgCO3)，故无MgCO3生成，A选项正确。同