2024届高三化学一轮复习 8-沉淀溶解平衡 课件

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[例1] 写出BaSO4的电离和沉淀溶解的相关方程式BaSO4为强电解质，完全电离： BaSO4(aq) = Ba2+(aq) + SO42-(aq)沉淀溶解平衡为：BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq) + SO42-(aq)平衡表达式？Ksp = [Ba2+][SO42-] 对于可溶性强电解质如NaCl，是否存在溶解平衡？可以建立，达到饱和时，NaCl(s)有残留，而溶液中有Na+和Cl-(aq)
[例2] 将4×10-3 ml·L-1的AgNO3溶液与4×10-3 ml·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？ Ksp(AgCl) = 1.8×10-10 Q > Ksp 产生沉淀 将4×10-6 ml·L-1的AgNO3溶液与4×10-6 ml·L-1的NaCl溶液等体积混合，能否建立沉淀溶解平衡？ Q < Ksp 无沉淀，沉淀溶解平衡不建立对比：将一定量CH3COOH加入一定量水中，是否一定能达成电离平衡？固体(s)可能不存在，但是弱酸CH3COOH(aq)一定存在
[例3] 高中里，我们也可用c (ml/L)来表示溶解度 常温下，AgCl、 AgBr 、Ag2CrO4 的Ksp分别为 1.8×10-10、5.4×10-13、1.1×10-12 请比较AgCl、AgBr、Ag2CrO4的溶解度大小 (用c ml/L表示) 并不是Ksp大的溶解度就一定大，因为Ksp的大小与物质组成有很大关系(幂次区别)
[例4] ① 许多晶体可以通过冷却结晶获得，如KNO3 如何利用溶解平衡解释？KNO3(s) ⇌ K+(aq) + NO3-(aq) ΔH = 34.9 kJ·ml-1 ② 加热饱和Ca(OH)2溶液，有何现象？Ca(OH)2(s) ⇌ Ca2+(aq) + 2OH-(aq) ΔH = -16.7 kJ·ml-1常识
[讨论2] 溶解平衡的相关反应
[例1] 为什么AgCl不溶于HNO3，而Ag2SO4可溶于HNO3？ AgCl， Ksp = 1.8×10-10； Ag2SO4，Ksp = 1.2×10-5；HSO4-，Ka2 = 1.0×10-2 HCl为强酸，且AgCl Ksp很小，HNO3对AgCl的溶解没有影响。 HSO4-在溶液中不完全电离：HSO4- ⇌ SO42- + H+ SO42-可与HNO3反应生成HSO4-，使溶解平衡正向移动。 总反应：Ag2SO4 + H+ ⇌ 2Ag+ + HSO4- K = 1.2×10-3 在1 ml/L的HNO3中，Ag2SO4的溶解度约为3 g
[例2] ① AgCl难溶于水，但可溶于氨水，解释原因。AgCl， Ksp = 1.8×10-10Ag+(aq) + 2NH3(aq) = Ag(NH3)2+ K = 1.1×107 AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq)，加入NH3(aq)后，c(Ag+)降低，使AgCl的溶解平衡正向移动。 总反应：AgCl(s) + 2NH3 ⇌ Ag(NH3)2+ + Cl- K = 2.0×10-3虽然K不算大，但是有一定的溶解性 ② AgBr较难溶于氨水，如何理解？AgBr， Ksp = 5.4×10-13，更难溶于氨水
[例3] 向NaClO溶液中通入少量CO2生成碳酸氢钠与次氯酸，而向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2生成的却是碳酸钙与次氯酸。请分析实验结果。 Ksp(CaCO3) = 3.4×10-9，Ka(HClO) = 4×10-8 Ka1(H2CO3) = 4.5×10-7，Ka2(H2CO3) = 4.7×10-11 ClO- + HCO3- = CO32- + HClO K = Ka2(H2CO3)/Ka(HClO) = 1.2×10-3 Ca2+ + ClO- + HCO3- = CaCO3 + HClOK = [Ka2(H2CO3)/Ka(HClO)]÷Ksp(CaCO3) = 3.5×105
[例4] 为什么CuS不溶于稀硫酸？ Ksp(CuS) = 6.3×10-36，Ka1(H2S) = 1.1×10-7，Ka2(H2S) = 1.3×10-13 溶解反应：CuS + 2H+ ⇌ Cu2+ + H2S K = Ksp/(Ka1Ka2) = 4.4×10-16 如何溶解CuS？浓硝酸、热浓硫酸 利用其逆反应，实验室中可以用CuSO4除去H2S气体：H2S + Cu2+ = CuS(s) + 2H+
[例5] 如何预防蛀牙Ca5(PO4)3(OH) (s) ⇌ 5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq) H+可以使溶解平衡正向移动，牙齿腐蚀 F-可以将羟基磷灰石转化为更难溶的氟磷灰石：Ca5(PO4)3(OH)(s) + F-(aq) ⇌ Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq) Ca5(PO4)3F(s)的溶解平衡受H+影响较小
[例6] 水垢的去除 水垢中一般存在CaCO3和CaSO4，CaCO3用稀醋酸即可洗去，但CaSO4不能被稀醋酸洗去。如何用化学方法洗去CaSO4？先加入Na2CO3，充分转化后再用稀醋酸洗去沉淀物CaSO4 + CO32- ⇌ CaCO3 + SO42-
[讨论3] 溶解平衡的计算
[例1] CaCO3的溶解度为0.0022 g，其文献Ksp为2.5×10-9 若根据Ksp计算溶解度，则S = (2.5×10-9)1/2×100/10 = 0.0005 g 而实际溶解度明显更大，为什么？ CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH-，水解使c(CO32-)减小，促进了CaCO3的溶解。 (溶解后一部分CO32-转变为HCO3-和H2CO3形态)Ksp与实际溶解度可近似换算，但往往不够准确
[例2] 在NaF和Na2SO4的混合溶液中加入CaCl2溶液，可得CaF2和CaSO4的混合沉淀，此时测得F-浓度为1.8×10-3ml·L-1，则溶液中SO42-的浓度为？(CaF2 Ksp＝5.3×10-9 CaSO4 Ksp＝9.1×10-6) A．3.0×10-3 ml·L-1 B．5.7×10-3 ml·L-1 C．1.6×10-3 ml·L-1 D．9.0×10-4 ml·L-1两种沉淀同时存在，则同时达到溶解平衡：Ksp(CaF2) = [Ca2+][F-]2Ksp(CaSO4) = [Ca2+][SO42-]注意：两个式子中的[Ca2+]是相同的
[例3] 将1 ml AgCl沉淀加入到1 L NaI溶液中AgCl ⇌ Ag+ + Cl-，Ksp = 1.8×10-10AgI ⇌ Ag+ + I-，Ksp = 8.1×10-17① 要使AgCl能开始转化为AgI沉淀，NaI的浓度至少为？先计算AgCl饱和溶液中[Ag+]，再用AgI的Ksp计算恰达平衡时[I-]② 要使AgCl完全转化为AgI沉淀，NaI的浓度至少为？思路① 总反应较完全，按计量比投料即可思路② AgCl完全转化，则溶液中[Cl-] = 1 ml/L，利用Ksp计算此时的[I-]，需要的c(NaI) = [I-] + 1 ml/L
[例4] Fe3+、Fe2+的沉淀pH Fe(OH)3 Ksp = 2.8×10-39 Fe(OH)2 Ksp = 4.9×10-17 一般认为，当离子浓度小于10-5 ml/L，即为完全沉淀 据此计算Fe3+和Fe2+完全沉淀时溶液的pH (估算数量级) NH4Cl溶液中混有少量的FeCl2和FeCl3，怎样除去？适量H2O2→NH3·H2O调节pH = 4左右
常见金属阳离子开始沉淀-完全沉淀的pH由于金属离子与OH-的结合实际也有分步的情况，如M3+浓度小于10-5，但是可能M(OH)2+仍然大于10-5。用Ksp的计算也只是一种估算
[例5] 已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10-10；Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10-12 现将0.001 ml/L AgNO3溶液逐滴加入0.001 ml/L KCl和0.001 ml/L的K2CrO4的混和溶液，试通过计算回答：① Cl-和CrO42-中 先沉淀；② CrO42-与Cl- (答“能”或“否”)达到有效的分离? 当一种离子开始沉淀时，另一种离子浓度小于10-5ml/L时，则认为可以达到有效分离CrO42-开始沉淀时，c(Ag+) = [Ksp(Ag2CrO4)/0.0005]1/2 ≈ 6×10-4 ml/L此时的c(Cl-) = Ksp(AgCl)/c(Ag+) ≈ 3×10-7 ml/L，已经完全沉淀
[讨论4] 情境分析(高考热点)
1. 是否“产生沉淀”[例1] BaCl2与H2SO3溶液反应产生BaSO3，其总反应的K为？H2SO3 Ka1 = 1.4×10-2，Ka2 = 6.0×10-8，Ksp(BaSO3) = 5.0×10-10BaCl2 + H2SO3 ⇌ 2HCl + BaSO3 K = Ka1Ka2/Ksp = 1.7[问] 在5 mL亚硫酸溶液中滴加一滴0.01 ml/L BaCl2 (一滴约为0.05 mL)，是否产生沉淀？c(SO32-) ≈ Ka2 = 6×10-8，c(Ba2+) = 0.01/100 = 1×10-4 ml/LQ = c(SO32-)c(Ba2+) = 6×10-12 < Ksp，不产生沉淀在给定浓度时，“是否产生沉淀” 是“Ksp、Q”问题，需计算微粒浓度
1. 是否“产生沉淀”[例2] 在0.1 ml/L NaHCO3溶液与等浓度CaCl2溶液混合，是否产生沉淀？H2CO3 Ka1 = 4.5×10-7，Ka2 = 4.7×10-11；Ksp(CaCO3) = 3.3×10-9思路：估算CO32-浓度：2HCO3- ⇌ H2CO3 + CO32- K = Ka2/Ka1 ≈ 1.0×10-4K较小，近似认为HCO3-浓度为0.1 ml/L，可算出c(CO32-) ≈ 1×10-3c(CO32-)c(Ca2+) = 10-4 > Ksp(CaCO3)
2. 是否“完全沉淀”[例1] 2 mL 0.2 ml·L-1的NaHS溶液中滴加2 mL 0.2 ml·L-1的CuSO4溶液后，溶液中Cu2+是否完全沉淀？H2S Ka1 = 1.1×10-7，Ka2 = 1.3×10-13；Ksp(CuS) = 6.3×10-36思路1：若反应的K很大，大概率可以完全沉淀反应为：2HS- + Cu2+ = CuS + H2S K = Ka2/(Ka1Ksp) = 1.9×1029H2S + Cu2+ = CuS + 2H+ K = Ka1Ka2/Ksp = 2.3×1015反应是很完全的
2. 是否“完全沉淀”[例2] 向 0.10 ml·L-1 NaHC2O4溶液中加入一定体积的等浓度CaCl2溶液产生白色沉淀，测得上层清液c(HC2O4-) = 10-4.37 ml·L-1，pH = 4，此时Ca2+是否沉淀完全？Ka1(H2C2O4) = 10-1.26、Ka2(H2C2O4) = 10-4.27、Ksp(CaC2O4) = 10-8.64思路2：完全沉淀即c < 10-5 ml·L-1 ，可尝试计算沉淀后Ca2+浓度既然已经产生沉淀，溶液中Ksp平衡成立，可用C2O42-浓度来计算Ca2+Ka2(H2C2O4) = c(C2O42-)c(H+)/c(HC2O4-)c(C2O42-) = 10-4.64 ml/L c(Ca2+) = Ksp/c(C2O42-) = 10-4 ml/L 未完全沉淀
3. 沉淀是否完全转化[例] 向 2.33 g BaSO4固体中加入 3 L 0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液充分搅拌浸泡。BaSO4是否完全转化为BaCO3？ Ksp(BaSO4) = 1.1×10-10，Ksp(BaCO3) = 2.6×10-9思路1：假定完全反应，根据Ksp判断反应物还能否生成本题中BaSO4 0.01 ml，Na2CO3 0.3 mlCO32-大过量，可认为c(CO32-) ≈ 0.1 ml/L假定完全转化，则c(SO42-) ≈ 0.0033 ml/LBaCO3沉淀一定存在，故c(Ba2+) = Ksp(BaCO3) / c(CO32-) ≈ 2.6×10-8Q = c(Ba2+)c(SO42-) = 8.6×10-11 < Ksp(BaSO4)，不存在BaSO4
3. 沉淀是否完全转化[例] 向 2.33 g BaSO4固体中加入 3 L 0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液充分搅拌浸泡。BaSO4是否完全转化为BaCO3？ Ksp(BaSO4) = 1.1×10-10，Ksp(BaCO3) = 2.6×10-9思路2：若两种沉淀共存，则CO32-与SO42-存在定量关系考虑转化反应：BaSO4 + CO32- ⇌ BaCO3 + SO42-若达平衡：c(SO42-)/c(CO32-) = Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3) ≈ 11/260根据前面讨论，CO32-大过量，可认为c(CO32-) ≈ 0.1 ml/L则平衡时需要c(SO42-) = 0.1×11/260 = 0.004 ml/L实际不可能(最多0.0033 ml/L)，因此平衡不成立，即反应进行到底