高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第四单元 沉淀溶解平衡一等奖ppt课件

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1．通过知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。2．通过知道溶度积的意义，建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反应进行方向的思维模型。
石灰岩主要成分是碳酸钙。碳酸钙难溶于水，在25 ℃时，溶解度仅为7.1×10-4 g。当溶有CO2的水流经石灰岩时，能够发生和建立如下平衡：
总反应的离子方程式为：
CaCO3存在溶解平衡
当水中溶有的CO2浓度较大时，该平衡能够向着碳酸钙溶解的方向移动，生成溶解度相对较大的Ca(HCO3)2；当CO2的浓度减小或温度升高时，该平衡又向着逆反应方向移动，重新析出CaCO3沉淀。随着上述过程反复进行，经年累月，碳酸钙逐渐在洞穴不同的位置积聚起来，在洞穴顶部形成钟乳石，在洞穴底部则形成石笋，就形成了美丽的溶洞。
几种电解质的溶解度(20 ℃)
Ag2SO4Ca(OH)2CaSO4
CaCO3AgClAgBrAg2SBaSO4Mg(OH)2Fe(OH)3
习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。
原上层清液中含有I－，虽然难溶电解质PbI2的溶解度很小，但在水中仍有极少量的溶解。
尽管难溶电解质的溶解度很小，但在水中并不是绝对不溶。
Ag+ Cl- H2O
在25 ℃时，氯化银的溶解度为1.5×10-4 g，在有氯化银沉淀生成的溶液中存在着如下平衡：
AgCl在溶液中存在两个过程：1、在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl表面进入水中，即存在溶解过程；
AgCl在溶液中存在两个过程：2、溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl表面析出，即存在沉淀过程。
在一定温度下，当AgCl溶解和沉淀的速率相等时，体系中形成AgCl饱和溶液。
在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。
易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。
沉淀溶解平衡的表达式：
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
注意：①可逆号表示沉淀、溶解同时进行 ②物质状态：固体(s)、溶液(aq)
AmBn(s)mAn＋＋nBm－
影响难溶电解质沉淀溶解平衡的因素
离子反应中易生成溶解度很小的沉淀物质。
①难溶的电解质更易建立溶解平衡。
②难溶的电解质溶解度很小，但不会等于0，并不是绝对不溶。
③习惯上将生成难溶电解质的反应，认为反应完全了。对于常量的反应来说，0.01 g是很小的。当溶液中残留的离子浓度< 1 ×10-5 ml/L时，沉淀就达到完全。
外界条件对沉淀溶解平衡的影响
加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，沉淀溶解平衡向溶解方向移动。
升高温度，多数沉淀溶解平衡向溶解方向移动；少数沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动，如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。
加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解方向移动。
加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动。
溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋＋2OH－
例1 在一定温度下，当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时：Mg(OH)2(s) Mg2＋＋2OH－，要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2＋)不变，可采取的措施是(　　)
A．加MgSO4固体　　B．通HCl气体C．加NaOH固体 D．加少量水
难溶电解质的沉淀溶解平衡的平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp。
Ksp ＝ c(Ag+)·c(Cl-)
Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq)
Ksp ＝ c2(Ag+)·c(S2- )
常见难溶电解质的溶度积常数（25 ℃）
①Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 Ksp越小，越难溶。
②Ksp与温度有关。 其它条件一定时，一般温度越高，Ksp越大。
溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
在一定温度下，某物质的Ksp为一常数。
③根据某温度下溶度积Ksp与溶液中离子积Q 的相对大小，可以判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。 Q ＞ Ksp，溶液中有沉淀析出； Q ＝ Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态； Q ＜ Ksp，溶液中无沉淀析出。
(Ba2＋)·c(SO42－)Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。
c(Ba2＋)·c(SO42－)＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。
1、同种类型的难溶电解质，Ksp可用于溶解度的直接比较。
如AgCl、AgBr、AgI都是AB型，Ksp越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。
2、对于不同类型的物质，Ksp不能直接作为比较依据，而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度来确定溶解能力的大小。
如AgCl、AgBr、AgI都是AB型，Ag2S是A2B型，不同类型不能直接比较溶解度大小。
对于同类型且含有相同离子的沉淀，溶度积越小，沉淀越先生成。
——3.判断沉淀生成的顺序
例如向物质的量浓度相等的NaCl和NaI的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先生成 ，后生成 。
因为沉淀I－所需的c(Ag＋)比沉淀Cl－所需的c(Ag＋)小。
生成沉淀的条件是满足Qc>Ksp，由此可以计算出使离子沉淀完全的条件。通常认为当溶液中的离子浓度小于等于10-5ml•L－1时，该离子已沉淀完全。
——4.判断沉淀生成的条件
以Fe(OH)3为例，可计算Fe3＋完全沉淀所需控制的pH：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，当c(Fe3＋)＝10－5 ml•L－1时，c(OH－)＝ ml•L-1≈6.54×10－12 ml•L－1，c(H＋)≈1.53×10－3 ml•L－1，pH≈2.8，故Fe3＋在pH＝2.8时沉淀完全。
同理可计算Cu2＋、Mg2＋、Fe2＋等金属离子沉淀完全时溶液的pH。
已知溶度积和溶液中某种参与沉淀溶解平衡的离子浓度，求达到沉淀溶解平衡后另一种参与沉淀溶解平衡的离子浓度。如某温度下Ksp(AgCl)＝a，在0.1 ml•L－1 NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝ 。
已知溶度积，求饱和溶液中某种离子的浓度。如Ksp(AgCl)＝a，则饱和AgCl溶液中，c(Ag＋)＝ ml•L－1。
计算沉淀转化反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋＋ZnS(s) CuS(s)＋Zn2＋，Ksp(ZnS)＝c(Zn2＋)•c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)•c(S2－)，该反应的平衡常数K＝
利用Ksp和Kw的关系计算溶液的pH①沉淀开始时pH的计算已知25 ℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20，计算向2 ml/L CuSO4溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时才开始生成Cu(OH)2沉淀。
Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)•c2(OH－)＝2×c2(OH－)＝2×10－20，c(OH－)＝10－10 ml/L，c(H＋)＝ ml/L＝10－4 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－4＝4。
②沉淀完全时pH的计算已知25 ℃时，Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－17，计算向0.1 ml/L ZnCl2溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时，溶液中Zn2＋沉淀完全。
当溶液中c(Zn2＋)≤10－5 ml/L时，可视为Zn2＋沉淀完全。Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)•c2(OH－)＝10－5•c2(OH－)＝1×10－17，c(OH－)＝10－6 ml/L，c(H＋)＝ ml/L＝10－8 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－8＝8。
以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc＝Ksp。
在温度不变时，改变一种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外。
类型1　c(Mn＋)、c(An－)型图像
曲线下方的点为不饱和溶液，c(Ba2+)·c(SO42－)＜Ksp(BaSO4)，无沉淀生成，加入BaSO4可继续溶解。
曲线上的任意一点均为达到溶解平衡的平衡点，可利用曲线上点的坐标来计算Ksp(BaSO4)；
曲线上方的点溶液过饱和，c(Ba2＋)·c(SO42－)＞Ksp(BaSO4)，有沉淀生成；
如图为BaSO4沉淀溶解平衡曲线(温度一定)：
Fe(OH)3和Cu(OH)2的c—pH关系如图(温度一定)：
类型2　S—pH或c(Mn＋)—pH图像
图中曲线为相应金属离子氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线，可利用图像判断有关氢氧化物的Ksp的大小以及离子分离方法的选择。
0.1 ml·L－1 AgNO3溶液滴定20.00 mL含有Cl－、Br－、I－且浓度均为0.1 ml·L－1的混合溶液，绘得滴定曲线如图：
类型3　离子浓度负对数(pX)—溶液体积(V)图像
若已知a、b、c所代表的卤素离子的曲线，则可比较相应AgX的Ksp大小或利用Ksp的大小分析a、b、c分别代表哪种卤素离子的曲线。
图中曲线的起始部分，滴入c(Ag＋)不足，c(X－)变化较小，在恰好反应时出现突跃，突跃后的三条曲线为相应AgX的沉淀溶解平衡曲线。
解题时要理解pH、pOH、pC的含义，以及图像横、纵坐标代表的含义，通过曲线的变化趋势，找到图像与已学化学知识间的联系。
类型4　离子浓度对数或负对数曲线
(1)pH(或pOH)—pC图横坐标：将溶液中c(H＋)取负对数，即pH＝－lg c(H＋)，反映到图像中是c(H＋)越大，则pH越小，pOH则相反。纵坐标：将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数，即pC＝－lg c(A)，反映到图像中是c(A－)越大，则pC越小。
例如：常温下，几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡。②由图像可得Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、Mg2＋完全沉淀的pH分别为4、4.8、8.3、11.2。
例如：已知p(Ba2＋)＝－lg c(Ba2＋)，p(酸根离子)＝－lg c(酸根离子)，酸根离子为SO42－或CO32－。某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示，
纵、横坐标均为一定温度下，溶解平衡粒子浓度的负对数。
①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡。
③M点在BaCO3平衡曲线上方，p(Ba2＋)、p(CO32－)均大于平衡值，此时溶液中c(Ba2＋)、c(CO32－)均小于平衡线上的值，故不能生成BaCO3沉淀；M点在BaSO4平衡曲线下方，p(SO42－)、p(Ba2＋)小于平衡值，此时溶液中c(Ba2＋)、c(SO42－)均大于平衡线上的值，故能生成BaSO4沉淀。
②p(Ba2＋)＝a时，即c(Ba2＋)＝10－a ml·L－1时，p(SO42－)>p(CO32－)，从而可知Ksp(BaSO4)