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化学选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡第1课时教案
展开第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡
一、沉淀溶解平衡
1.溶解平衡状态
在一定温度下,固体溶质在水中形成饱和溶液时,溶液中溶质质量保持不变的状态,该状态下,固体溶质溶解的速率和溶液中溶质分子结晶的速率达到相等,但溶解和结晶仍在进行。
2.沉淀溶解平衡
(1)概念
在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,即建立了动态平衡,叫做难溶电解质的溶解平衡。如AgCl溶于水的溶解平衡表示为AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
(2)特征
常温下,分别将AgCl溶于水和0.1 ml·L-1的NaCl溶液中,其溶解度相同吗?为什么?
提示:不同。在NaCl溶液中,Cl-的存在会导致AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)向左移动,使AgCl溶解度更小。
3.沉淀溶解平衡的移动
固体物质溶液中的溶质
固体物质的溶解是可逆过程:
(1)v溶解>v沉淀 固体溶解
(2)v溶解=v沉淀 溶解平衡
(3)v溶解
4.生成难溶电解质的离子反应的限度
(1)25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
(2)反应完全的标志
对于常量的化学反应来说,化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时,沉淀就达完全。
二、溶度积常数
1.在一定温度下,沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液,其离子浓度不再发生变化,溶液中各离子浓度幂之积为常数,叫做溶度积常数(简称溶度积),用Ksp表示。
2.写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式
(1)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)。
(2)Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)
Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)。
(3)AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
溶度积常数除与物质本身的溶解性有关外,还受外界哪些因素影响?
提示:溶度积只与温度有关。
3.通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q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:
(1)Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Q
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)反应方程式AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和AgCl===Ag++Cl-所表示的意义相同。 (×)
(2)降低温度,饱和溶液中一定会有晶体析出。 (×)
(3)只有当溶液中的离子浓度是0时,才能说明沉淀达到完全。(×)
(4)石灰乳中存在下列平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入少量CaCl2溶液,溶度积常数变大。(×)
2.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡状态的说法中,正确的是( )
A.AgCl沉淀的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的溶解度不变
D.向AgCl沉淀的溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl的溶解度不变
A [AgCl固体在溶液中存在溶解平衡,所以溶液中有Ag+和Cl-,B错;升高温度,AgCl溶解度增大,C错;向平衡体系中加入NaCl固体,增大了c(Cl-),溶解平衡左移,AgCl溶解度减小,D错。]
3.在0.10 ml·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=________ ml·L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。若在0.1 ml·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是________ ml·L-1。
[解析] pH=8时,c(OH-)=10-6 ml·L-1,由硫酸铜的溶度积常数可知:Ksp=2.2×10-20=10-12×c(Cu2+),得c(Cu2+)=2.2×10-8 ml·L-1;使Cu2+沉淀完全,已知c(Cu2+)=0.1 ml·L-1,根据反应关系式:Cu2+~2H+得c(H+)=0.2 ml·L-1。
[答案] 2.2×10-8 0.2
物质的溶解度只有大小之分,没有在水中绝对不溶解的物质。所谓难溶电解质是指溶解度小于0.01克的物质。它可以是强电解质如BaSO4、AgCl等,也可以是弱电解质如Fe(OH)3、Mg(OH)2等。但由于它们的溶解度都很小,溶解的极少部分,在水溶液中都可以认为是100%的电离,所以我们不区分其强弱,统称为难溶电解质。
[问题1] 在AgCl溶于水的起始阶段,v溶解和v沉淀怎样变化?当v溶解=v沉淀时,可逆过程达到一种什么样的状态?画出v-t图。
提示:AgCl溶于水的起始阶段,v溶解开始最大,后逐渐减小,v沉淀开始为0,后逐渐增大,直到v溶解=v沉淀,说明溶解达到平衡状态。v-t图如下:
[问题2] 向AgCl饱和溶液中加水,AgCl的溶解度增大吗?溶解平衡移动吗?Ksp是否增大?升高温度Ksp如何变化?
提示:向AgCl饱和溶液中加水,AgCl溶解平衡向正向移动,但是AgCl的溶解度不增大,Ksp不变。升高温度,AgCl的Ksp将增大。
[问题3] 对于平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),当分别加入固体NaCl和NaBr时,试讨论平衡移动的情况。
提示:加入固体NaCl时,溶液中c(Cl-)增大,平衡向生成沉淀的方向移动;加入固体NaBr时,Br-与Ag+生成了更难溶的AgBr,使溶液中c(Ag+)减小,平衡向溶解的方向移动。
1.沉淀溶解平衡与难溶电解质的电离
(1)沉淀溶解平衡是指固体沉淀与溶液中相关离子间的平衡关系,包含了沉淀的溶解和溶解后电解质的电离两个过程。如:
BaSO4(s)Ba2+(aq)+SOeq \\al(2-,4)(aq)
包含了BaSO4(s)BaSO4(aq)和BaSO4===Ba2++SOeq \\al(2-,4)两个过程。
(2)难溶电解质的电离仅仅是沉淀溶解平衡的后一个过程。
沉淀溶解平衡也用电离方程式表示,①须标明状态(s)、(aq),②一律用“”。
Al(OH)3(s)Al3+(aq)+3OH-(aq) (沉淀溶解平衡)
Al(OH)3Al3++3OH- (电离平衡)
2.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因
溶质本身的性质。绝对不溶的物质是没有的;同是微溶物质,溶解度差别也很大;易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。
(2)外界条件改变对溶解平衡的影响
①温度升高,多数溶解平衡向溶解的方向移动。
②加水稀释,浓度减小,溶解平衡向溶解的方向移动。
③加入与难溶电解质构成粒子相同的物质,溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
④加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质,溶解平衡向溶解的方向移动。
1.将一定量的硫酸钡放入水中,对此有关的叙述正确的是( )
A.硫酸钡不溶于水,硫酸钡固体质量不会改变
B.最终会得到BaSO4的极稀的饱和溶液
C.因为Ba2++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓很容易发生,所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SOeq \\al(2-,4)(aq)的反应
D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
B [BaSO4不溶于水并不是绝对不溶,它存在溶解平衡,当沉淀和溶解的速率相等时,得到了BaSO4的饱和溶液即建立了动态平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+SOeq \\al(2-,4)(aq),A、C项错误,B项正确;升高温度,BaSO4溶解度增大,D项错误。]
2.现向含AgBr的饱和溶液中:
(1)加入固体AgNO3,则c(Ag+)________(填“变大”“变小”或“不变”,下同)。
(2)加入更多的AgBr固体,则c(Ag+)________。
(3)加入AgCl固体,则c(Br-)________,c(Ag+)________。
(4)加入Na2S固体,则c(Br-)________,c(Ag+)________。
[解析] (1)向AgBr饱和溶液中加入AgNO3,溶解平衡逆向移动,但c(Ag+)变大;(2)加入AgBr固体,对溶解平衡无影响,c(Ag+)不变;(3)因AgCl溶解度大于AgBr,加入AgCl固体时,c(Ag+)变大,溶解平衡向左移动,c(Br-)变小;(4)因Ag2S溶解度小于AgBr,加入Na2S固体时,生成Ag2S,溶解平衡向右移动,c(Br-)变大,但c(Ag+)变小。
[答案] (1)变大 (2)不变 (3)变小 变大 (4)变大 变小
在T ℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知T ℃时AgCl的Ksp=4×10-10。
[问题1] T ℃时,Ksp(AgBr)等于多少?
提示:Ksp(AgBr)=c(Ag+)·c(Br-)=7×10-7×7×10-7=4.9×10-13。
[问题2] 相同温度下,AgCl和AgBr的溶解度相对大小关系如何?
提示:Q(AgCl)>Q(AgBr)
[问题3] a点是否有沉淀析出?b点是否有沉淀析出?
提示:a点:Q
[问题4] 采取什么措施可以使溶液由c点到d点?该过程中Ksp(AgBr)是否变化?
提示:增大c(Br-);不变化。
溶度积的意义及应用
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
(2)同温条件时,对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知,溶解能力:AgCl>AgBr>AgI,Cu(OH)2<Mg(OH)2。
(3)不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25 ℃):
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.8×10-10
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=1.8×10-11
虽然Mg(OH)2的Ksp较小,但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。
3.某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是 ( )
A.Ksp[Fe(OH)3]
B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
B [在曲线上的任意一点,c(Fe3+)·c3(OH-)=
Ksp[Fe(OH)3],c(Cu2+)·c2(OH-)=Ksp[Cu(OH)2],D对;比较b、c两点,金属离子的浓度相同,Fe(OH)3溶液中氢离子浓度大,即氢氧根离子浓度小,因此氢氧化铁的Ksp小于氢氧化铜的Ksp,A对;加入NH4Cl,氯化铵水解,使溶液的酸性增加,pH降低,由图可以看出,Fe3+应增大,B错;Kw只与温度有关,与溶液的酸碱性无关,C对。]
4.20 ℃时,PbCl2(s)在不同浓度盐酸中的最大溶解量(单位:g·L-1)如图所示。下列叙述正确的是( )
A.盐酸浓度越大,Ksp(PbCl2)越大
B.PbCl2能与一定浓度的盐酸反应
C.x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)相等
D.往含Pb2+的溶液中加入过量浓盐酸,可将Pb2+完全转化为PbCl2(s)
B [Ksp(PbCl2)的影响因素为温度,温度不变,Ksp(PbCl2)不变,A错误;根据图像可知当盐酸的浓度大于1 ml·L-1时PbCl2的溶解度随盐酸浓度的增大而增大,则PbCl2能与一定浓度的盐酸反应,B正确;y点铅元素的存在形式不是Pb2+,x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)不相等,C错误;往含Pb2+的溶液中加入浓盐酸至过量,可将Pb2+先转化为PbCl2(s)(存在沉淀溶解平衡,溶液中含有Pb2+),然后转化为其他形式,D错误。]
1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的生成和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶的该沉淀物,将促进溶解
B [反应开始时,各离子的浓度没有必然的关系,A项不正确、B项正确;沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度保持不变,但不一定相等,C项不正确;沉淀溶解达到平衡后,再加入难溶的该沉淀物,平衡不会移动,D项错。]
2.溶度积常数表达式符合Ksp=c2(Ax+)·c(By-)的是( )
A.AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.Na2S===2Na++S2-
C.Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)
D.PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)
C [根据表达式可知方程式应为A2B(s)2A+(aq)+B2-(aq)。]
3.把足量熟石灰放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),下列叙述正确的是( )
A.给溶液加热,溶液的pH升高
B.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固体增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固体,Ca(OH)2固体增多
D [A项,加热时Ca(OH)2溶解度减小,平衡逆向移动,c(OH-)减小,pH减小,错误;B项,CaO+H2O===Ca(OH)2,由于保持恒温,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变,错误;C项,COeq \\al(2-,3)+Ca2+===CaCO3↓,使平衡正向移动,Ca(OH)2固体减少,错误;D项,加入NaOH固体时,c(OH-)增大,平衡逆向移动,因此Ca(OH)2固体增多。]
4.已知25 ℃时,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 ml·L-1 Na2SO4溶液,下列叙述正确的是( )
A.溶液中析出CaSO4固体沉淀,最终溶液中c(SOeq \\al(2-,4))比原来的大
B.溶液中无沉淀析出,溶液中c(Ca2+)、c(SOeq \\al(2-,4))都变小
C.溶液中析出CaSO4固体沉淀,溶液中c(Ca2+)、c(SOeq \\al(2-,4))都变小
D.溶液中无沉淀析出,但最终溶液中c(SOeq \\al(2-,4))比原来的大
D [本题是一道考查沉淀溶解平衡的图像题。由题意知,Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)·c(SOeq \\al(2-,4))=3.0×10-3×3.0×10-3=9×10-6,CaSO4饱和溶液中c(Ca2+)=c(SOeq \\al(2-,4))=3.0×10-3 ml·L-1。加入400 mL 0.01 ml·L-1 Na2SO4溶液后,c(Ca2+)=eq \f(3.0×10-3×0.1,0.5) ml·L-1=6×10-4 ml·L-1,c(SOeq \\al(2-,4))=eq \f(3.0×10-3×0.1+0.01×0.4,0.5) ml·L-1=8.6×10-3 ml·L-1,Q=c(Ca2+)·c(SOeq \\al(2-,4))=6×10-4×8.6×10-3=5.16×10-6<Ksp(CaSO4),所以溶液中无CaSO4沉淀产生,则D正确。]
5.已知25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。请回答下列问题:
(1)25 ℃时,若向50 mL 0.018 ml·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 ml·L-1的盐酸,混合后溶液中的c(Ag+)为________ ml·L-1,pH为________。
(2)25 ℃时,取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中eq \f(cI-,cCl-)为________。
[解析] (1)反应后剩余的c(Cl-)=
eq \f(50 mL×0.020-0.018 ml·L-1,100 mL)=0.001 ml·L-1,c(Ag+)=eq \f(1.8×10-10,0.001 ml·L-1)=1.8×10-7 ml·L-1 。反应后溶液中的c(H+)=eq \f(0.020 ml·L-1,2)=0.010 ml·L-1,pH=2。(2)eq \f(cI-,cCl-)=eq \f(KspAgI,KspAgCl)=eq \f(8.5×10-17,1.8×10-10)≈4.7×10-7。
[答案] (1)1.8×10-7 2 (2)4.7×10-7发展目标
体系构建
1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。
2.明确溶度积和离子积的关系,学会判断反应进行的方向。
沉淀溶解平衡的建立与移动
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
总过程
沉淀溶解平衡(可逆)
分过程
沉淀的溶解(可逆)
电解质的电离(可逆或不可逆)
溶度积曲线的理解与应用
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
新高考化学一轮复习精品学案 第9章 第57讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡(含解析): 这是一份新高考化学一轮复习精品学案 第9章 第57讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡(含解析),共16页。
高中化学第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡第1课时导学案: 这是一份高中化学第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡第1课时导学案,共14页。
化学选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡优质学案设计: 这是一份化学选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡优质学案设计,共5页。学案主要包含了难溶电解质的溶解平衡,影响沉淀溶解平衡的因素等内容,欢迎下载使用。