课时3.11 难溶电解质的沉淀溶解平衡-2021-2022学年高二化学选择性必修1精品讲义(人教版2019)
课时 3.11 难溶电解质的沉淀溶解平衡
【学习目标】
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,并由此学会判断反应进行的方向
【主干知识梳理】
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1、25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
(1)溶解度(S):在一定温度下,某固态物质在 100 g 溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在这种
溶剂中的溶解度,用 S表示
(2)溶解性与溶解度的关系
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10 g 1~10 g 0.01~1 g <0.01 g
(3)结论:尽管难溶电解质的溶解度很小,但在水中并不是绝对不溶
如:在20℃时,AgCl 的溶解度为 1.5×10-4g。因此,在生成 AgCl 沉淀后,有三种粒子在反应体系中共存:
Ag+(aq)+Cl-(aq) AgCl(s)
2、沉淀溶解平衡的概念与特征
(1)沉淀溶解平衡的建立——以AgCl 沉淀溶解平衡的建立为例
从固体溶解和沉淀生成的角度来分析,AgCl 在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子的作用下,少量
Ag+与Cl-脱离 AgCl 的表面进入 H2O中,这一过程就是溶解;另一方面,溶液中的 Ag+和Cl-受AgCl 表面阴、
阳离子的吸引,回到 AgCl 的表面析出,这一过程就是沉淀。在一定温度下,当 AgCl 溶解和生成的速率相等
时,达到溶解平衡状态,得到 AgCl 的饱和溶液,即建立下列动态平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
(2)沉淀溶解平衡的概念:在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,难溶电解质溶解成离子的速
率和离子重新结合成沉淀的速率相等,溶液中各离子的浓度保持不变的状态,叫做难溶物质的溶解平衡
如:AgCl 溶于水的溶解平衡表示为 AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
(3)沉淀溶解平衡的特征
①动——动态平衡,溶解速率和沉淀速率不等于零
②等——溶解速率和沉淀速率相等
③定——平衡状态时,溶液中的离子浓度保持不变
④变——当改变外界条件时,溶解平衡发生移动
(4)沉淀溶解平衡的移动:固体物质的溶解是可逆过程
①v溶解>v沉淀 固体溶解
②v溶解=v沉淀 溶解平衡
③v溶解<v沉淀 析出晶体
【微点拨】
①沉淀、溶解之间这种动态平衡也决定了 Ag+与Cl-的反应不能完全进行到底。一般情况下,当溶液中剩余
离子的浓度小于 1×10 -
5
mol·L -
1
时,化学上通常认为生成沉淀的反应进行完全了
②AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)和AgCl===Ag++Cl-表示的意义不同:前者表示 AgCl 的溶解平衡,后者表
示AgCl 在水中完全电离(是指溶解的那一部分)
③沉淀溶解平衡方程式各物质要标明聚集状态,如:Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH-(aq)
④易溶电解质或难溶电解质的饱和溶液中存在溶解平衡,不饱和溶液中不存在溶解平衡
3、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:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(加热促进溶解),
同时 KSP 增大,溶解度 S增大
②浓度:加水稀释,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(溶解的溶解质增多),但 KSP 不变,溶解度 S不变
③同离子: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,但 KSP 不变,溶解度 S减小
④其他:加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子,使平衡向溶解的方向移动,但 KSP 不变,
溶解度 S增大
如:CaCO3中加入稀盐酸,盐酸电离出来的 H+与结合 CO32-,CO32-浓度减小,使平衡向右移动
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)
条件改变 移动方向 c(Mg2+)c(OH-)
加水 正向移动 不变 不变
升温 正向移动 增大 增大
加MgCl2(s) 逆向移动 增大 减小
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
【对点训练 1】
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,沉淀的速率和溶解的速率相等
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,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解
2、(多选)下列关于沉淀溶解的说法正确的是( )
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程 B.沉淀溶解平衡过程是可逆的
C.在平衡状态时 v溶解=v结晶=0 D.达到沉淀溶解平衡的溶液一定是饱和溶液
3、下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.BaSO4属于难溶物,它在水中完全不能溶解
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
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,如果再加入该沉淀物,将促进溶解
4、Mg(OH)2固体在水中存在下列溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),欲减少 Mg(OH)2固体的量,
可以加入少量的( )
A.NaOH 固体 B.NaCl 固体 C.NaHSO4固体 D.MgSO4固体
5、下列物质中,溶解度不随pH 值变化的是( )
A.AgCl B.CaCO3 C.Fe(OH)3 D.Mg(OH)2
6、向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( )
A.c(CO) B.c(Mg2+) C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
7、把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列说法正确的是(
)
A.恒温下向溶液中加入 CaO,溶液的 pH 升高
B.给溶液加热,溶液的 pH 升高
C.向溶液中加入 Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量 NaOH 固体,Ca(OH)2固体质量不变
二、溶度积常数
1、概念: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、表达式:AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp=c m
(A n
+
)· c n
(B m
-
)
如:Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH-(aq) Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)
3、意义:Ksp 的大小反映难溶电解质的溶解能力。对于阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,KSP 数值越大,电
解质在水中的溶解能力越强;KSP 越小,溶解能力越小(越难溶)
如:相同条件下:KSP(AgCl)>KSP(AgBr)>KSP(AgI),则S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI),但不能比较 AgCl 和Ag2CrO4的
溶解度大小
【微点拨】
①相同类型的难溶电解质,溶度积小的电解质,其溶解能力小
②不同类型的难溶电解质,溶度积小的电解质,其溶解能力不一定比溶度积大的溶解能力小,要确定其溶解
能力大小,不能直接比较 KSP 的数值大小,要转化为溶解度来比较
4、影响因素: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,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度
无关
5、应用——溶度积规则:对于 AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)任意时刻,离子积 Q=cm(An+)·cn(Bm-)
(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<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和
【对点训练 2】
1、下列有关溶度积常数 Ksp 的说法正确的是( )
A.常温下,向 BaCO3饱和溶液中加入 Na2CO3固体,BaCO3的Ksp 减小
B.溶度积常数 Ksp 只受温度影响,温度升高 Ksp 一定减小
C.溶度积常数 Ksp 只受温度影响,温度升高 Ksp 一定增大
D.常温下,向 Mg(OH)2饱和溶液中加入 NaOH 固体,Mg(OH)2的Ksp 不变
2、已知在 Ca3(PO4)2饱和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(PO)=1.58×10-6 mol·L-1,则Ca3(PO4)2的 Ksp 为
( )
A.2.0×10-29 B.3.2×10-12 C.6.3×10-18 D.5.1×10-27
3、Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平衡:Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq),在常温下,Ksp=2×10-20。
某CuSO4溶液中,c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,在常温下如果要生成 Cu(OH)2沉淀,需要向 CuSO4溶液加入碱来调
节pH,使溶液的 pH 大于( )
A.2 B.3 C.4 D.5
4、常温下,Ksp(PbI2)=8.5×10-9。取适量黄色 PbI2粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中加入
少量 KI,测得c(I-)=1.0×10-2 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.Ksp(PbI2)减小 B.溶液中 c(I-)减小
C.产生黄色沉淀 D.溶液中 c(Pb2+)=8.5×10-7 mol·L-1
5、在 100 mL 0.01 mol·L-1 KCl 溶液中,加入 1 mL 0.01 mol·L-1 AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl 的Ksp=
1.8×10-10)( )
A.有 AgCl 沉淀析出 B.无AgCl 沉淀析出
C.无法确定是否有AgCl 沉淀析出 D.有沉淀析出,但不是 AgCl 沉淀
6、室温时,M(OH)2(s) M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a,c(M2+)=b mol·L-1时,溶液的 pH 等于( )
A.lg() B.lg() C.14+lg() D.14+lg()
7、要将等体积的 4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和 4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出 Ag2CrO4沉
淀?[已知Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12]
三、溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系
一定温度下,难溶电解质溶于水达到沉淀溶解平衡时,所形成的难溶电解质溶液一定是饱和溶液,此时饱
和溶液的溶解度(S)为一定值、质量分数(w%)为一定值、物质的量浓度(c)为定值、溶液的密度(ρ)为一定值。因
此,溶度积 KSP、溶解度 S和饱和溶液的物质的量浓度 c都可以用来衡量沉淀的溶解能力或程度,它们彼此关联,
可以相互换算
1、单一难溶电解质的溶解度的计算 (以mol/L 为单位)
(1)以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)为例,KSP(AgCl)=1.8×10-10
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