資源簡介 沉淀溶解平衡及應用一、沉淀溶解平衡1.難溶的界定(1)沒有絕對不溶的電解質,難溶電解質都會發生微量溶解,溶解度小于0.01g即視為難溶(2)殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol/L,沉淀就達完全2.沉淀溶解平衡(1)概念一定溫度下,當沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等時,形成電解質的飽和溶液,達到平衡狀態,我們把這種平衡稱為沉淀溶解平衡(2)溶解平衡的建立盡管AgCl難溶于水,但仍有部分Ag+和Cl-離開固體表面進入溶液,同時進入溶液的Ag+和Cl-又會在固體表面沉淀下來,當這兩個速率相等時,即達到沉淀溶解平衡狀態3.表示方法標明物質狀態和可逆符號:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)4.溶解平衡的特征(1)逆:溶解和沉淀互為可逆過程(2)等:v溶解 = v沉淀(3)動:動態平衡,溶解和沉淀仍在進行(4)定:溶液中各離子濃度保持不變(5)變:當條件改變時,溶解平衡將發生移動二、影響因素1.內因難溶電解質本身的性質(決定因素)2.外因(1)溫度: 絕大多數難溶鹽溶解是吸熱過程,溫度升高,平衡正向移動 [氣體、Ca(OH)2除外](2)濃度: 加水稀釋,平衡正向移動(3)同離子效應:加與難溶電解質相同離子,平衡逆向移動 【總結】同離子濃度越大,溶解度越小(4)反應離子:加反應消耗難溶電解質的離子,平衡正向移動【例1】將足量AgCl分別加入下列溶液中,AgCl溶解度由大到小的順序是( B )①20ml 0.01 mol·L-1 KCl溶液 ②20ml 0.02 mol·L-1 CaCl2溶液 ③20ml蒸餾水④20ml 0.03 mol·L-1 HCl溶液 ⑤20ml 0.05 mol·L-1 AgNO3溶液A.①>②>④>③>⑤ B.③>①>④>②>⑤C.⑤>③>②>①>④ D.③>④>⑤>②>①【例2】當氫氧化鎂固體在水中達到沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)時,為使Mg(OH)2固體的量減少,需加入少量的( A )A.NH4NO3 B.NaOHC.MgSO4 D.Na2SO4三、沉淀溶解平衡的應用1.沉淀的生成(1)沉淀劑【例如】除去污水中重金屬離子(如 Cu2+ 、Hg2+):以 Na2S、H2S等做沉淀劑,Cu2++S2-=CuS↓、Hg2++S2-=HgS↓【例1】將4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液與4×10-3 mol·L-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出?Ksp(AgCl) = 1.8×10-10(2)調節 PH①除Cu2+中Fe3+:加入CuO或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,調節PH至3.7~4.67,與Fe3+水解產生的H+反應,促進Fe3+水解,將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀除去②除Cu2+中Fe2+:先加入氧化劑(H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再除去Fe3+氫氧化物 開始沉淀時的pH值 沉淀完全時的pH值(<10-5mol/L)Cu(OH)2 4.67 6.7Fe(OH)3 1.48 3.7(3)同離子效應:增大溶解平衡中某離子濃度, 使平衡向沉淀方向移動2.沉淀的溶解(1)加酸:CaCO3 可溶于鹽酸(2)加鹽:Mg(OH)2 可溶于NH4Cl溶液3.沉淀的轉化(1)AgCl、AgI、Ag2S的轉化實驗操作實驗現象 有白色沉淀析出 白色沉淀轉化為黃色沉淀 黃色沉淀轉化為黑色沉淀化學方程式 NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3 AgCl+KI=AgI+KCl 2AgI+Na2S=Ag2S+2NaI實驗結論 AgCl沉淀轉化為AgI沉淀,AgI沉淀又轉化為Ag2S沉淀,溶解度:Ag2S(2)Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉化實驗操作實驗現象 產生白色沉淀 白色沉淀轉化為紅褐色沉淀化學方程式 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3=2Fe(OH)3+3MgCl2實驗結論 Mg(OH)2沉淀轉化為Fe(OH)3沉淀,溶解度:Fe(OH)3【例2】實驗:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等體積混合得到濁液a,過濾得到濾液b和白色沉淀c;②向濾液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出現渾濁;③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,沉淀變為黃色。下列分析不正確的是( B )A.濁液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)B.濾液b中不含有Ag+C.③中顏色變化說明AgCl轉化為AgID.實驗可以證明AgI比AgCl更難溶四、溶度積常數1.概念在一定溫度下,沉淀達溶解平衡后的溶液為飽和溶液,其離子濃度不再發生變化,溶液中各離子濃度冪之積為常數,叫做溶度積常數(簡稱溶度積),用Ksp表示2.表達式AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)3.影響因素Ksp的大小只與難溶電解質本身的性質和溫度有關,T越高,Ksp越大 [Ca(OH)2相反]4.反應條件對沉淀溶解平衡的影響【例如】AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)條件 移動方向 c(Ag+) c(Cl-) Ksp加熱 正 ↑ ↑ ↑加水 正 不變 不變 不變加AgCl(s) 不移動 不變 不變 不變加NaCl(s) 逆 ↓ ↑ 不變加NaI(s) 正 ↓ ↑ 不變加AgNO3(s) 逆 ↑ ↓ 不變通HCl 逆 ↓ ↑ 不變通H2S 正 ↓ ↑ 不變5.應用(1)判斷是否有沉淀是否沉淀 是否飽和Qc > Ksp 沉淀 過飽和Qc = Ksp 平衡 恰好飽和Qc < Ksp 不沉淀 不飽和(2)計算①溶解度【例1】室溫下Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11,求溶解度②沉淀轉化平衡常數【例2】室溫下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17,求AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+(aq)的平衡常數③沉淀所需離子濃度、PH【例3】室溫下Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,若將Pb2+完全沉淀,則溶液中c(SO42-)至少為 mol·L-1【例4】室溫下Ksp[Mg(OH)2]=6.0×10-12,若Mg2+的濃度為6.0 mol·L-1,則溶液的PH > 才可能產生Mg(OH)2沉淀【例5】某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O):溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+開始沉淀時(c=0.01 mol·L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5沉淀完全時(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0回答下列問題:利用上述數據,計算Ni(OH)2的Ksp=__________(列出計算式)。如果“轉化”后的溶液中Ni2+濃度為1.0 mol·L-1,則“調pH”應控制的pH范圍是________【答案】0.01×(107.2-14)2或10-5×(108.7-14)2 3.2~6.2(3)比較溶解度:看陰陽離子個數比①相同:Ksp越小,溶解度越小②不同:根據Ksp計算溶解度(4)沉淀的轉化①能否轉化:沉淀由溶解度大的向溶解度小的轉化②沉淀順序:相同濃度,溶解度小的先沉淀【例6】已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr) =7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-,濃度均為 0.010 mol·L-1,向該溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液時,三種陰離子產生沉淀的先后順序為( C )A.Cl-、Br-、CrO42- B. CrO42-、Br-、Cl-C.Br-、Cl-、CrO42- D. Br-、CrO42-、Cl-【結論】CrO42-可作為Ag+滴定Cl-或Br-的指示劑沉淀溶解平衡曲線一、Ksp相關1.Ksp計算①離子濃度→Ksp②Ksp→離子濃度2.Ksp比較①沉淀的轉化②沉淀的順序3.Ksp只與溫度有關4.不同溫度比較二、某一點溶液狀態是否沉淀 是否飽和Qc > Ksp 沉淀 過飽和Qc = Ksp 平衡 恰好飽和Qc < Ksp 不沉淀 不飽和三、點的移動看陰陽離子濃度變化1.溫度2.濃度3.同離子效應【例1】如圖是Ca(OH)2在溫度分別為T1、T2時的沉淀溶解平衡曲線(與曲線Ⅰ對應的Ksp=4×10-6,≈1.6),下列說法正確的是( D )A.T1B.T1時,P點對應的分散系中分散質粒子直徑小于1 nmC.加水稀釋時溶液堿性減弱,Z點的溶液可轉化為Q點的溶液D.Q點的溶液中c(OH-)約為0.0125 mol·L-1【例2】某溫度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后,改變溶液pH,金屬陽離子濃度的變化如圖所示。據圖分析,下列判斷錯誤的是( B )A.Ksp[Fe(OH)3]的值小于Ksp[Cu(OH)2]的值B.加適量NH4Cl固體可使溶液由a點變到b點C.c、d兩點代表的溶液中c(H+)與c(OH-)乘積相等D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分別在b、c兩點代表的溶液中達到飽和【例3】25℃時,FeS和ZnS的飽和溶液中,金屬陽離子與S2-的物質的量濃度的負對數關系如圖所示。下列說法正確的是( B )A.溶解度S(FeS)B.a點表示FeS的不飽和溶液,且c(Fe2+)>c(S2﹣)C.向b點對應溶液中加入Na2S溶液,可轉化為c點對應的溶液D.向含有Fe2+和Zn2+的溶液中滴加Na2S溶液,FeS先析出【例4】25 ℃時,碳酸鉛和碘化鉛在不同溶液中分別達到溶解平衡時-lg c(Pb2+)與-lg c(CO)或-lg c(I-)的關系如圖所示。已知≈100.2,題中涉及濃度的單位為mol/L。下列說法正確的是( D )A.曲線L2表示-lg c(Pb2+)與-lg c(I-)的變化關系B.25 ℃時,飽和溶液中c(Pb2+):PbI2C.水的電離程度:p>qD.反應PbI2(s)+CO(aq)PbCO3(s)+2I-(aq)的平衡常數K=105.1【例5】已知:pAg=-lg c(Ag+),Ksp(AgCl)=1×10-12,如圖是向10 mL AgNO3溶液中逐漸加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液時,溶液的pAg隨著加入NaCl溶液的體積(單位:mL)變化的圖像。根據圖像所得下列結論不正確的是[提示:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]( C )A.原AgNO3溶液的物質的量濃度為1 mol·L-1B.圖中x點滿足c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)C.相同實驗條件下,把0.1 mol·L-1的NaCl換成0.1 mol·L-1 NaI,則圖像中x點的縱坐標小于6D.相同實驗條件下,若改為0.2 mol·L-1 NaCl溶液時,x點的橫坐標小于100 沉淀溶解平衡及應用一、沉淀溶解平衡1.難溶的界定(1)沒有絕對不溶的電解質,難溶電解質都會發生微量溶解,溶解度小于0.01g即視為難溶(2)殘留在溶液中的離子濃度小于 mol/L,沉淀就達完全2.沉淀溶解平衡(1)概念一定溫度下,當沉淀 的速率和沉淀 的速率相等時,形成電解質的飽和溶液,達到平衡狀態,我們把這種平衡稱為沉淀溶解平衡(2)溶解平衡的建立盡管AgCl難溶于水,但仍有部分Ag+和Cl-離開固體表面進入溶液,同時進入溶液的Ag+和Cl-又會在固體表面沉淀下來,當這兩個速率相等時,即達到沉淀溶解平衡狀態3.表示方法標明物質狀態和可逆符號:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)4.溶解平衡的特征(1)逆:溶解和沉淀互為可逆過程(2)等:v溶解 = v沉淀(3)動:動態平衡,溶解和沉淀仍在進行(4)定:溶液中各離子濃度保持不變(5)變:當條件改變時,溶解平衡將發生移動二、影響因素1.內因難溶電解質本身的性質(決定因素)2.外因(1)溫度: 絕大多數難溶鹽溶解是 過程,溫度升高,平衡 向移動 [氣體、Ca(OH)2除外](2)濃度: 加水稀釋,平衡 向移動(3)同離子效應:加與難溶電解質相同離子,平衡 向移動 【總結】同離子濃度越大,溶解度越(4)反應離子:加反應消耗難溶電解質的離子,平衡 向移動【例1】將足量AgCl分別加入下列溶液中,AgCl溶解度由大到小的順序是( )①20ml 0.01 mol·L-1 KCl溶液 ②20ml 0.02 mol·L-1 CaCl2溶液 ③20ml蒸餾水④20ml 0.03 mol·L-1 HCl溶液 ⑤20ml 0.05 mol·L-1 AgNO3溶液A.①>②>④>③>⑤ B.③>①>④>②>⑤C.⑤>③>②>①>④ D.③>④>⑤>②>①【例2】當氫氧化鎂固體在水中達到沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)時,為使Mg(OH)2固體的量減少,需加入少量的( )A.NH4NO3 B.NaOHC.MgSO4 D.Na2SO4三、沉淀溶解平衡的應用1.沉淀的生成(1)沉淀劑【例如】除去污水中重金屬離子(如 Cu2+ 、Hg2+):以 Na2S、H2S等做沉淀劑,Cu2++S2-=CuS↓、Hg2++S2-=HgS↓【例1】將4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液與4×10-3 mol·L-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出?Ksp(AgCl) = 1.8×10-10(2)調節 PH①除Cu2+中Fe3+:加入 或 或 或 ,調節PH至 ,與Fe3+水解產生的H+反應,促進Fe3+水解,將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀除去②除Cu2+中Fe2+:先加入氧化劑( )將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再除去Fe3+氫氧化物 開始沉淀時的pH值 沉淀完全時的pH值(<10-5mol/L)Cu(OH)2 4.67 6.7Fe(OH)3 1.48 3.7(3)同離子效應:增大溶解平衡中某離子濃度, 使平衡向沉淀方向移動2.沉淀的溶解(1)加酸:CaCO3 可溶于鹽酸(2)加鹽:Mg(OH)2 可溶于NH4Cl溶液3.沉淀的轉化(1)AgCl、AgI、Ag2S的轉化實驗操作實驗現象 有白色沉淀析出 白色沉淀轉化為黃色沉淀 黃色沉淀轉化為黑色沉淀化學方程式 NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3 AgCl+KI=AgI+KCl 2AgI+Na2S=Ag2S+2NaI實驗結論 AgCl沉淀轉化為AgI沉淀,AgI沉淀又轉化為Ag2S沉淀,溶解度:Ag2S(2)Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉化實驗操作實驗現象 產生白色沉淀 白色沉淀轉化為紅褐色沉淀化學方程式 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3=2Fe(OH)3+3MgCl2實驗結論 Mg(OH)2沉淀轉化為Fe(OH)3沉淀,溶解度:Fe(OH)3【例2】實驗:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等體積混合得到濁液a,過濾得到濾液b和白色沉淀c;②向濾液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出現渾濁;③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,沉淀變為黃色。下列分析不正確的是( )A.濁液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)B.濾液b中不含有Ag+C.③中顏色變化說明AgCl轉化為AgID.實驗可以證明AgI比AgCl更難溶四、溶度積常數1.概念在一定溫度下,沉淀達溶解平衡后的溶液為飽和溶液,其離子濃度不再發生變化,溶液中各離子濃度冪之積為常數,叫做溶度積常數(簡稱溶度積),用Ksp表示2.表達式AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp=3.影響因素Ksp的大小只與難溶電解質本身的性質和 有關,T越高,Ksp [Ca(OH)2相反]4.反應條件對沉淀溶解平衡的影響【例如】AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)條件 移動方向 c(Ag+) c(Cl-) Ksp加熱加水加AgCl(s)加NaCl(s)加NaI(s)加AgNO3(s)通HCl通H2S5.應用(1)判斷是否有沉淀是否沉淀 是否飽和Qc > KspQc = KspQc < Ksp(2)計算①溶解度【例1】室溫下Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11,求溶解度②沉淀轉化平衡常數【例2】室溫下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17,求AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+(aq)的平衡常數③沉淀所需離子濃度、PH【例3】室溫下Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,若將Pb2+完全沉淀,則溶液中c(SO42-)至少為 mol·L-1【例4】室溫下Ksp[Mg(OH)2]=6.0×10-12,若Mg2+的濃度為6.0 mol·L-1,則溶液的PH > 才可能產生Mg(OH)2沉淀【例5】某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O):溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+開始沉淀時(c=0.01 mol·L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5沉淀完全時(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0回答下列問題:利用上述數據,計算Ni(OH)2的Ksp=__________(列出計算式)。如果“轉化”后的溶液中Ni2+濃度為1.0 mol·L-1,則“調pH”應控制的pH范圍是________(3)比較溶解度:看陰陽離子個數比①相同:Ksp越小,溶解度越________②不同:根據Ksp計算溶解度(4)沉淀的轉化①能否轉化:沉淀由溶解度________的向溶解度________的轉化②沉淀順序:相同濃度,溶解度________的先沉淀【例6】已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr) =7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-,濃度均為 0.010 mol·L-1,向該溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液時,三種陰離子產生沉淀的先后順序為( )A.Cl-、Br-、CrO42- B. CrO42-、Br-、Cl-C.Br-、Cl-、CrO42- D. Br-、CrO42-、Cl-【結論】CrO42-可作為Ag+滴定Cl-或Br-的指示劑沉淀溶解平衡曲線一、Ksp相關1.Ksp計算①離子濃度→Ksp②Ksp→離子濃度2.Ksp比較①沉淀的轉化②沉淀的順序3.Ksp只與溫度有關4.不同溫度比較二、某一點溶液狀態是否沉淀 是否飽和Qc > Ksp 沉淀 過飽和Qc = Ksp 平衡 恰好飽和Qc < Ksp 不沉淀 不飽和三、點的移動看陰陽離子濃度變化1.溫度2.濃度3.同離子效應【例1】如圖是Ca(OH)2在溫度分別為T1、T2時的沉淀溶解平衡曲線(與曲線Ⅰ對應的Ksp=4×10-6,≈1.6),下列說法正確的是( )A.T1B.T1時,P點對應的分散系中分散質粒子直徑小于1 nmC.加水稀釋時溶液堿性減弱,Z點的溶液可轉化為Q點的溶液D.Q點的溶液中c(OH-)約為0.0125 mol·L-1【例2】某溫度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后,改變溶液pH,金屬陽離子濃度的變化如圖所示。據圖分析,下列判斷錯誤的是( )A.Ksp[Fe(OH)3]的值小于Ksp[Cu(OH)2]的值B.加適量NH4Cl固體可使溶液由a點變到b點C.c、d兩點代表的溶液中c(H+)與c(OH-)乘積相等D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分別在b、c兩點代表的溶液中達到飽和【例3】25℃時,FeS和ZnS的飽和溶液中,金屬陽離子與S2-的物質的量濃度的負對數關系如圖所示。下列說法正確的是( )A.溶解度S(FeS)B.a點表示FeS的不飽和溶液,且c(Fe2+)>c(S2﹣)C.向b點對應溶液中加入Na2S溶液,可轉化為c點對應的溶液D.向含有Fe2+和Zn2+的溶液中滴加Na2S溶液,FeS先析出【例4】25 ℃時,碳酸鉛和碘化鉛在不同溶液中分別達到溶解平衡時-lg c(Pb2+)與-lg c(CO)或-lg c(I-)的關系如圖所示。已知≈100.2,題中涉及濃度的單位為mol/L。下列說法正確的是( )A.曲線L2表示-lg c(Pb2+)與-lg c(I-)的變化關系B.25 ℃時,飽和溶液中c(Pb2+):PbI2C.水的電離程度:p>qD.反應PbI2(s)+CO(aq)PbCO3(s)+2I-(aq)的平衡常數K=105.1【例5】已知:pAg=-lg c(Ag+),Ksp(AgCl)=1×10-12,如圖是向10 mL AgNO3溶液中逐漸加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液時,溶液的pAg隨著加入NaCl溶液的體積(單位:mL)變化的圖像。根據圖像所得下列結論不正確的是[提示:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]( )A.原AgNO3溶液的物質的量濃度為1 mol·L-1B.圖中x點滿足c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)C.相同實驗條件下,把0.1 mol·L-1的NaCl換成0.1 mol·L-1 NaI,則圖像中x點的縱坐標小于6D.相同實驗條件下,若改為0.2 mol·L-1 NaCl溶液時,x點的橫坐標小于100 展開更多...... 收起↑ 資源列表 講義:沉淀溶解平衡(學生版).docx 講義:沉淀溶解平衡(答案版).docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫