化学第3节 沉淀溶解平衡第1课时学案及答案

第3节　沉淀溶解平衡

第1课时　沉淀溶解平衡与溶度积

学习目标

1.通过沉淀溶解平衡原理的学习,认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。

2.通过浓度商与Ksp关系的学习,了解沉淀的生成、溶解与转化。

学习任务1　难溶电解质的溶解平衡

1.25 ℃时,溶解性与溶解度的关系

2.沉淀溶解平衡

(1)概念:一种固体在水溶液中达到v溶解=v沉淀≠0的平衡状态,这种平衡叫作沉淀溶解平衡。

(2)沉淀溶解平衡表达式:以电解质AmBn为例,其沉淀溶解平衡表达式:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)。

微点拨:一般沉淀溶解平衡的研究对象是难溶或微溶电解质,但实际上易溶电解质也存在沉淀溶解平衡。

3.难溶电解质溶解平衡的影响因素

(1)内因:难溶电解质本身的性质。

(2)外因。

　钡餐透视主要用于拍摄胃镜照片。患者在进行胃镜检查前,食入钡餐(BaSO4悬浊液),钡餐在含有盐酸的胃酸中不会溶解,从而可以像摄入的食物一样成功粘在胃壁上。胃壁有溃疡等表面损失的部位则无法粘上。对胃部进行X光拍摄,由于X光无法透过硫酸钡固体,钡餐将在照片上留下阴影,而未留下阴影的部分即为病变部位。BaCO3也是难溶性电解质,但是不能用于钡餐透视。

探究　难溶电解质溶解平衡的影响因素

问题1:请写出BaCO3的沉淀溶解平衡表达式。

提示:BaCO3(s)Ba2+(aq)+C(aq)。

问题2:胃液主要含有什么成分?该成分对上述碳酸钡沉淀溶解平衡有什么影响?胃液导致c(Ba2+)如何变化?

提示:盐酸;因为发生反应2H++CCO2↑+H2O,导致C浓度减小,所以沉淀溶解平衡右移,c(Ba2+)增大(可溶性钡盐有毒,因此造成中毒)。

问题3:钡餐透视误服BaCO3后,一般可以通过服用泄盐MgSO4解毒,从沉淀溶解平衡角度解释原因。

提示:MgSO4易溶,电离出高浓度的S,发生Ba2++SBaSO4↓,c(Ba2+)减小,当c(Ba2+)浓度非常低时就没有毒性了。

问题4:碳酸钡沉淀溶解平衡体系,加热以后平衡向哪个方向移动?碳酸钡固体质量如何变化?钡离子浓度如何变化?

提示:由于碳酸钡沉淀溶解过程属于吸热过程,所以升温后平衡正向移动,碳酸钡固体质量减小,钡离子浓度增大。

难溶电解质溶解平衡与其电离平衡的区别

例如BaSO4的沉淀溶解平衡表达式为BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq),BaSO4的电离方程式为BaSO4Ba2++S。沉淀溶解平衡表达式与电离方程式的几点区别:①电解质及电离出的离子均需标出状态(s-电解质,aq-电离出的离子);②强电解质存在沉淀溶解平衡,不存在电离平衡,不要把强电解质的沉淀溶解平衡误当作是电离平衡;③溶液状态(aq)可以省略,固态(s)一般不能省略。

1.(2021·广东蕉岭阶段练习)下列表达式书写正确的是(　B　)

A.CaCO3的电离方程式:CaCO3Ca2++C

B.HC的电离方程式:HC+H2OH3O++C　

C.C的水解方程式:C+2H2OH2CO3+2OH-　

D.CaCO3的沉淀溶解平衡表达式:CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)

解析:CaCO3为强电解质,完全电离,电离方程式为CaCO3Ca2++C,A错误;在水溶液中的电离产生水合氢离子和碳酸根离子,故电离方程式为HC+H2OH3O++C,B正确;的水解为分步水解,一级水解方程式为C+H2O+OH-,C错误;CaCO3沉淀在溶液中存在沉淀溶解平衡,表达式为CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq),D错误。

2.(2021·重庆巴蜀中学期中)能使Mg(OH)2悬浊液中的固体明显减少的措施是(　B　)

A.滴入NaOH溶液 B.滴入H2SO4溶液

C.滴入FeCl3溶液 D.加热

解析:滴入NaOH溶液增大氢氧根离子浓度,抑制Mg(OH)2的溶解平衡,固体不减少,故A错误;滴入H2SO4溶液可消耗氢氧根离子,促进Mg(OH)2的溶解平衡,固体减少,故B正确;滴入FeCl3溶液可结合部分氢氧根离子,产生氢氧化铁沉淀,固体不减少,故C错误;加热可促进Mg(OH)2的溶解平衡,但固体减少不明显,故D错误。

难溶电解质在纯水中与在含有相同离子的电解质溶液中溶解度不同。由于同离子效应抑制电解质溶解,所以难溶电解质在含有相同离子的电解质溶液中溶解度小于在水中溶解度。大多数难溶电解质溶解过程属于吸热过程,所以升温后难溶电解质溶解度变大。加水后难溶电解质溶解平衡右移,溶解量更多,但是其溶解度不会改变。

学习任务2　溶度积常数(Ksp)

1.定义:沉淀溶解平衡的平衡常数叫作溶度积常数,简称溶度积,用Ksp表示。

2.表达式:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)　Ksp=(An+)·(Bm-)。

3.影响因素:Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量无关。

4.意义:Ksp反映难溶电解质在水中的溶解程度。通常,对于相同类型的难溶电解质,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解程度就越高。

Ksp测定一般采取电导法或可见分光光度法。电导法原理是不同离子、不同浓度的溶液电导率不同,通过测定电导率间接确定离子浓度进而计算出Ksp。一些碱的Ksp也可以通过测量其pH再进行计算获得。下面我们通过pH计测定Ca(OH)2的Ksp。

探究　测定Ca(OH)2的Ksp

问题1:室温下,取饱和石灰水,用pH计测得其pH=12.7,由于其碱性较强,忽略水电离出的OH-,请计算氢氧化钙电离出的c(OH-)。

提示:pH=12.7,所以c(H+)=1.0×10-12.7mol·L-1,因此c(OH-)== mol·L-1=1.0×10-1.3mol·L-1。

问题2:请计算氢氧化钙的Ksp。

提示:根据Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),c(OH-)=1.0×10-1.3 mol·L-1,因此c(Ca2+)=5.0×10-2.3 mol·L-1。所以Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)·c2(OH-)=5.0×10-4.9 mol3·L-3。

问题3:饱和石灰水中加入CaCl2固体,假设温度不变,氢氧化钙的Ksp如何变化?氢氧化钙的溶解度如何变化?

提示:温度不变则Ksp不变。加入CaCl2固体,c(Ca2+)增大,氢氧化钙溶解平衡逆向移动,氢氧化钙溶解受到抑制,所以氢氧化钙的溶解度降低。

(1)Ksp只与温度和难溶电解质的性质有关,而与沉淀的量和溶液中离子浓度无关,离子浓度的变化只能使平衡移动,不改变溶度积。

(2)Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解程度。在相同温度时,对于同类型物质,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解程度就越大。如由Ksp数值可知,溶解程度: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(AgCl)=1.8×10-10 mol2·L-2

Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+Cr(aq)

Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12 mol3·L-3

Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4),但是Ag2CrO4更易溶。

(4)不同类型的物质,若Ksp差距极大时也可以作为比较依据。例如(25 ℃):

Ksp(Ag2S)=6.3×10-50 mol3·L-3

Ksp(FeS)=6.3×10-18 mol2·L-2

虽然两者类型不同,但Ksp差距极大,因为Ksp(Ag2S)≪Ksp(FeS),所以Ag2S比FeS更难溶。

1.(2021·浙江温州期中)下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是(　D　)

A.溶度积常数Ksp只与温度有关,温度升高Ksp一定增大

B.水溶液中,易溶于水的电解质不存在沉淀溶解平衡问题

C.两种难溶电解质中,溶度积Ksp越小的,其溶解度也一定越小

D.常温下,向BaSO4饱和溶液中加入少量Na2CO3溶液,BaSO4的Ksp不变

解析:溶度积常数Ksp只与温度有关,大多数难溶物温度升高Ksp增大,但也有少数物质温度升高Ksp减小,A错误;易溶于水的电解质的饱和溶液存在晶体时,晶体的析出和溶解也存在平衡问题,B错误;在相同温度的前提下,两种同类型难溶电解质中,溶度积Ksp越小的,其溶解度也越小,C错误;温度不变,Ksp不变,D正确。

2.(2022·山东烟台期中)在T ℃时,铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法中不正确的是(　A　)

A.T ℃时,图中X点对应的是不饱和溶液

B.向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点

C.T ℃时,在Y点和Z点,Ag2CrO4的Ksp相等

D.图中a=×10-4

解析:X点位于Z点上方,则T ℃时,图中X点对应的是过饱和溶液,A项不正确;向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4仍为饱和溶液,点仍在曲线上,所以向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点,B项正确;Y点和Z点都在曲线上,Ksp只与温度有关,温度不变,Ksp不变,则T ℃时,在Y点和Z点,Ag2CrO4的Ksp相等,C项正确;由图可知,Ksp)·)=×1×10-5 mol3·L-3=1×10-11 mol3·L-3,则a==×10-4,D项正确。

(1)对同种难溶电解质,温度一定时,其溶度积为定值,不会因某种离子浓度增大或减小,溶度积发生变化。

(2)比较物质溶解度大小时,要注意物质化学式中阴、阳离子个数比,阴、阳离子个数比相同时,溶度积越小,其溶解度越小,不同时不能直接用溶度积的大小比较,需要转化后才能比较。

【知识整合】

【易错提醒】

1.误认为易溶电解质没有沉淀溶解平衡,其实易溶、微溶、难溶仅是溶解的量不同,本质上没什么区别,易溶电解质也存在沉淀溶解平衡,但是它们的Ksp比较大。

2.误认为温度不变溶解度不会改变。一般来讲温度不变时,某物质在纯水中的溶解度不会改变,但在一些含有相同离子的电解质溶液中,由于同离子抑制作用,该物质的溶解度会降低。比如AgCl在纯水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度。

3.误认为升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。其实不然,沉淀溶解平衡大多数是吸热反应,但也有少数是放热反应,所以升高温度,沉淀溶解平衡不一定正向移动。

4.误认为沉淀溶解平衡加水后正向移动,所以沉淀溶解度增大。其实不然,加水平衡正向移动,沉淀溶解的量确实增大了,但是溶解度不变,因为一定温度下固体溶解度指的是在100 g水中溶解的质量,加水后溶解量增大但同时水也增多了,折算成100 g 水溶解的固体质量(即溶解度)仍然不变。