沉淀溶解平衡学案.docx
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1、沉淀溶解平衡学案沉淀溶解平衡教学案 第四单元沉淀溶解平衡第1课时沉淀溶解平衡原理 目标要求1.能描述沉淀溶解平衡。2.了解溶度积和离子积的关系,并由此学会推断反应进行的方向。 一、沉淀溶解平衡的建立1生成沉淀的离子反应之所以能够发生的缘由生成沉淀的离子反应之所以能够发生,在于生成物的溶解度小。尽管生成物的溶解度很小,但不会等于0。2溶解平衡的建立以AgCl溶解为例:从固体溶解平衡的角度,AgCl在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子作用下,少量Ag和Cl脱离AgCl的表面溶于水中;另一方面,溶液中的Ag和Cl受AgCl表面正、负离子的吸引,回到AgCl的表面析出沉淀。溶解平衡:在肯定温度下
2、,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即得到AgCl的饱和溶液,如AgCl沉淀体系中的溶解平衡可表示为AgCl(s)Cl(aq)Ag(aq)。由于沉淀、溶解之间的这种动态平衡的存在,确定了Ag和Cl的反应不能进行究竟。3生成难溶电解质的离子反应的限度不同电解质在水中的溶解度差别很大,例如AgCl和AgNO3;但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限,习惯上将溶解度小于0.01g的电解质称犯难溶电解质。对于常量的化学反应来说,0.01g是很小的,因此一般状况下,相当量的离子相互反应生成难溶电解质,可以认为反应完全了。化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1105molL1时,沉淀就达完全。二、溶度
3、积1表达式对于下列沉淀溶解平衡:MmAn(s)?mMn(aq)nAm(aq)Kspc(Mn)mc(Am)n。2意义Ksp表示难溶电解质在溶液中的溶解实力。3规则通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积Qc的相对大小,可以推断在给定条件下沉淀能否生成或溶解:QcKsp,溶液过饱和,有沉淀析出;QcKsp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;QcKsp,溶液未饱和。学问点一沉淀的溶解平衡1下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是()AAgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行BAgCl难溶于水,溶液中没有Ag和ClC上升温度,AgCl沉淀的溶解度增大D向AgCl沉淀中加入NaCl固体,Ag
4、Cl沉淀的溶解度不变答案C解析难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止,但溶解和生成速率相等;没有肯定不溶的物质;温度越高,一般物质的溶解度越大;向AgCl沉淀中加入NaCl固体,使溶解平衡左移,AgCl的溶解度减小。2下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是()A反应起先时,溶液中各离子的浓度相等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,假如再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解答案B3在肯定温度下,肯定量的水中,石灰乳悬浊液存在下列溶解平衡:Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq),当向此悬浊液中加入少量生
5、石灰时,若温度不变,下列说法正确的是()A溶液中Ca2数目削减Bc(Ca2)增大C溶液中c(OH)减小Dc(OH)增大答案A学问点二溶度积4在100mL0.01molL1KCl溶液中,加入1mL0.01molL1AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl的Ksp1.81010mol2L2)()A有AgCl沉淀析出B无AgCl沉淀C无法确定D有沉淀但不是AgCl答案A解析c(Ag)0.011101molL19.9105molL1,c(Cl)0.01100101molL19.9103molL1,所以Qcc(Ag)c(Cl)9.8107mol2L21.81010mol2L2Ksp,故有AgCl沉淀析
6、出。5下列说法正确的是()A在肯定温度下的AgCl水溶液中,Ag和Cl浓度的乘积是一个常数BAgCl的Ksp1.81010mol2L2,在任何含AgCl固体的溶液中,c(Ag)c(Cl)且Ag与Cl浓度的乘积等于1.81010mol2L2C温度肯定时,当溶液中Ag和Cl浓度的乘积等于Ksp值时,此溶液为AgCl的饱和溶液D向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值变大答案C解析在AgCl的饱和溶液中,Ag和Cl浓度的乘积是一个常数,故A错;只有在饱和AgCl溶液中c(Ag)c(Cl)才等于1.81010mol2L2,故B项叙述错误;当QcKsp,则溶液为饱和溶液,故C项叙述正确;在AgCl水溶液
7、中加入HCl只会使溶解平衡发生移动,不会影响Ksp,所以D错。6对于难溶盐MX,其饱和溶液中M和X的物质的量浓度之间的关系类似于c(H)c(OH)KW,存在等式c(M)c(X)Ksp。肯定温度下,将足量的AgCl分别加入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列依次是()20mL0.01molL1KCl;30mL0.02molL1CaCl2溶液;40mL0.03molL1HCl溶液;10mL蒸馏水;50mL0.05molL1AgNO3溶液ABCD答案B解析AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq),由于c(Ag)c(Cl)Ksp,溶液中c(Cl)或c(Ag)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的
8、溶解度就越小。AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag或Cl的浓度有关,而与溶液的体积无关。c(Cl)0.01molL1;c(Cl)0.04molL1;c(Cl)0.03molL1;c(Cl)0molL1;c(Ag)0.05molL1。Ag或Cl浓度由小到大的排列依次:,故AgCl的溶解度由大到小的排列依次:。 练基础落实 125时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2(aq)2I(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是()A溶液中Pb2和I浓度都增大B溶度积常数Ksp增大C沉淀溶解平衡不移动D溶液中Pb2浓度减小答案D2CaCO3在下列哪种液体中,溶解度最大()AH2OBN
9、a2CO3溶液CCaCl2溶液D乙醇答案A解析在B、C选项的溶液中,分别含有CO23、Ca2,会抑制CaCO3的溶解,而CaCO3在乙醇中是不溶的。3下列说法正确的是()A溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积B溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积C可用离子积Qc推断沉淀溶解平衡进行的方向D全部物质的溶度积都是随温度的上升而增大的答案C解析溶度积不是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的简洁乘积,还与平衡式中化学计量数的幂指数有关,溶度积受温度的影响,不受离子浓度的影响。4AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.81010mol2L2和2.01012mol3L
10、3,若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度,则下面的叙述中正确的是()AAgCl和Ag2CrO4的溶解度相等BAgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度C两者类型不同,不能由Ksp的大小干脆推断溶解实力的大小D都是难溶盐,溶解度无意义答案C解析AgCl和Ag2CrO4阴、阳离子比类型不同,不能干脆利用Ksp来比较二者溶解实力的大小,所以只有C对;其余三项叙述均错误。比较溶解度大小,若用溶度积必需是同类型,否则不能比较。5已知HF的Ka3.6104molL1,CaF2的Ksp1.461010mol2L2。向1L0.1molL1的HF溶液中加入11.1gCaCl2,下列有关说法正确的是()A通过计
11、算得知,HF与CaCl2反应生成白色沉淀B通过计算得知,HF与CaCl2不反应C因为HF是弱酸,HF与CaCl2不反应D假如上升温度,HF的Ka、CaF2的Ksp可能增大,也可能减小答案A解析该题可采纳估算法。0.1molL1的HF溶液中c(HF)0.1molL1,因此,c2(F)c(H)c(F)3.6104molL10.1molL13.6105mol2L2,又c(Ca2)11.1g111g/mol1L0.1molL1,c2(F)c(Ca2)3.6106Ksp,明显,A是正确的;D项,由于HF的电离是吸热的,上升温度,Ka肯定增大,D错误。 练方法技巧6.已知Ag2SO4的Ksp为2.0105
12、mol3L3,将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和,该过程中Ag和SO24浓度随时间改变关系如图所示饱和Ag2SO4溶液中c(Ag)0.034molL1。若t1时刻在上述体系中加入100mL0.020molL1Na2SO4溶液,下列示意图中,能正确表示t1时刻后Ag和SO24浓度随时间改变关系的是()答案B解析已知Ag2SO4的Ksp2.0105mol3L3c(Ag)2c(SO24),则饱和溶液中c(SO24)KspcAg22.01050.0342molL10.017molL1,当加入100mL0.020molL1Na2SO4溶液时,c(SO24)0.017molL10.020m
13、olL120.0185molL1,c(Ag)0.017molL1(此时QcKsp),因此答案为B。7已知:25时,KspMg(OH)25.611012mol3L3,KspMgF27.421011mol3L3。下列说法正确的是()A25时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2)大B25时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2)增大C25时,Mg(OH)2固体在20mL0.01molL1氨水中的Ksp比在20mL0.01molL1NH4Cl溶液中的Ksp小D25时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不行能转化为MgF2答案
14、B解析Mg(OH)2与MgF2均为AB2型难溶电解质,故Ksp越小,其溶解度越小,前者c(Mg2)小,A错误;因为NH4OH=NH3H2O,所以加入NH4Cl后促进Mg(OH)2的溶解平衡向右移动,c(Mg2)增大,B正确;Ksp只受温度的影响,25时,Mg(OH)2的溶度积Ksp为常数,C错误;加入NaF溶液后,若Qcc(Mg2)c(F)2Ksp(MgF2),则会产生MgF2沉淀,D错误。8Mg(OH)2难溶于水,但它溶解的部分全部电离。室温下时,饱和Mg(OH)2溶液的pH11,若不考虑KW的改变,则该温度下Mg(OH)2的溶解度是多少?(溶液密度为1.0gcm3)答案0.0029g解析依
15、据Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq),c(OH)103molL1,则1LMg(OH)2溶液中,溶解的nMg(OH)21L12103molL15104mol,其质量为58gmol15104mol0.029g,再依据S100g0.029g1000mL1.0gcm3可求出S0.0029g。凡是此类题都是设溶液的体积为1L,依据1L溶液中溶解溶质的质量,计算溶解度。练综合拓展9金属氢氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用这一性质,限制溶液的pH,以达到分别金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/molL1)如下图。(1)pH3时溶液中铜元素的主要存在形式是_。(2)若要
16、除去CuCl2溶液中的少量Fe3,应当限制溶液的pH为_。A1B4左右C6(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2杂质,_(填“能”或“不能”)通过调整溶液pH的方法来除去,理由是_。(4)要使氢氧化铜沉淀溶解,除了加入酸之外,还可以加入氨水,生成Cu(NH3)42,写出反应的离子方程式_。(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表:物质FeSMnSCuSPbSHgSZnSKsp6.310182.510131.310363.410286.410531.61024某工业废水中含有Cu2、Pb2、Hg2,最相宜向此工业废水中加入过量的_除去它们。(选填序号)ANaOHBFeSCNa2S答案(1)C
17、u2(2)B(3)不能Co2和Ni2沉淀的pH范围相差太小(4)Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O(5)B解析(1)据图知pH45时,Cu2起先沉淀为Cu(OH)2,因此pH3时,铜元素主要以Cu2形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3,以保证Fe3完全沉淀,而Cu2还未沉淀,据图知pH应为4左右。(3)据图知,Co2和Ni2沉淀的pH范围相差太小,无法通过调整溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2。(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式:Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O。(5)因为在FeS、CuS、PbS、H
18、gS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大,且与其他三种物质的溶度积差别较大,因此应用沉淀的转化可除去废水中的Cu2、Pb2、Hg2,且因FeS也难溶,不会引入新的杂质。 第2课时沉淀溶解平衡原理的应用 目标要求1.了解沉淀溶解平衡的应用。2.知道沉淀转化的本质。 一、沉淀的生成1沉淀生成的应用在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分别或除去某些离子的目的。2沉淀的方法(1)调整pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调整pH至78,可使Fe3转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下:Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4。(2)
19、加沉淀剂法:如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu2、Hg2等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀,也是分别、除去杂质常用的方法。反应如下:Cu2S2=CuS,Cu2H2S=CuS2H,Hg2S2=HgS,Hg2H2S=HgS2H。二、沉淀的转化1试验探究(1)Ag的沉淀物的转化试验步骤 试验现象有白色沉淀生成白色沉淀变为黄色黄色沉淀变为黑色化学方程式AgNO3NaCl=AgClNaNO3AgClKI=AgIKCl2AgINa2S=Ag2S2NaI试验结论溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀(2)Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化试验步骤 试验现象产生白色沉淀产生红褐色
20、沉淀化学方程式MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaCl3Mg(OH)22FeCl3=2Fe(OH)33MgCl2试验结论Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解度小2.沉淀转化的方法对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。3沉淀转化的实质沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀简单实现。两种沉淀的溶解度差别越大,沉淀转化越简单。4沉淀转化的应用沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。(1)锅炉除水垢水垢CaSO4(s)Na2CO3溶液CaCO3盐酸Ca2(aq)其反应方程式是CaSO4Na2CO3
21、CaCO3Na2SO4,CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。(2)对一些自然现象的说明在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例如,各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)时,便渐渐地使之转变为铜蓝(CuS)。其反应如下:CuSO4ZnS=CuSZnSO4,CuSO4PbS=CuSPbSO4。学问点一沉淀的生成1在含有浓度均为0.01molL1的Cl、Br、I的溶液中,缓慢且少量的加入AgNO3稀溶液,结合溶解度推断析出三种沉淀的先后依次是()AAgCl、AgBr、AgIBAgI、AgBr、
22、AgClCAgBr、AgCl、AgID三种沉淀同时析出答案B解析AgI比AgBr、AgCl更难溶于水,故Ag不足时先生成AgI,析出沉淀的先后依次是AgI、AgBr、AgCl,答案为B。2为除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是()ANaOHBNa2CO3C氨水DMgO答案D解析要除FeCl3事实上是除去Fe3,由于pH3.7时,Fe3完全生成Fe(OH)3,而pH11.1时,Mg2完全生成Mg(OH)2,所以应加碱性物质调整pH使Fe3形成Fe(OH)3;又由于除杂不能引进新的杂质,所以选择MgO。3要使工业废水中的重金属Pb2沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物
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- 沉淀 溶解 平衡
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