高中化学知识讲解《难溶电解质的溶解平衡》.pdf

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1、 高考总复习 难溶电解质的溶解平衡【考纲要求】1运用化学平衡移动原理分析难溶电解质的溶解平衡。2知道沉淀转化的本质。3了解溶度积常数。【考点梳理】考点一、沉淀溶解平衡 1溶解度与溶解性的关系 20时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：2溶解平衡 (1)、概念：在一定条件下，当难溶电解质溶解和生成速率相等时，得到难溶电解质的饱和溶液，即达到溶解平衡。(2)、特征：逆、等、定、动、变(与化学平衡相同，适用于平衡移动原理)要点诠释：a、逆：溶质溶解的过程是一个可逆过程：b、等：v(溶解)v(沉淀)c、定：达到平衡时，溶液中各离子浓度保持不变 d、动：动态平衡，v(溶解)v(沉淀)0 e、变：

2、当外界条件改变时，沉淀溶解平衡将发生移动，直到达到新的平衡。例：一定温度下，将难溶电解质 AgCl 放入水中时，会发生溶解和沉淀两个过程：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)初始：v(溶)v(沉)平衡：v(溶)=v(沉)正是这种平衡的存在，决定了 Ag+与 Cl-的反应不能进行到底。3.溶度积常数（注：有些省市不考）：（1）定义：一定温度下难溶强电解质的饱和溶液中各组分离子浓度幂的乘积为一常数。AmBn(s)mAn+(aq)+nDm-(aq)Ksp=cm(An+)cn(Bm-)要点诠释：KSP反映了难溶电解质在水中的溶解能力 a、用溶度积直接比较时，物质的类型(如 AB 型、A2B 型

3、、AB2型)必须相同。b、对于同种类型物质，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：AgClAgBrAgIAg2S，Cu(OH)2Mg(OH)2。c、不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)，Ksp=1.81010，Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH(aq)，Ksp=5.61012。虽然 Mg(OH)2的 Ksp 较小，但不能认为 Mg(OH)2比 AgCl 更难溶。一般比较难溶物质，往往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度（或溶解度），如 AgCl 的物质的量浓度约为 1.3105

4、molL1，Mg(OH)2的物质的量浓度约为 1.2104 molL1，显然相对于 AgCl(s)，Mg(OH)2(s)较易溶解。d、难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于 0。如 Ag2S 的溶解度为 1.310-16 g （难溶）（微溶）（能溶）（易溶）0 0.01 1 10 S/g 固体溶质 溶解 沉淀 溶液中的溶质 (2)影响 KSP的因素：KSP与化学平衡常数一样，KSP只与难溶电解质的性质和温度有关，而与浓度无关。温度一定时，溶液中离子浓度的变化只能使溶解平衡移动但不改变溶度积。(3)利用浓度积（Qc）和溶度积判断沉淀的生成、溶解 QcKSP：溶液不饱和，无沉淀析出，需加入该难溶电

5、解质直至饱和；Qc=KSP ：溶液达到饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；QcKSP：溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。4溶解平衡的移动实例分析(溶解平衡属于化学平衡的一种，遵循化学平衡移动原理)：（1）在含大量剩余 AgCl 沉淀的试管中，分析 AgCl 溶解平衡：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)采取以下措施 移动方向 C(Ag+)C(Cl-)Ksp 温度不变 加少量水（仍有 AgCl 剩余）右 不变 不变 不变 温度不变 加少量 NaCl 固体 左 减小 增大 不变 温度不变 加少量 NaBr 固体 右 减小 增大 不变 温度升高 加热 右 增大 增大 增大 注：加

6、少量 NaBr 固体后，白色沉淀转化为淡黄色沉淀（2）在大量剩余固体 Ca(OH)2的悬浊液中，分析溶解平衡：Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)采取以下措施 移动方向 C(Ca2+)C(OH-)Ksp 温度不变 加少量水（仍有沉淀剩余）右 不变 不变 不变 温度不变 CaO 左 不变 不变 不变 温度不变 少量 Na2CO3溶液 右 减小 增大 不变 温度不变 CaCl2溶液 左 增大 减小 不变 温度升高 加热 左 减小 减小 减小 注：大多数固体溶解度随温度升高而升高，但固体 Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低。（3）在大量剩余 Mg(OH)2沉淀的试管中，分析溶解

7、平衡：Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)采取以下措施 移动方向 C(Mg2+)C(OH-)Ksp 温度不变 加少量水（仍有沉淀剩余）右 不变 不变 不变 温度不变 加少量 HClaq 右 增大 减小 不变 温度不变 加少量 NH4Cl aq 右 增大 减小 不变 温度不变 加适量 FeCl3 aq 右 增大 减小 不变 注：加大量 NH4C l 溶液，可使 Mg(OH)2沉淀溶解。5四大平衡的比较 平衡类型 存在条件 平衡常数 平衡移动的判断 表示形式 影响因素 化学平衡 一定条件下的可逆反应 N23H22NH3 K 温度 均符合平衡移动原理（勒夏特列原理），即平衡始终是向

8、减弱条件改变的方向移动 电离平衡 一定条件下的弱电解质溶液 CH3COOH CH3COO+H+Ka或 Kb 温度 水解平衡 含有弱酸根或弱碱阳离子的盐 NH4+H2O NH3H2O+H+Kh=KW/Kb 温度 溶解平衡 一定条件下难溶或微溶盐的饱和溶液 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp 温度 考点二、沉淀反应的应用 1沉淀的生成（方法）：利用沉淀来分离或除去某些离子（1）调节 pH 法：例如：除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子。方法：向溶液中加入氧化铜或氢氧化铜或碳酸铜或碱式碳酸铜，调节溶液的 pH 在 34 之间，铁离子就会转化为氢氧化铁而除去。反应如下：Fe3+3H2OFe

9、(OH)3+3H+。Cu(OH)2+2 H+=Cu2+2H2O，流程图为：（2）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，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：Cu2+S2=CuS Cu2+H2S=CuS+2H+Hg2+S2=HgS Hg2+H2S=HgS+2H+再如，为降低硬水中钙镁离子浓度，可向溶液中加入氢氧化钙、碳酸钠溶液，离子方程式为：Ca2+CO32=CaCO3，Mg2+2OH-=Mg(OH)2 注：硬水是指含 Ca2+、Mg2+较多的水。2沉淀的转化（生成更难溶的物质）（1）沉淀转化的实质 沉

10、淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。根据难溶物质溶解度的大小，难溶物质间可以进行转化。一般说来，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现，两者溶解度差别越大，转化越容易。例如：AgNO3NaCl AgCl（白色沉淀）NaBr AgBr（淡黄色沉淀）NaI AgI（黄色沉淀）2Na S Ag2S（黑色沉淀）溶解度大小比较：AgClAgBrAgIAg2S（2）实例探究：沉淀的转化 往 ZnS 的溶解平衡体系中加入 CuSO4溶液可将其转化为更难溶的 CuS 沉淀。ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)依据沉淀转化的原理，可用 FeS 等难溶物作为沉淀剂除去废水中的重金属

11、离子。FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)锅炉水垢中的 CaSO4用 Na2CO3转化为 CaCO3，离子方程式为：CaSO4+CO32=CaCO3+SO42，溶解度：CaSO4CaCO3 3沉淀的溶解（1）沉淀溶解的原理 根据平衡移动，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。（2）溶解沉淀的试剂 主要用强酸溶解，例如：难溶于水的 CaCO3沉淀可以溶于盐酸中 在上述反应中，气体 CO2的生成和逸出，使 CaCO3溶解平衡体系中的 CO32浓度不断减小，平衡向沉淀溶解方向移动。CuSO4(aq

12、)（含 Fe3+）CuO 或 Cu(OH)2 调节溶液 pH=34 Cu2+Fe(OH)3（除去 Fe3+）CaCO3 Ca2+CO32+H+HCO3H垐 垎噲 垐H2CO3H2O+CO2 注：类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有 FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。在医学上用 BaSO4作“钡餐”，但不能用 BaCO3，其原因是 BaCO3溶于胃酸（盐酸）。用某些盐溶液溶解，例如：Mg(OH)2沉淀可溶于 NH4Cl 溶液，化学方程式为：Mg(OH)2+2NH4Cl=MgCl2+2NH3H2O 4生活中的沉淀溶解平衡（1）溶洞里美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。石灰岩里不溶性的

13、碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发、二氧化碳压强减小或温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。（2）氟化物防龋齿的化学原理。龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质羟（基）磷灰石Ca5(PO4)3OH溶解造成的。由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜齿斑（或称菌斑），这些有机酸能够长时间地跟牙齿表面密切接触，使羟（基）磷灰石溶解：Ca5(PO4)3OH+4H+=5Ca2+3HPO42+H2O 饮水、食物和牙膏里氟离子

14、会跟羟（基）磷灰石发生沉淀转化生成氟磷灰石：Ca5(PO4)3OH+F=Ca5(PO4)3F+OH 溶解度研究证实氟磷灰石比羟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀。这是由于氟离子体积小于氢氧根离子，在磷灰石晶结构里更匹配。此外，氟离子还能抑制口腔细菌产生酸。含氟牙膏已经使全世界千百万人减少龋齿，使人们的牙齿更健康。【典型例题】类型一：溶解平衡 例 1把 Ca(OH)2放入蒸馏水中达到平衡：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 CaO，溶液的 pH 升高 B给溶液加热，溶液的 pH 升高 C向溶液中加入少量 Na2CO3固体，溶液的 pH 升高 D向溶液

15、中加入少量 NaOH 固体，Ca2+的物质的量浓度减小【思路点拨】大多数固体的溶解度随温度升高而升高，但 Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低。【答案】CD【解析】如果温度不变，则加入 CaO 后，溶液中的 Ca(OH)2的浓度不变，所以 pH 应该不变，A 错；Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低，当温度升高时，平衡会向左移动，所以 pH 会减小，B 错；加入碳酸钠，会生成 CaCO3，使得平衡右移，所以 pH 升高，C 正确；加入 NaOH，使得 c(OH-)增大，平衡左移而减小 Ca2+的物质的量，D 正确。【总结升华】沉淀溶解平衡是平衡的一种，平衡移动原理仍适用于该平衡体系。在学习

16、该部分知识时，要注意平衡移动原理对该部分知识的指导作用。举一反三：【变式 1】石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH(aq)，加入下列溶液，可使 Ca(OH)2减少的是 ANa2CO3溶液 BAlCl3溶液 CNaOH 溶液 DCaCl2溶液【答案】AB【变式 2】在 AgBr 饱和溶液中加入 AgNO3溶液，达到平衡时，溶液中 AKsp(AgBr)降低 BAg浓度降低 CAgBr 的离子浓度乘积降低 DBr浓度降低【答案】D 【变式 3】（2015 四中同步）在有固态 CaCO3存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：CaCO3(s)Ca2(aq)CO32(aq)，加入

17、下列溶液能使 CaCO3质量增加的是 ACaCl2溶液 BKNO3溶液 CNH4Cl 溶液 DNaCl 溶液【答案】A【解析】加入 KNO3溶液和 NaCl 溶液相当于加入了 H2O，使平衡向右移动，使 CaCO3质量减少；加入 NH4Cl 溶液，由于 NH4水解显酸性，消耗了 CO32，使平衡向右移动促进了 CaCO3的溶解；而加入 CaCl2溶液，增大了钙离子的浓度，使平衡左移，使 CaCO3质量增加。类型二：沉淀的生成和转化 例 2自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成 CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的 ZnS或 pbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是 A

18、CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性 C4CuSO与ZnS反应的离子方程式是22CuSCuS D整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应【思路点拨】在难溶电解质的溶液中，沉淀的转化的实质是沉淀溶解平衡的移动，一般来说，沉淀的转化是向溶解度减小的方向进行。【答案】D【解析】由于 CuSO4与 PbS 生成 CuS 和 PbSO4，说明 CuS 的溶解度小于 PbS 的溶解度，A 项错误；原生铜的硫化物和铜蓝中的硫为2 价，处于硫的最低价态，均具有还原性，所以 B 项错误；CuSO4与 ZnS 反应的离子方程式应为：Cu2+ZnS=CuS+Zn2+

19、，C 项错误；原生铜的硫化物转化为 CuSO4为氧化还原反应，CuSO4转化为 CuS 为复分解反应，D 项正确。【总结升华】本题考查沉淀的转化、离子反应等。举一反三：【变式 1】以 MnO2为原料制得的 MnCl2溶液中常含有 Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括 MnS 在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的 MnCl2，根据上述实验事实可推知 MnS 具有的相关性质是 A具有吸附性 B溶解度与 CuS、PbS、CdS 等相同 C溶解度大于 CuS、PbS、CdS D溶解度小于 CuS、PbS、CdS 【答案】

20、C 【变式 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 ANaOH BNa2CO3 C氨水 DMgO【答案】D【解析】除杂不能引入新杂。反应如下：Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+，MgO+2H+=Mg2+H2O。【变式 3】已知在 pH 为 45 的环境中，Cu2+、Fe2+几乎不水解，而 Fe3+几乎完全水解。工业上制 CuCl2是将浓盐酸用蒸气加热到 80左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质 FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是 A加入纯 Cu 将 Fe2+还原为 Fe B向溶液中通入 H2S 使 Fe2+沉淀

21、C向溶液中通入 Cl2，再通入 NH3，调节 pH 值为 45 D向溶液中通入 Cl2，再加入纯净的 CuO 粉末调节 pH 值为 45【答案】D 类型三：沉淀的溶解 例 3、利用平衡移动原理解释 FeS 不溶于水，却溶于稀盐酸中。【思路点拨】FeS 属难溶盐，存在溶解平衡：FeS（s）Fe2+S2-。【解析】向 FeS 的溶解平衡体系中加入稀盐酸后，发生反应：2H+S2-=H2S，使上述溶解平衡向右移动，从而使FeS 溶于稀盐酸中。【总结升华】本题属简答题，要注意要把文字表达与化学用语结合起来陈述原因。举一反三：【变式 1】试利用平衡移动原理解释下列事实：CaCO3难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸

22、中。【答案】CaCO3(s)CO32(aq)+Ca2+(aq)，在稀硫酸中生成的 CaSO4微溶，附着在 CaCO3的表面，很难破坏CaCO3的溶解平衡，故难溶于稀 H2SO4。而在醋酸中，CO32+2CH3COOH=2CH3COO+H2O+CO2，破坏了CaCO3的溶解平衡，故 CaCO3能溶于醋酸。【变式 2】Al(OH)3既溶于盐酸又溶于苛性钠溶液。【答案】Al(OH)3的碱式电离为 Al(OH)3 Al3+3OH，加入酸溶液，由于 H+与 Al(OH)3电离出来的少量 OH中和生成水，使 Al(OH)3的电离平衡向正方向移动而溶解；Al(OH)3的酸式电离为 Al(OH)3 H+AlO

23、2+H2O，当向 Al(OH)3沉淀中加入碱溶液时，OH与 Al(OH)3电离出来的 H+反应生成水，Al(OH)3的酸式电离平衡向正方向移动，沉淀溶解。【变式 3】分别用等体积的蒸馏水和 0.010 molL1的硫酸洗涤 BaSO4沉淀，用水洗涤造成 BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。【答案】BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42(aq)，用水洗涤使 BaSO4的溶解平衡向正反应方向移动，造成 BaSO4的损失；而用 H2SO4洗涤，SO42的存在抑制了 BaSO4的溶解，故用水洗涤造成 BaSO4的损失量大于用稀 H2SO4洗涤造成的损失量。类型四：有关溶度积的考查 例

24、4已知 Ksp(Mg(OH)2)=1.81011，则 Mg(OH)2在 pH=12.00 的 NaOH 溶液中的溶解度为 A1.8107molL1 B1.0105molL1 C1.0107molL1 D1.8109molL1【思路点拨】由选项看出，这里 Mg(OH)2的溶解度是指其在 NaOH 溶液中的物质的量浓度。【答案】A【解析】Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)Ksp(Mg(OH)2)=c(Mg 2+)c(OH)2=c(Mg 2+)(102)2=1.81011 c(Mg 2+)=1.8107molL1 【总结升华】正确书写 Ksp 的数学表达式。对于沉淀溶解平衡：一般

25、形式如：AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)，Ksp=cm(An+)cn(Bm)，注意离子所带电荷数和其离子浓度的方次及 Ksp的单位。举一反三：【变式 1】铬酸银（Ag2CrO4）在 298 K 的溶解度为 0.00445 g，求其溶度积。【解析】因铬酸银（Ag2CrO4）饱和溶液是极稀的，其密度可认为是 1 gmL1。已知 AgCrO4的相对分子质量为 332，所以 Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度为1413110.00445g332g mol1.34 10 mol L100g10 L mL1g mol。因为 Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42(aq)，所以 c

26、(Ag+)=21.34104 molL1=2.68104 molL1，c(CrO42)=1.34104 molL1；Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag+)2c(CrO42)=(2.68104)21.34104=9.621012。【答案】Ksp(Ag2CrO4)=9.621012。【变式 2】（2014 福建莆田质检）25时，Ksp(BaSO4)=11010，Ksp(BaCO3)=2.6109。该温度下，下列说法不正确的是（）A同浓度的 Na2SO4和 Na2CO3混合溶液中滴加 BaCl2溶液，BaSO4先析出 BBaCO3悬浊液中加入少量的新制氯水，c(Ba2+)增大 CBaSO4和 BaC

27、O3共存的悬浊液中，2423(SO)1(CO)26cc DBaSO4悬浊液中加入 Na2CO3浓溶液，BaSO4不可能转化为 BaCO3【答案】D 【解析】A 项，Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)，所以同浓度的 Na2SO4和 Na2CO3混合溶液中滴加 BaCl2溶液，BaSO4先析出，A 正确。B 项，BaCO3悬浊液中加入少量的新制氯水，氯水显酸性，消耗溶液中的 CO32，促进碳酸钡的溶解平衡右移，因此 c(Ba2+)增大，B 正确。C 项，BaSO4和 BaCO3共存的悬浊液中，222444222333(BaSO)(SO)(SO)(Ba)1(CO)(CO)(Ba)(BaCO)26spspKccccccK，C 正确。D 项，只要溶液中 c(CO32)c(Ba2+)Ksp(BaCO3)就可以形成碳酸钡沉淀，所以 BaSO4悬浊液中加入 Na2CO3浓溶液，BaSO4有可能转化为 BaCO3，D 不正确。