資源簡介

3.4 第1課時　沉淀溶解平衡原理
【學習目標】
1.了解沉淀溶解平衡的建立過程及特點。
2.用平衡移動原理認識沉淀溶解平衡的主要特征。
3.理解溶度積的概念。
【合作探究】
任務1　沉淀溶解平衡
【學習情境】
已知牙齒表面有一層堅硬的牙釉質,其主要成分是羥基磷酸鈣[Ca5(PO4)3(OH)],它對牙齒起到保護作用。使用含氟牙膏能生成更難溶且耐酸的氟磷酸鈣[Ca5(PO4)3F]覆蓋在牙齒表面,抵抗H+的侵蝕。這與難溶電解質在水溶液中的行為有關。
【新知生成】
1.沉淀溶解平衡狀態
定義:在一定條件下,當難溶固體　　　　的速率與　　　　的速率相等時,溶液中離子濃度、固體的量保持不變的狀態。
2.影響沉淀溶解平衡的條件
(1)內因:　　　　　　　　　。
(2)外因
①溫度:升高溫度,多數溶解平衡向　　方向移動。
②濃度:加水稀釋,向　　　　　方向移動;加入相同的離子,向　　　　沉淀的方向移動。
【答案】1.溶解　離子結合生成難溶固體
2.(1)沉淀本身的性質　(2)①溶解　②溶解　生成
【核心突破】
典例1　下列有關AgCl沉淀的溶解平衡狀態的說法中,正確的是(　　)
A.AgCl沉淀的生成和溶解不斷進行,但速率相等
B.AgCl難溶于水,溶液中沒有Ag+和Cl-
C.升高溫度,AgCl的溶解度不變
D.向AgCl沉淀的溶解平衡體系中加入NaCl固體,AgCl的溶解度不變
【解析】AgCl固體在溶液中存在沉淀溶解平衡,所以溶液中有Ag+和Cl-,B項錯誤;升高溫度,AgCl的溶解度增大,C項錯誤;向AgCl的沉淀溶解平衡體系中加入NaCl固體,增大了c(Cl-),沉淀溶解平衡左移,AgCl的溶解度減小,D項錯誤。
【答案】A
典例2　把足量熟石灰加入蒸餾水中,一段時間后達到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列敘述正確的是(　　)
A.給溶液加熱,溶液的pH升高
B.恒溫下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固體增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固體,Ca(OH)2固體增多
【解析】A項,加熱時Ca(OH)2的溶解度減小,平衡逆向移動,c(OH-)減小,pH減小;B項,CaO+H2OCa(OH)2,由于保持恒溫,故Ca(OH)2的溶解度不變,c(OH-)不變,因此pH不變;C項,C+Ca2+CaCO3↓,平衡正向移動,Ca(OH)2固體減少;D項,加入NaOH固體,c(OH-)增大,平衡逆向移動,因此Ca(OH)2固體增多。
【答案】D
歸納總結：沉淀溶解平衡
(1)特點
(2)表示方法
如PbI2的沉淀溶解平衡可表示為PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)。
訓練1　在AgCl飽和溶液中尚有AgCl固體存在,當向溶液中加入0.1 mol·L-1的鹽酸時,下列說法正確的是(　　)
A.AgCl的沉淀溶解平衡正向移動
B.AgCl的溶解度增大
C.溶液中c(Ag+)增大
D.溶液中c(Cl-)增大
【解析】加入鹽酸后,c(Cl-)增大,使沉淀溶解平衡逆向移動,溶液中c(Ag+)減小,AgCl的溶解度減小,D項正確。
【答案】D
任務2　溶度積Ksp
【學習情境】
珊瑚蟲是海洋中的一種腔腸動物,它們可以從周圍海水中獲取Ca2+和HC,經反應形成石灰石外殼:珊瑚。珊瑚蟲周圍藻類植物的生長會促進碳酸鈣的產生,對珊瑚的形成貢獻很大,而人口增長、人類大規模砍伐森林、燃燒煤和其他化石燃料等因素,會干擾珊瑚的生長,甚至造成珊瑚蟲死亡。如何分析外界因素對珊瑚生長的影響 這與沉淀溶解平衡有密切關系。
【新知生成】
溶度積常數
(1)定義:沉淀溶解平衡的平衡常數叫溶度積常數,簡稱溶度積,通常用符號　　　　來表示。
(2)表達式:當難溶強電解質AmBn溶于水形成飽和溶液時,建立沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),其溶度積的表達式為Ksp=　　　　　。
(3)影響因素:Ksp只與難溶電解質的　　　　　和　　　　　有關,而與　　　　無關。
(4)意義:Ksp反映了難溶電解質在水中的　 　　能力。
【答案】(1)Ksp　(2)cm(An+)·cn(Bm-)　(3)性質　溫度　沉淀的量　(4)溶解
【核心突破】
典例3　25 ℃時,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(MgF2)=7.4×10-11。下列說法正確的是(　　)
A.25 ℃時,飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大
B.25 ℃時,在Mg(OH)2懸濁液中加入少量的NH4Cl固體,c(Mg2+)增大
C.25 ℃時,Mg(OH)2固體在20 mL 0.01 mol·L-1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D.25 ℃時,在Mg(OH)2懸濁液中加入NaF后,Mg(OH)2不可能轉化成MgF2
【解析】因為Mg(OH)2的溶度積小,所以其電離出的Mg2+濃度要小一些,A項錯誤;N可以直接結合Mg(OH)2電離出的OH-,從而促使Mg(OH)2的電離平衡正向移動,c(Mg2+)增大,B項正確;Ksp僅與溫度有關,與溶液中離子濃度的大小、難溶電解質量的多少等無關,C項錯誤;因為Ksp[Mg(OH)2]和Ksp(MgF2)相差不大,所以在Mg(OH)2懸濁液中加入NaF,若溶液中c(Mg2+)·c2(F-)>7.4×10-11,也可以生成MgF2沉淀,即由Mg(OH)2轉化為MgF2,D項錯誤。
【答案】B
歸納總結：溶度積常數的應用
(1)利用Ksp判斷沉淀的溶解與生成
定義:難溶電解質溶液中有關離子濃度冪的乘積(離子積)為Qc。通過比較Ksp和Qc的相對大小,可以判斷難溶電解質在給定條件下能否溶解。
Qc>Ksp,溶液過飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達到新的平衡。
Qc=Ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態。
Qc(2)利用Ksp計算難溶物質的溶解度
一定溫度下,若已知難溶物質的Ksp,可以根據Ksp表達式換算為該物質的物質的量濃度。由于溶液極稀,密度可視為水的密度,進一步計算出100 g溶液中溶解的難溶物的質量,即溶解度。
訓練2　已知25 ℃時,AgCl的溶度積Ksp=1.8×10-10,則下列說法正確的是(　　)
A.向飽和AgCl水溶液中加入鹽酸,Ksp變大
B.AgNO3溶液與NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c(Ag+)=c(Cl-)
C.一定溫度下,當溶液中c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp時,此溶液中必有AgCl沉淀析出
D.Ksp(AgI)【解析】A項,Ksp只與溫度有關,不正確;B項,混合后Ag+或Cl-可能有剩余,不一定有c(Ag+)=c(Cl-);C項,Qc=Ksp時達到沉淀溶解平衡,沒有AgCl沉淀析出;D項,利用溶度積比較物質的溶解度大小時,要注意物質的類型相同且化學式中陰、陽離子的個數之比相同,溶度積越小,其溶解度也越小,如果物質的類型和化學式中陰、陽離子的個數之比不同,則不能直接利用溶度積的大小來比較其溶解度。
【答案】D
課堂小結
【隨堂檢測】
1.下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是(　　)
A.反應開始時,溶液中各離子濃度相等
B.沉淀溶解達到平衡時,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解達到平衡時,溶液中溶質的離子濃度相等,且保持不變
D.沉淀溶解達到平衡時,如果再加入難溶性的該沉淀物,將促進溶解
【解析】A項,反應開始時,各離子的濃度沒有必然的關系;C項,沉淀溶解達到平衡時,溶液中溶質的離子濃度保持不變,但不一定相等;D項,沉淀溶解達到平衡時,如果再加入難溶性的該沉淀物,由于固體的濃度為常數,故平衡不發生移動。
【答案】B
2.在一定溫度下,當Mg(OH)2固體在水溶液中達到平衡時:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),若使固體Mg(OH)2的量減少,而c(Mg2+)不變,可采取的措施是(　　)
A.加MgCl2
B.加H2O
C.加NaOH
D.通入HCl氣體
【解析】A項,加入MgCl2,c(Mg2+)增大,平衡逆向移動,固體Mg(OH)2的量增加,錯誤;B項,加水,平衡正向移動,固體Mg(OH)2的量減少,但仍是飽和溶液,故c(Mg2+)不變,正確;C項,加NaOH,平衡逆向移動,c(Mg2+)減小,固體Mg(OH)2的量增加,錯誤;D項,通入HCl氣體,平衡正向移動,固體Mg(OH)2的量減少,c(Mg2+)增加,錯誤。
【答案】B
3.在BaSO4飽和溶液中加入少量的BaCl2溶液,產生BaSO4沉淀,若以Ksp表示BaSO4的溶度積常數,則平衡后溶液中(　　)
A.c(Ba2+)=c(S)=
B.c(Ba2+)·c(S)>Ksp,c(Ba2+)=c(S)
C.c(Ba2+)·c(S)=Ksp,c(Ba2+)>c(S)
D.c(Ba2+)·c(S)≠Ksp,c(Ba2+)【解析】在BaSO4飽和溶液中加入少量的BaCl2溶液,平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)左移,因加入了少量的BaCl2溶液,此時c(Ba2+)>c(S);但由于溫度未發生改變,所以溶液中c(Ba2+)·c(S)=Ksp。
【答案】C
4.討論T1溫度時BaSO4的沉淀溶解平衡曲線,下列說法不正確的是(　　)
A.加入Na2SO4可使溶液由a點變為b點
B.在T1曲線上方區域(不含曲線)任意一點時,均有BaSO4沉淀生成
C.蒸發溶劑可能使溶液由d點變為曲線上a、b之間的某一點(不含a、b)
D.升溫可使溶液由b點變為d點
【解析】加入Na2SO4,硫酸鈉抑制硫酸鋇電離,硫酸根離子濃度增大,導致溶液中鋇離子濃度減小,所以可以使溶液由a點變為b點,A項正確;在T1曲線上方區域(不含曲線)為過飽和溶液,所以均有BaSO4沉淀生成,B項正確;蒸發溶劑,增大溶液中溶質的濃度,溫度不變,溶度積常數不變,所以蒸發溶劑可能使溶液由d點變為曲線上a、b之間的某一點(不含a、b),C項正確;升溫,溶液中鋇離子、硫酸根離子濃度都增大,不能使溶液由b點變為d點,D項錯誤。
【答案】D
5.在t ℃時,Ag2CrO4(橘紅色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。又知AgCl的Ksp=1.8×10-10。下列說法不正確的是(　　)
A.t ℃時,Ag2CrO4的Ksp為1×10-8
B.向飽和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y點變為X點
C.t ℃時,Y點和Z點溶液Ag2CrO4的Ksp相等
D.t℃時,將0.01 mol·L-1 AgNO3溶液滴入20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和0.01 mol·L-1 K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀
【解析】由Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(Cr)=1.0×10-11可知,A項錯誤;在Ag2CrO4飽和溶液中加入K2CrO4,c(Cr)增大,則c(Ag+)降低,而X點與Y點的c(Ag+)相同,B項正確;Y點、Z點溶液的溫度相同,則Ksp相同,C項正確;由AgCl的Ksp計算此條件下AgCl沉淀時的c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-8mol·L-1,由Ag2CrO4的Ksp計算c(Ag+)= mol·L-1≈3.2×10-5 mol·L-1可知,Cl-先沉淀,D項正確。
【答案】A
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