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知識(shí)清單24 沉淀溶解平衡
知識(shí)點(diǎn)01沉淀溶解平衡及影響因素 知識(shí)點(diǎn)02溶度積常數(shù)及其應(yīng)用
知識(shí)點(diǎn)03沉淀溶解平衡的應(yīng)用
知識(shí)點(diǎn)01 沉淀溶解平衡及影響因素
1．25 ℃時(shí)，溶解性與溶解度的關(guān)系
溶解性 易溶 可溶 微溶 難溶
溶解度 >10 g 1～10 g 0.01～1 g <0.01 g
2．難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的概念
在一定溫度下，當(dāng)沉淀和溶解的速率相等時(shí)，形成電解質(zhì)的_______溶液，達(dá)到平衡狀態(tài)，人們把這種平衡稱為沉淀溶解平衡。
(2)沉淀溶解平衡的特征
①動(dòng)態(tài)平衡：______________。
②達(dá)到平衡時(shí)，溶液中離子的濃度______________。
③當(dāng)改變外界條件時(shí)，溶解平衡將______________，達(dá)到新的平衡。
3．難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡的影響因素
(1)內(nèi)因(決定因素)：難溶電解質(zhì)______________。
(2)外因：溫度、濃度等條件的影響符合勒夏特列原理。
①溫度：絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過(guò)程，升高溫度，平衡向_______方向移動(dòng)。
②濃度：加水稀釋，平衡向_______方向移動(dòng)。
③離子效應(yīng)：向平衡體系中加入難溶物相應(yīng)的離子，平衡_______移動(dòng)。
④其他：向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或更難電離或氣體的離子時(shí)，平衡向_______方向移動(dòng)。
(3)實(shí)例分析：
已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，請(qǐng)分析當(dāng)改變下列條件時(shí)，對(duì)該沉淀溶解平衡的影響，填寫下表(濃度變化均指平衡后和原平衡比較)：
條件改變 移動(dòng)方向 c(Mg2＋) c(OH－)
加少量水
升溫
加MgCl2(s)
加鹽酸
加NaOH(s)
(1)升高溫度，沉淀溶解平衡一定正向移動(dòng)。( )
(2)NaCl溶解性很好，飽和NaCl溶液中不存在溶解平衡。( )
(3)沉淀達(dá)到溶解平衡時(shí)，溶液中難溶電解質(zhì)電離出的各個(gè)離子濃度均相等。( )
(4)室溫下，AgCl在水中的溶解度小于在食鹽水中的溶解度。( )
(5)沉淀溶解是吸熱過(guò)程，降低溫度，溶解平衡一定逆向移動(dòng)。( )
(6)Mg(OH)2在NaOH溶液中的溶解度與在水中一樣。( )
(7)BaSO4===Ba2＋＋SO和BaSO4(s)??Ba2＋(aq)＋SO(aq)，兩式所表示的意義相同。( )
(8)難溶電解質(zhì)達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，保持溫度不變，增加難溶電解質(zhì)的量，平衡向溶解方向移動(dòng)。( )
(1)利用生成沉淀的方法能否全部除去要沉淀的離子？
(2)試用平衡移動(dòng)原理解釋下列事實(shí)：
分別用等體積的蒸餾水和0.01 mol·L－1的鹽酸洗滌AgCl沉淀，為什么用水洗滌造成的AgCl的損失大于用稀鹽酸洗滌的損失量？
知識(shí)點(diǎn)02 溶度積常數(shù)及其應(yīng)用
1．概念
在一定溫度下，難溶電解質(zhì)達(dá)到沉淀溶解平衡后的溶液為_(kāi)____溶液，其離子濃度____________，溶液中各離子濃度冪之積為常數(shù)，叫做溶度積常數(shù)(簡(jiǎn)稱溶度積)，用Ksp表示。
2．表達(dá)式
AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq) Ksp＝______________。
如Fe(OH)3的Ksp＝______________。
3．意義
Ksp的大小反映難溶電解質(zhì)在水中的_______能力。
(1)相同類型的難溶電解質(zhì)，溶度積小的電解質(zhì)，其溶解能力_______。
(2)不同類型的難溶電解質(zhì)，溶度積小的電解質(zhì)，其溶解能力_______比溶度積大的溶解能力小。
4．影響因素
溶度積Ksp值的大小只與難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)和_______有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。
5．應(yīng)用——溶度積規(guī)則
通過(guò)比較溶度積與溶液的離子積Q，如對(duì)于Ag2S溶液來(lái)說(shuō)，任意時(shí)刻的Q＝c2(Ag＋)·c(S2－)]的相對(duì)大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解：
(1)Q>Ksp，溶液_______，______________，直至溶液飽和，達(dá)到新的平衡。
(2)Q＝Ksp，溶液_______，沉淀與溶解處于_______狀態(tài)。
(3)Q6．有關(guān)溶度積(Ksp)的計(jì)算
(1)已知溶度積求溶液中的某種離子的濃度，如Ksp＝a的飽和AgCl溶液中c(Ag＋)＝_____mol·L－1。
(2)已知溶度積、溶液中某離子的濃度，求溶液中的另一種離子的濃度，如某溫度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入過(guò)量的AgCl固體，達(dá)到平衡后c(Ag＋)＝_______ mol·L－1。
(3)計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)，如對(duì)于反應(yīng)Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)
Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，而平衡常數(shù)K＝_______＝_______。
(1)AgCl的Ksp大于Mg(OH)2，則AgCl的溶解度大于Mg(OH)2。( )
(2)溶度積常數(shù)只受溫度影響，Ksp隨溫度升高而增大。( )
(3)已知常溫下：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，將0.002 mol·L－1的AgNO3溶液與0.002 mol·L－1的KCl溶液等體積混合會(huì)產(chǎn)生AgCl沉淀。( )
(4)Ksp既與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，也與沉淀的量和溶液中離子濃度有關(guān)。( )
(5)常溫下，向Mg(OH)2飽和溶液中加入NaOH固體，Mg(OH)2的Ksp不變。( )
(6)25 ℃時(shí)，Ksp(Ag2CrO4)(7)常溫下，向BaCO3飽和溶液中加入Na2CO3固體，BaCO3的Ksp減小。( )
(8)相同溫度下，Ksp小的電解質(zhì)其溶解能力一定比Ksp大的電解質(zhì)的溶解能力小。( )
溶度積常數(shù)及應(yīng)用
1．25 ℃時(shí)，在1.00 L 0.03 mol·L－1 AgNO3溶液中加入0.50 L 0.06 mol·L－1的CaCl2溶液，能否生成AgCl沉淀？(已知：AgCl的Ksp＝1.8×10－10)
2．常溫下，Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20，計(jì)算有關(guān)Cu2＋沉淀的pH。
(1)某CuSO4溶液中c(Cu2＋)＝0.02 mol·L－1，如果生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液的pH，使之大于__________。
(2)要使0.2 mol·L－1 CuSO4溶液中Cu2＋沉淀較為完全(使Cu2＋濃度降至原來(lái)的千分之一)，則應(yīng)向溶液中加入NaOH溶液，使溶液的pH為_(kāi)_______。
3．已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×　10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，濃度均為0.01 mol·L－1，向該溶液中逐滴加入0.01 mol·L－1的AgNO3溶液時(shí)，計(jì)算三種陰離子沉淀的先后順序。
4．Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，溶解能力：CaSO4大于CaCO3。請(qǐng)用數(shù)據(jù)說(shuō)明溶解能力小的CaCO3能否轉(zhuǎn)化為溶解能力大的CaSO4
5．某溫度下，溶液中含有I－、Cl－等離子，向其中滴加AgNO3溶液，當(dāng)AgCl開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中＝____________。[已知：Ksp(AgCl)＝1.6×10－10，Ksp(AgI)＝8×10－17]
知識(shí)點(diǎn)03 沉淀溶解平衡的應(yīng)用
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成的原理
根據(jù)沉淀溶解平衡原理，如果加入與溶液中相同的離子，使平衡向_______方向移動(dòng)，就可以_______沉淀。
(2)沉淀的方法
①調(diào)節(jié)pH法：
如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水，再加入_______調(diào)節(jié)pH，使Q[Fe(OH)3] _______Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_____________而除去。反應(yīng)如下：____________________________。
②加沉淀劑法：
如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，即離子積Q_______Ksp時(shí)，生成沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。
a．通入H2S除去Cu2＋的離子方程式：____________________________。
b．加入Na2S除去Hg2＋的離子方程式：____________________________。
③同離子效應(yīng)法：
增大沉淀溶解平衡體系中某種離子的濃度，使平衡向______________的方向移動(dòng)，如向AgCl的飽和溶液中加入飽和食鹽水可繼續(xù)生成AgCl沉淀。
④氧化還原法：
改變離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)化為溶解度更小的難溶電解質(zhì)，便于分離出來(lái)，例如通過(guò)氧化還原反應(yīng)將Fe2＋氧化為Fe3＋，從而生成更難溶的Fe(OH)3沉淀。
(3)沉淀生成的應(yīng)用
在無(wú)機(jī)物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域，常利用生成沉淀來(lái)達(dá)到分離或除去某些離子的目的。
2．沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理
根據(jù)平衡移動(dòng)原理，對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去平衡體系中的相應(yīng)離子，Q(2)沉淀溶解的方法
①酸溶解法：用強(qiáng)酸溶解的難溶電解質(zhì)有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡為CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，當(dāng)加入鹽酸后發(fā)生反應(yīng)：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑，c(CO)降低，溶液中CO與Ca2＋的離子積Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向_______方向移動(dòng)。
②鹽溶液溶解法：Mg(OH)2難溶于水，能溶于鹽酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________________。
(3)氧化還原法：有些金屬硫化物(如CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，則可通過(guò)減小c(S2－)來(lái)達(dá)到使沉淀溶解的目的，例如：
3CuS＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O。
3．沉淀的轉(zhuǎn)化
(1)實(shí)質(zhì)：
沉淀的轉(zhuǎn)化是指由一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一種難溶物的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是_____________________的移動(dòng)。
(2)條件：
兩種沉淀的溶解度不同。一般溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)，兩者的溶解度差別越大，轉(zhuǎn)化越_______。
注意：可以反向轉(zhuǎn)化。
(3)沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
①鍋爐除水垢(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2＋(aq)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________，____________________________。
②自然界中礦物的轉(zhuǎn)化
原生銅的硫化物CuSO4溶液銅藍(lán)(CuS)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________，____________________________。
③工業(yè)廢水處理
工業(yè)廢水處理過(guò)程中，重金屬離子可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS等難溶物轉(zhuǎn)化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2＋的離子方程式：___________________________________。
④水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，形成的原因(用化學(xué)方程式表示)：
___________________________________，
___________________________________，
___________________________________。
說(shuō)明Mg(OH)2比MgCO3_______。
(1)在白色ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液，沉淀變黑，說(shuō)明CuS比ZnS更難溶于水。( )
(2)牙膏中添加氟化物用于預(yù)防齲齒，發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)。( )
(3)在同濃度的鹽酸中，ZnS可溶而CuS不溶，說(shuō)明CuS的溶解度比ZnS的小。( )
1．已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。向BaSO4中加入Na2CO3溶液，一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài)。
(1)寫出有關(guān)的離子方程式：_____________________________。
(2)計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________。
2．將足量的ZnS粉末加入到10 mL 0.001 mol·L－1的CuSO4溶液中，是否有CuS沉淀生成？請(qǐng)通過(guò)計(jì)算后回答。
已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。
3．已知：25 ℃時(shí)，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9。
(1)醫(yī)學(xué)上進(jìn)行消化系統(tǒng)的X射線透視時(shí)，常使用BaSO4作內(nèi)服造影劑。胃酸酸性很強(qiáng)(pH約為1)，但服用大量BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解釋)__________________ ______________________________________________________________________。
萬(wàn)一誤服了少量BaCO3，應(yīng)盡快用大量0.5 mol·L－1 Na2SO4溶液洗胃，如果忽略洗胃過(guò)程中Na2SO4溶液濃度的變化，殘留在胃液中的Ba2＋濃度僅為_(kāi)_______ mol·L－1。
(2)長(zhǎng)期使用的鍋爐需要定期除水垢，否則會(huì)降低燃料的利用率。水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。
①CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的離子方程式為_(kāi)___________________________________________。
②請(qǐng)分析CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的原理：____________________________________________。
(3)牙齒表面由一層硬的組成為Ca5(PO4)3OH的難溶物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：
Ca5(PO4)3OH(s)??5Ca2＋(aq)＋3PO(aq)＋OH－(aq)
進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是：
________________________________________________________________________。
已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH的溶解度小，請(qǐng)用離子方程式表示使用含氟牙膏防止齲齒的原因：__________________________________________________________。
4．(1)在粗制CuSO4·5H2O晶體中常含有雜質(zhì)Fe2＋。
①在提純時(shí)為了除去Fe2＋，常加入合適的氧化劑，使Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，下列物質(zhì)可采用的是______。
A．KMnO4 B．H2O2 C．氯水 D．HNO3
②然后再加入適當(dāng)物質(zhì)調(diào)整溶液pH至4，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，調(diào)整溶液pH可選用下列中的______。
A．NaOH B．NH3·H2O C．CuO D．Cu(OH)2
(2)甲同學(xué)懷疑調(diào)整溶液pH至4是否能達(dá)到除去Fe3＋而不損失Cu2＋的目的，乙同學(xué)認(rèn)為可以通過(guò)計(jì)算確定，他查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)，常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp＝1.0×10－38，Cu(OH)2的溶度積Ksp＝3.0×10－20，通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10－5 mol·L－1時(shí)就認(rèn)定沉淀完全，設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L－1，則Cu(OH)2開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為_(kāi)_____，F(xiàn)e3＋完全沉淀[即c(Fe3＋)≤1.0×10－5 mol·L－1]時(shí)溶液的pH為_(kāi)_____，通過(guò)計(jì)算確定上述方案_____________(填“可行”或“不可行”)。
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知識(shí)清單24 沉淀溶解平衡
知識(shí)點(diǎn)01沉淀溶解平衡及影響因素 知識(shí)點(diǎn)02溶度積常數(shù)及其應(yīng)用
知識(shí)點(diǎn)03沉淀溶解平衡的應(yīng)用
知識(shí)點(diǎn)01 沉淀溶解平衡及影響因素
1．25 ℃時(shí)，溶解性與溶解度的關(guān)系
溶解性 易溶 可溶 微溶 難溶
溶解度 >10 g 1～10 g 0.01～1 g <0.01 g
2．難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的概念
在一定溫度下，當(dāng)沉淀和溶解的速率相等時(shí)，形成電解質(zhì)的飽和溶液，達(dá)到平衡狀態(tài)，人們把這種平衡稱為沉淀溶解平衡。
(2)沉淀溶解平衡的特征
①動(dòng)態(tài)平衡：v溶解＝v沉淀≠0。
②達(dá)到平衡時(shí)，溶液中離子的濃度保持不變。
③當(dāng)改變外界條件時(shí)，溶解平衡將發(fā)生移動(dòng)，達(dá)到新的平衡。
3．難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡的影響因素
(1)內(nèi)因(決定因素)：難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。
(2)外因：溫度、濃度等條件的影響符合勒夏特列原理。
①溫度：絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過(guò)程，升高溫度，平衡向溶解的方向移動(dòng)。
②濃度：加水稀釋，平衡向溶解的方向移動(dòng)。
③離子效應(yīng)：向平衡體系中加入難溶物相應(yīng)的離子，平衡逆向移動(dòng)。
④其他：向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或更難電離或氣體的離子時(shí)，平衡向溶解的方向移動(dòng)。
(3)實(shí)例分析：
已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，請(qǐng)分析當(dāng)改變下列條件時(shí)，對(duì)該沉淀溶解平衡的影響，填寫下表(濃度變化均指平衡后和原平衡比較)：
條件改變 移動(dòng)方向 c(Mg2＋) c(OH－)
加少量水 正向移動(dòng) 不變 不變
升溫 正向移動(dòng) 增大 增大
加MgCl2(s) 逆向移動(dòng) 增大 減小
加鹽酸 正向移動(dòng) 增大 減小
加NaOH(s) 逆向移動(dòng) 減小 增大
(1)升高溫度，沉淀溶解平衡一定正向移動(dòng)。( × )
(2)NaCl溶解性很好，飽和NaCl溶液中不存在溶解平衡。( × )
錯(cuò)因　易溶電解質(zhì)作溶質(zhì)時(shí)只要是飽和溶液也可存在溶解平衡。
(3)沉淀達(dá)到溶解平衡時(shí)，溶液中難溶電解質(zhì)電離出的各個(gè)離子濃度均相等。( × )
錯(cuò)因　溶解平衡時(shí)，溶液中各離子濃度不再改變，不一定相等。
(4)室溫下，AgCl在水中的溶解度小于在食鹽水中的溶解度。( × )
錯(cuò)因　食鹽水中c(Cl－)大，抑制AgCl的溶解，故AgCl在水中的溶解度大于在食鹽水中的溶解度。
(5)沉淀溶解是吸熱過(guò)程，降低溫度，溶解平衡一定逆向移動(dòng)。( × )
錯(cuò)因　少數(shù)沉淀(如氫氧化鈣)溶解放熱，升溫逆向移動(dòng)。
(6)Mg(OH)2在NaOH溶液中的溶解度與在水中一樣。( × )
錯(cuò)因　OH－抑制Mg(OH)2的溶解，在NaOH溶液中溶解度小。
(7)BaSO4===Ba2＋＋SO和BaSO4(s)??Ba2＋(aq)＋SO(aq)，兩式所表示的意義相同。( × )
錯(cuò)因　前者為BaSO4的電離方程式，后者為BaSO4沉淀溶解平衡的離子方程式。
(8)難溶電解質(zhì)達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，保持溫度不變，增加難溶電解質(zhì)的量，平衡向溶解方向移動(dòng)。( × )
錯(cuò)因　難溶電解質(zhì)是固體，其濃度可視為常數(shù)，增加它的量對(duì)平衡無(wú)影響。
(1)利用生成沉淀的方法能否全部除去要沉淀的離子？
提示　不可能將要除去的離子全部通過(guò)沉淀除去。一般認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時(shí)，沉淀已經(jīng)完全。
(2)試用平衡移動(dòng)原理解釋下列事實(shí)：
分別用等體積的蒸餾水和0.01 mol·L－1的鹽酸洗滌AgCl沉淀，為什么用水洗滌造成的AgCl的損失大于用稀鹽酸洗滌的損失量？
提示　用水洗滌AgCl，AgCl(s)??Ag＋(aq)＋Cl－(aq)平衡右移，AgCl的質(zhì)量減少；而用鹽酸洗滌AgCl時(shí)，HCl電離產(chǎn)生的Cl－會(huì)使AgCl的溶解平衡向左移動(dòng)，可以減少AgCl的溶解，因而損失較少。
知識(shí)點(diǎn)02 溶度積常數(shù)及其應(yīng)用
1．概念
在一定溫度下，難溶電解質(zhì)達(dá)到沉淀溶解平衡后的溶液為飽和溶液，其離子濃度不再發(fā)生變化，溶液中各離子濃度冪之積為常數(shù)，叫做溶度積常數(shù)(簡(jiǎn)稱溶度積)，用Ksp表示。
2．表達(dá)式
AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。
如Fe(OH)3的Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)。
3．意義
Ksp的大小反映難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。
(1)相同類型的難溶電解質(zhì)，溶度積小的電解質(zhì)，其溶解能力小。
(2)不同類型的難溶電解質(zhì)，溶度積小的電解質(zhì)，其溶解能力不一定比溶度積大的溶解能力小。
4．影響因素
溶度積Ksp值的大小只與難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。
5．應(yīng)用——溶度積規(guī)則
通過(guò)比較溶度積與溶液的離子積Q，如對(duì)于Ag2S溶液來(lái)說(shuō)，任意時(shí)刻的Q＝c2(Ag＋)·c(S2－)]的相對(duì)大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解：
(1)Q>Ksp，溶液過(guò)飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達(dá)到新的平衡。
(2)Q＝Ksp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。
(3)Q6．有關(guān)溶度積(Ksp)的計(jì)算
(1)已知溶度積求溶液中的某種離子的濃度，如Ksp＝a的飽和AgCl溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1。
(2)已知溶度積、溶液中某離子的濃度，求溶液中的另一種離子的濃度，如某溫度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入過(guò)量的AgCl固體，達(dá)到平衡后c(Ag＋)＝10a mol·L－1。
(3)計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)，如對(duì)于反應(yīng)Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)
Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，而平衡常數(shù)K＝＝。
(1)AgCl的Ksp大于Mg(OH)2，則AgCl的溶解度大于Mg(OH)2。( × )
錯(cuò)因　溶度積大的難溶電解質(zhì)溶解度不一定大，只有組成類型相同的難溶電解質(zhì)才可以通過(guò)Ksp比較溶解度大小。
(2)溶度積常數(shù)只受溫度影響，Ksp隨溫度升高而增大。( × )
錯(cuò)因　大多數(shù)難溶電解質(zhì)Ksp隨溫度升高而增大，少數(shù)(如氫氧化鈣)升高溫度Ksp減小。
(3)已知常溫下：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，將0.002 mol·L－1的AgNO3溶液與0.002 mol·L－1的KCl溶液等體積混合會(huì)產(chǎn)生AgCl沉淀。( √ )
提示　混合后Qc＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.001 mol·L－1×0.001 mol·L－1＝1.0×10－6>1.8×10－10，故生成AgCl沉淀。
(4)Ksp既與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，也與沉淀的量和溶液中離子濃度有關(guān)。( × )
錯(cuò)因　Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與沉淀的量和溶液中離子濃度無(wú)關(guān)。
(5)常溫下，向Mg(OH)2飽和溶液中加入NaOH固體，Mg(OH)2的Ksp不變。( √ )
(6)25 ℃時(shí)，Ksp(Ag2CrO4)錯(cuò)因　兩者的化學(xué)式中陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比不同，不能依據(jù)Ksp比較溶解度。
(7)常溫下，向BaCO3飽和溶液中加入Na2CO3固體，BaCO3的Ksp減小。( × )
錯(cuò)因　Ksp只與難溶電解質(zhì)自身的性質(zhì)和溫度有關(guān)，所以BaCO3的Ksp不變。
(8)相同溫度下，Ksp小的電解質(zhì)其溶解能力一定比Ksp大的電解質(zhì)的溶解能力小。( × )
錯(cuò)因　對(duì)于相同類型的物質(zhì)，Ksp的大小能夠反映難溶電解質(zhì)溶解能力的大小，不是同種類型的不能直接通過(guò)Ksp的大小來(lái)比較。
溶度積常數(shù)及應(yīng)用
1．25 ℃時(shí)，在1.00 L 0.03 mol·L－1 AgNO3溶液中加入0.50 L 0.06 mol·L－1的CaCl2溶液，能否生成AgCl沉淀？(已知：AgCl的Ksp＝1.8×10－10)
答案　c(Ag＋)＝＝0.02 mol·L－1，c(Cl－)＝＝　0.04 mol·L－1，Q＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.02×0.04＝8.0×10－4>Ksp，所以有AgCl沉淀生成。
2．常溫下，Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20，計(jì)算有關(guān)Cu2＋沉淀的pH。
(1)某CuSO4溶液中c(Cu2＋)＝0.02 mol·L－1，如果生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液的pH，使之大于__________。
(2)要使0.2 mol·L－1 CuSO4溶液中Cu2＋沉淀較為完全(使Cu2＋濃度降至原來(lái)的千分之一)，則應(yīng)向溶液中加入NaOH溶液，使溶液的pH為_(kāi)_______。
答案　(1)5　(2)6
解析　(1)根據(jù)題給信息，當(dāng)c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)沉淀，則c(OH－)＝ mol·L－1＝10－9 mol·L－1，c(H＋)＝10－5 mol·L－1，pH＝5，所以要生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整pH>5。
(2)要使Cu2＋濃度降至＝2×10－4 mol·L－1，c(OH－)＝ mol·L－1＝10－8 mol·L－1，c(H＋)＝10－6 mol·L－1，此時(shí)溶液的pH＝6。
3．已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×　10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，濃度均為0.01 mol·L－1，向該溶液中逐滴加入0.01 mol·L－1的AgNO3溶液時(shí)，計(jì)算三種陰離子沉淀的先后順序。
答案　三種陰離子濃度均為0.01 mol·L－1時(shí)，分別產(chǎn)生AgCl、AgBr和Ag2CrO4沉淀，所需要Ag＋濃度依次為c1(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝1.56×10－8 mol·L－1，c2(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝7.7×10－11 mol·L－1，c3(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝3×10－5 mol·L－1，沉淀時(shí)Ag＋濃度最小的優(yōu)先沉淀，因而沉淀的順序?yàn)锽r－、Cl－、CrO。
4．Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，溶解能力：CaSO4大于CaCO3。請(qǐng)用數(shù)據(jù)說(shuō)明溶解能力小的CaCO3能否轉(zhuǎn)化為溶解能力大的CaSO4
答案　在CaCO3的飽和溶液中c(Ca2＋)＝＝ mol·L－1≈5.3×10－5 mol·L－1，若向CaCO3飽和溶液中加入Na2SO4溶液，產(chǎn)生CaSO4(s)時(shí)SO的最小濃度為c(SO)＝＝≈0.17 mol·L－1，則當(dāng)溶液中c(SO)大于0.17 mol·L－1時(shí)，CaCO3(s)可以轉(zhuǎn)化為CaSO4(s)。
5．某溫度下，溶液中含有I－、Cl－等離子，向其中滴加AgNO3溶液，當(dāng)AgCl開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中＝____________。[已知：Ksp(AgCl)＝1.6×10－10，Ksp(AgI)＝8×10－17]
答案　5×10－7
解析　同一溶液中c(Ag＋)相等，＝＝＝＝5×10－7。
知識(shí)點(diǎn)03 沉淀溶解平衡的應(yīng)用
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成的原理
根據(jù)沉淀溶解平衡原理，如果加入與溶液中相同的離子，使平衡向沉淀方向移動(dòng)，就可以生成沉淀。
(2)沉淀的方法
①調(diào)節(jié)pH法：
如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。反應(yīng)如下：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
②加沉淀劑法：
如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，即離子積Q＞Ksp時(shí)，生成沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。
a．通入H2S除去Cu2＋的離子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
b．加入Na2S除去Hg2＋的離子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓。
③同離子效應(yīng)法：
增大沉淀溶解平衡體系中某種離子的濃度，使平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)，如向AgCl的飽和溶液中加入飽和食鹽水可繼續(xù)生成AgCl沉淀。
④氧化還原法：
改變離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)化為溶解度更小的難溶電解質(zhì)，便于分離出來(lái)，例如通過(guò)氧化還原反應(yīng)將Fe2＋氧化為Fe3＋，從而生成更難溶的Fe(OH)3沉淀。
(3)沉淀生成的應(yīng)用
在無(wú)機(jī)物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域，常利用生成沉淀來(lái)達(dá)到分離或除去某些離子的目的。
2．沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理
根據(jù)平衡移動(dòng)原理，對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去平衡體系中的相應(yīng)離子，Q(2)沉淀溶解的方法
①酸溶解法：用強(qiáng)酸溶解的難溶電解質(zhì)有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡為CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，當(dāng)加入鹽酸后發(fā)生反應(yīng)：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑，c(CO)降低，溶液中CO與Ca2＋的離子積Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動(dòng)。
②鹽溶液溶解法：Mg(OH)2難溶于水，能溶于鹽酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反應(yīng)的離子方程式為Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。
(3)氧化還原法：有些金屬硫化物(如CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，則可通過(guò)減小c(S2－)來(lái)達(dá)到使沉淀溶解的目的，例如：
3CuS＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O。
3．沉淀的轉(zhuǎn)化
(1)實(shí)質(zhì)：
沉淀的轉(zhuǎn)化是指由一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一種難溶物的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。
(2)條件：
兩種沉淀的溶解度不同。一般溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)，兩者的溶解度差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。
注意：可以反向轉(zhuǎn)化。
(3)沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
①鍋爐除水垢(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2＋(aq)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO4＋Na2CO3===CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
②自然界中礦物的轉(zhuǎn)化
原生銅的硫化物CuSO4溶液銅藍(lán)(CuS)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbSCuS＋PbSO4。
③工業(yè)廢水處理
工業(yè)廢水處理過(guò)程中，重金屬離子可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS等難溶物轉(zhuǎn)化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2＋的離子方程式：FeS(s)＋Hg2＋(aq)HgS(s)＋Fe2＋(aq)。
④水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，形成的原因(用化學(xué)方程式表示)：
Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑，
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑，
MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑。
說(shuō)明Mg(OH)2比MgCO3難溶。
(1)在白色ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液，沉淀變黑，說(shuō)明CuS比ZnS更難溶于水。( √ )
(2)牙膏中添加氟化物用于預(yù)防齲齒，發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)。( × )
錯(cuò)因　是沉淀的轉(zhuǎn)化。
(3)在同濃度的鹽酸中，ZnS可溶而CuS不溶，說(shuō)明CuS的溶解度比ZnS的小。( √ )
提示　H＋可以與ZnS中S2－結(jié)合促進(jìn)溶解平衡，進(jìn)而溶解ZnS，而H＋不能溶解CuS，所以CuS的溶解度比ZnS的小。
1．已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。向BaSO4中加入Na2CO3溶液，一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài)。
(1)寫出有關(guān)的離子方程式：_____________________________。
(2)計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________。
(3)討論BaSO4能轉(zhuǎn)化為BaCO3的條件是什么？__________________________。
答案：(1)BaSO4(s)＋CO(aq)??BaCO3(s)＋SO(aq)
(2)K= ==0.042
(3)要使BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3，則必須滿足c(CO32-)>24c(SO42-)，在BaSO4飽和溶液中，c(SO42-)≈1.0×10-5mol·L-1，故當(dāng)c(CO32-)>2.4×10-4 mol·L-1時(shí)，BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3。
2．將足量的ZnS粉末加入到10 mL 0.001 mol·L－1的CuSO4溶液中，是否有CuS沉淀生成？請(qǐng)通過(guò)計(jì)算后回答。
已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。
提示：在ZnS沉淀溶解平衡體系中產(chǎn)生的硫離子濃度為c(S2－)＝＝≈1.26×10－12
Q(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)＝1.0×10－3×1.26×10－12＝1.26×10－15
因?yàn)镼(CuS)>Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化為CuS沉淀。
3．已知：25 ℃時(shí)，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9。
(1)醫(yī)學(xué)上進(jìn)行消化系統(tǒng)的X射線透視時(shí)，常使用BaSO4作內(nèi)服造影劑。胃酸酸性很強(qiáng)(pH約為1)，但服用大量BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解釋)__________________ ______________________________________________________________________。
萬(wàn)一誤服了少量BaCO3，應(yīng)盡快用大量0.5 mol·L－1 Na2SO4溶液洗胃，如果忽略洗胃過(guò)程中Na2SO4溶液濃度的變化，殘留在胃液中的Ba2＋濃度僅為_(kāi)_______ mol·L－1。
(2)長(zhǎng)期使用的鍋爐需要定期除水垢，否則會(huì)降低燃料的利用率。水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。
①CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的離子方程式為_(kāi)___________________________________________。
②請(qǐng)分析CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的原理：____________________________________________。
(3)牙齒表面由一層硬的組成為Ca5(PO4)3OH的難溶物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：
Ca5(PO4)3OH(s)??5Ca2＋(aq)＋3PO(aq)＋OH－(aq)
進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是：
________________________________________________________________________。
已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH的溶解度小，請(qǐng)用離子方程式表示使用含氟牙膏防止齲齒的原因：__________________________________________________________。
答案：(1)對(duì)沉淀溶解于平衡BaSO4(s)??Ba2＋(aq)＋SO(aq)，H＋不能減少Ba2＋或SO的濃度，平衡不能向沉淀溶解的方向移動(dòng)　2.2×10－10
(2)①CaSO4(s)＋CO(aq)??CaCO3(s)＋SO(aq)
②CaSO4存在沉淀溶解平衡，加入Na2CO3溶液后，CO與Ca2＋結(jié)合生成CaCO3沉淀，Ca2＋濃度減小，使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動(dòng)
(3)發(fā)酵生成的有機(jī)酸能中和OH－，使平衡向右移動(dòng)，加速牙齒腐蝕　Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq)??Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)
4．(1)在粗制CuSO4·5H2O晶體中常含有雜質(zhì)Fe2＋。
①在提純時(shí)為了除去Fe2＋，常加入合適的氧化劑，使Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，下列物質(zhì)可采用的是______。
A．KMnO4 B．H2O2 C．氯水 D．HNO3
②然后再加入適當(dāng)物質(zhì)調(diào)整溶液pH至4，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，調(diào)整溶液pH可選用下列中的______。
A．NaOH B．NH3·H2O C．CuO D．Cu(OH)2
(2)甲同學(xué)懷疑調(diào)整溶液pH至4是否能達(dá)到除去Fe3＋而不損失Cu2＋的目的，乙同學(xué)認(rèn)為可以通過(guò)計(jì)算確定，他查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)，常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp＝1.0×10－38，Cu(OH)2的溶度積Ksp＝3.0×10－20，通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10－5 mol·L－1時(shí)就認(rèn)定沉淀完全，設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L－1，則Cu(OH)2開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為_(kāi)_____，F(xiàn)e3＋完全沉淀[即c(Fe3＋)≤1.0×10－5 mol·L－1]時(shí)溶液的pH為_(kāi)_____，通過(guò)計(jì)算確定上述方案_____________(填“可行”或“不可行”)。
答案：(1)①B　②CD　(2)4　3　可行
解析：Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，則c(OH－)＝　＝1.0×10－10 mol·L－1，則c(H＋)＝1.0×10－4 mol·L－1，pH＝4。
Fe3＋完全沉淀時(shí)：Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，則c(OH－)＝　＝1.0×10－11 mol·L－1。此時(shí)c(H＋)＝1×10－3 mol·L－1，pH＝3，因此上述方案可行。
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