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第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡目标与素养：1.知道难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，并能结合实例进行描述。(宏观辨识与微观探析)2.能描述沉淀溶解平衡，能写出溶度积的表达式，知道溶度积的含义。(宏观辨识与微观探析)3.能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化进行分析，并能解释一些生活问题。(科学态度与社会责任)一、沉淀溶解平衡1．沉淀溶解平衡原理(1)概念在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率相等时所达到的平衡状态，称为沉淀溶解平衡。(2)溶解平衡的建立以AgCl溶解平衡为例，表达式：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。(3)溶解平衡的特征2．溶度积常数(1)含义描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数或简称溶度积，符号为Ksp。(2)表示方法对MmAnmMn＋＋nAm－来说Ksp＝[c(Am－)]n·[c(Mn＋)]m。(3)影响因素Ksp与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关，与沉淀量无关。(4)意义溶度积(Ksp)反映了物质在水中的溶解能力。对同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)而言，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强。二、沉淀溶解平衡的应用1．沉淀的生成(1)调节pH法除去CuSO4溶液中少量Fe3＋，可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节pH至3～4，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)加沉淀剂法误食可溶性钡盐，可用Na2SO4解毒，其化学方程式为Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓；除去食盐溶液中的MgCl2，可加入少量NaOH，其化学方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。(3)利用平衡原理法向饱和Na2CO3溶液中加入BaSO4，可将BaSO4转化为BaCO3，反应的离子方程式：BaSO4＋CO2－3===BaCO3↓＋SO2－4。2．沉淀的转化实验探究实验步骤实验现象A中产生白色沉淀，B中变为黄色沉淀，C中变为黑色沉淀离子方程式Ag＋＋Cl－===AgCl↓AgCl＋I－===AgI↓＋Cl－2AgI＋S2－===Ag2S↓＋2I－实验结论溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀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，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。(1)同温条件下，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，这种认识对吗？为什么？(2)如何利用Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10计算BaSO4在水中的溶解度？(3)锅炉水垢中含有CaSO4，能否用水或酸除去CaSO4呢？提示：(1)不对。对于同类型物质而言，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，如AgClAgBrAgI；而对于不同类型的物质，则不能直接比较，如Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶，需转化为溶解度进行比较。(2)由于沉淀的饱和溶液浓度很小，其密度可近似认为是1g·mL－1。根据Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，得c(Ba2＋)＝c(SO2－4)＝Ksp＝1.1×10－5mol·L－1，则1L溶液中(即1L水中)溶解的BaSO4为1.1×10－5mol。S(BaSO4)＝1.1×10－5mol×233g·mol－11000g×100g≈2.4×10－4g。(3)不能。因为CaSO4微溶于水且难与酸反应。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)难溶电解质的溶解度为0。()(2)等物质的量的AgNO3和NaCl混合后，溶液中不存在Ag＋和Cl－。()(3)当改变外界条件时，沉淀溶解平衡会发生移动，直至达到新的平衡。()(4)溶解度小的物质，Ksp一定小，溶解度大的物质，Ksp也一定大。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．已知Ca(OH)2饱和溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)ΔH0，下列有关该平衡体系的说法正确的是()①升高温度，平衡逆向移动②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高⑤给溶液加热，溶液的pH升高⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增大⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变A．①⑥B．①⑥⑦C．②③④⑥D．①②⑥⑦A[ΔH0，正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，①正确；②会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，错误；加入NaOH溶液会使平衡向左移动，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度积不变，要除去Ca2＋，应把Ca2＋转化为更难溶的CaCO3，③错误；恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH不变，④错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错误；加入Na2CO3溶液，平衡向右移动，Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错误。]3．难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡。例如：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。[已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10](1)向50mL0.018mol·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.02mol·L－1的盐酸，沉淀生成后溶液中c(Ag＋)是________mol·L－1。(2)如果向生成沉淀后的溶液中再加入50mL0.001mol·L－1的盐酸，是否产生沉淀？______(填“是”或“否”)。解析：(1)由Ag＋＋Cl－===AgCl，可知沉淀后c(Cl－)＝(0.02－0.018)×50/(50＋50)＝0.001(mol·L－1)，所以c(Ag＋)＝1.8×10－10/0.001＝1.8×10－7(mol·L－1)。(2)再加入50mL盐酸后c(Ag＋)＝1.8×10－7×100/(100＋50)＝1.2×10－7(mol·L－1)，c(Cl－)＝0.001mol·L－1，c(Ag＋)·c(Cl－)＝1.2×10－7×10－3＝1.2×10－10＜1.8×10－10，所以不产生沉淀。答案：(1)1.8×10－7(2)否溶度积的应用1．比较难溶电解质在水中的溶解能力(1)对于相同类型的难溶电解质，Ksp越大，在水中的溶解能力越强。(2)对于不同类型的难溶电解质，Ksp差距不大时Ksp不能直接作为比较依据。如25℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10。Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，虽然Mg(OH)2的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。2．计算饱和溶液中某种离子的浓度如已知25℃，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，可根据Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝1.8×10－10计算AgCl饱和溶液中的c(Ag＋)或c(Cl－)。3．判断给定条件下沉淀能否生成或溶解比较溶度积Ksp与溶液中有关离子的浓度幂之积Qc(离子积)的相对大小。(1)QcKsp，溶液过饱和，有沉淀析出；(2)Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；(3)QcKsp，溶液未饱和。注意离子积Qc与溶度积Ksp的表达式相同，但意义不同。Qc表达式中离子浓度是任意时刻的，所以其数值不定；但对某一难溶电解质，在一定温度下，Ksp为定值。【例1】一定温度下，卤化银AgX(X：Cl、Br、I)的沉淀溶解平衡曲线如图中甲、乙、丙所示。已知pAg＝－lgc(Ag＋)，pX＝－lgc(X－)。下列有关叙述正确的是()A．甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次增大B．甲一定是AgI的沉淀溶解平衡曲线C．对三种卤化银而言，a点均为饱和溶液D．b、c两点均达到溶解平衡状态，且溶液中c(Ag＋)＝c(X－)C[根据题目信息中对于pAg和pX的定义可知，各点的坐标值越大，则其对应的离子浓度越小，根据图象信息可知，甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次减小，故甲、乙、丙分别为AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲线，A项、B项错误；a点坐标值小，对三种卤化银而言，离子浓度较大，均达到饱和状态，C项正确；甲、乙、丙三条线上的点对于AgCl、AgBr、AgI而言，均达到溶解平衡状态，但c点的c(Ag＋)c(X－)，D项错误。][规律方法]1相同温度下，对于同类型物质，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：AgClAgBrAgI。2不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。1．用0.100mol·L－1AgNO3滴定50.0mL0.0500mol·L－1Cl－溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是()A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10－10B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)C．相同实验条件下，若改为0.0400mol·L－1Cl－，反应终点c移到aD．相同实验条件下，若改为0.0500mol·L－1Br－，反应终点c向b方向移动C[本题考查沉淀溶解平衡及溶度积常数。A项，根据滴定曲线知，当加入25mLAgNO3溶液时达到反应终点，此时c(Cl－)≈1×10－5mol·L－1，Ag＋沉淀完全，则c(Ag＋)＝1×10－5mol·L－1，故Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)，数量级为10－10，正确；B项，由溶度积常数的定义知，曲线上各点满足Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)，正确；C项，相同条件下，若改为0.0400mol·L－1Cl－，达到反应终点时c(Cl－)不变，消耗V(AgNO3)＝20mL，错误；D项，相同条件下，若改为0.0500mol·L－1Br－，由于Ksp(AgBr)＜Ksp(AgCl)，达到反应终点时c(Br－)＜c(Cl－)，消耗n(AgNO3)不变，反应终点c向b方向移动，正确。]沉淀溶解平衡原理的应用1．不同沉淀方法的应用(1)直接沉淀法：通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。(2)分步沉淀法：鉴别溶液中含有哪些离子或分别获得不同难溶电解质。(3)共沉淀法：向溶液中加入沉淀剂，除去溶液中性质相似的离子。(4)氧化还原法：改变溶液中离子的存在形式，促使其转化为更难溶的电解质便于分离除去。2．沉淀转化的一般原则(1)溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀。(2)当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。(3)如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。(4)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。【例2】工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是()A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大B．沉淀转化的离子方程式为CO2－3(aq)＋CaSO4(s)===CaCO3(s)＋SO2－4(aq)C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3gD．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，c(SO2－4)/c(CO2－3)＝9×104C[升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3水解平衡正向移动，c(OH－)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，c(SO2－4)/c(CO2－3)＝Ksp(CaSO4)/Ksp(CaCO3)＝9×104，故D项正确。](1)CaCO3沉淀能转化成CaSO4沉淀吗？(2)据Ksp(CaSO4)＝9×10－6计算该条件下CaSO4的溶解度。提示：(1)能。如在CaCO3悬浊液中加入浓Na2S