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第四节难溶电解质的溶解平衡学习目标重点难点1.了解难溶电解质的溶解平衡。2.知道沉淀生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。3.了解溶度积的意义。【重点】难溶电解质的溶解平衡。【难点】1.沉淀的溶解、生成和转化问题。2.溶度积的含义和表达式。1．以AgCl为例理解溶解平衡尽管AgCl溶解度很小，但并不是__________，从固体溶解平衡角度认识，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______和______脱离__________溶入水中；另一方面，溶液中的______和________受AgCl表面__________的吸引，______AgCl表面，析出________。溶解平衡绝对不溶Ag＋Cl－AgCl表面Ag＋Cl－正、负离子回到沉淀在一定温度下，当AgCl________和________的速率相等时，得到AgCl的________溶液，即建立下列动态平衡：_______________________________________________。2．溶解平衡的特征溶解平衡的特征符合一般的化学平衡，是________平衡，当条件改变时，平衡会发生移动。溶解生成饱和AgCl(s)溶解沉淀Ag＋(aq)＋Cl－(aq)动态3．生成难溶电解质的离子反应的限度习惯上将溶解度小于______的电解质称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于__________________时，沉淀就达完全。4．沉淀溶解平衡的影响因素(1)内因：溶质本身的__________。绝对不溶的物质是没有的；同是微溶物质，溶解度差别也很大；易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。0.01g1×10－5mol·L－1性质(2)外因：包括浓度、温度等，遵循____________原理。①浓度：加水，平衡向______方向移动。②温度：升温，多数平衡向______方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。③同离子效应：向平衡体系中加入相同的离子，使平衡向生成______的方向移动。④其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时，平衡向________方向移动。勒夏特列溶解溶解沉淀溶解1．从溶解度的角度分析，什么是难溶电解质？【答案】把常温下溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。2．常温下，分别将AgCl溶于水和0.1mol/L的NaCl溶液中，其溶解度相同吗？为什么？【答案】不同。在NaCl溶液中，Cl－的存在会导致AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)向生成沉淀的方向移动，使AgCl溶解度更小。1．沉淀的生成(1)调节pH法加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵溶液中的杂质氯化铁。反应离子方程式如下：____________________________________________。(2)加沉淀剂法以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋等生成极难溶的硫化物沉淀。反应离子方程式如下：______________________；_______________________。沉淀反应的应用Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4Cu2＋＋S2－===CuS↓Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋2．沉淀的溶解根据__________原理，对于在水中难溶的电解质，如能设法不断地______溶解平衡体系中____________，使平衡向__________的方向移动，就可以使沉淀溶解。应用举例：难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中，平衡移动移去相应离子沉淀溶解3．沉淀的转化沉淀的转化的实质是______________________。一般来说，溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀。如除去锅炉中的水垢(CaSO4)时用Na2CO3试剂：沉淀溶解平衡的移动如果除去某溶液中的SO2－4，你是选择钙盐还是钡盐？为什么？【答案】选择可溶性钡盐，因为BaSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小，用Ba2＋沉淀SO2－4更完全。溶度积难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，其平衡常数称为__________。对于沉淀溶解平衡MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)而言，其溶度积的表达式为Ksp＝_____________________。溶度积cm(Mn＋)·cn(Am－)常温下，对于难溶电解质，Ksp越大，其溶解度越大，这句话对吗？说明理由。【答案】不对。物质的溶度积与溶解度没有必然联系，Ksp越大的电解质，其溶解度不一定大。沉淀溶解平衡的应用1．沉淀的生成(1)调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7～8，可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4。(2)加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些重金属离子如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↓；Hg2＋＋S2－===HgS↓。2．沉淀的溶解在实际工作中，常常会遇到需要使难溶物质溶解的问题，根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如能设法不断地移去溶解平衡体系中相应的离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。(1)酸碱溶解法如难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中。(2)盐溶解法如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液。3．沉淀的转化沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀。如：NaCl溶液AgNO3溶液――→加KI溶液白色沉淀转化为黄色沉淀――→Na2S溶液黄色沉淀转化为黑色沉淀有关反应方程式为AgCl＋KI===AgI＋KCl，2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI。上述沉淀转化说明溶解度的大小关系是：Ag2SAgIAgCl。某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的合成氨厂联合设计了如下图所示制备(NH4)2SO4的工艺流程：请回答以下问题：(1)合成氨反应的化学方程式是__________________，该反应在________(填设备名称)中发生。沉淀池中发生的主要反应方程式是_________________________________________，该反应能够发生的原因是____________________。(2)在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是____________________，可以循环使用的X是______。(3)该生产过程中的副产品是____________。从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是___________________________________________；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程的主要缺陷是_______________________________________。【答案】(1)N2＋3H2催化剂高温、高压2NH3合成塔CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O===CaCO3↓＋(NH4)2SO4生成的CaCO3溶解度小于CaSO4，有利于CaSO4向CaCO3的转化(2)一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于对CO2的吸收CO2(3)生石灰该流程中，产生的CO2可循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生由于CaSO4的溶解度较小，此反应的产率比较低【解析】合成氨工业的核心设备为合成塔，在此提供高温、高压和催化剂，发生反应为N2＋3H2催化剂高温、高压2NH3。因为CaCO3的溶解度小于CaSO4，在氨提供的碱性氛围下增加CO2的溶解性(2NH3＋CO2＋H2O===2NH＋4＋CO2－3)，CO2－3增多有利于CaSO4向CaCO3转化。在沉淀池中产生的CaCO3可以在煅烧炉内进行煅烧，使其转化为CO2和CaO，CO2可循环使用，CaO可作为其他化工原料，但是由于CaSO4溶解度太小，转化效率较低。下列说法中，正确的是()A．钡中毒患者可尽快使用苏打溶液洗胃，随即导泻使Ba2＋转化为BaCO3而排出B．工业上可以用NaHS、(NH4)2S等可溶性硫化物作沉淀剂除去废水中的Hg2＋、Cu2＋等，但不能使用FeS等不溶性硫化物作沉淀剂C．水中的Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2受热易分解生成难溶性的MgCO3、CaCO3，故水垢的主要成分是MgCO3、CaCO3D．珊瑚虫从周围海水中获取Ca2＋和HCO－3，经反应形成石灰石(CaCO3)外壳，从而逐渐形成珊瑚【答案】D【解析】A项中不能用苏打洗胃，胃酸为盐酸，酸性较强，BaCO3仍能反应而溶解，应用MgSO4，且MgSO4是导泻剂，错误；B项用可溶性硫化物会使废水中含S量升高，最好用FeS，过量的FeS过滤即可除去，错误；C项水垢主要成分为CaCO3、Mg(OH)2，错误；D项正确。Ksp的影响因素及含义(1)影响Ksp的因素Ksp只与难溶电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。溶度积(2)意义Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。(1)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，Cu(OH)2Mg(OH)2。(2)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＝1.8×10－10，Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝5.6×10－12。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，如AgCl的物质的量浓度约为1.3×10－5mol·L－1，Mg(OH)2的物质的量浓度约为1.2×10－4mol·L－1，显然相对于AgCl(s)，Mg(OH)2(s)较易溶解。(3)溶度积与离子积的关系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，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。Qc＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。识别溶解平衡典线沉淀溶解平衡曲线，以AgCl(s)===Ag＋(aq)＋Cl－(aq)为例：(1)横纵坐标：表示离子的浓度[或浓度的负对数，pAg＝－lgc(Ag＋)]。(2)溶解平衡曲线上的点表示的含义：曲线上的任意一点都是该温度下该难溶电解质的饱和溶液。(3)溶解平衡曲线上方和下方的点分别表示的含义：①曲线上方的点表示该难溶电解质的过饱和溶液，有沉淀析出；②曲线下方的点表示该难溶电解质的不饱和溶液。需要注意的是如果坐标轴浓度的负对数，表示的含义正好相反，需要具体问题具体分析。已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝1.5×10－16，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序正确的是()A．AgClAgIAg2CrO4B．AgClAg2CrO4AgIC．Ag2CrO4AgClAgID．Ag2CrO4AgIAgCl【答案】C【解析】在Ag2CrO4的沉淀溶解平衡中Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO2－4(aq)2xx(2x)2·x＝2.0×10－12，x3＝0.5×10－12，x＝30.5×10－4，c(Ag＋)＝2x＝230.5×10－4mol·L－1＝1.6×10－4mol·L－1在AgCl的饱和溶液中c(Ag＋)＝1.34×10－5mol·L－1，比较二者数值，前者大。(2018年广东佛山期末)对于难溶盐MX，其饱和溶液中M＋和X