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第四节 沉淀溶解平衡
第一课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡
人教版·高中化学·选择性必修1
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
常温下，物质溶解性与溶解度的关系
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10g 1-10g 0.01-1g <0.01g
(1)通常所说的难溶物是指在常温下，其溶解度小于0.01g，并不是在水中完全不能溶解。
(2)生成AgCl沉淀的离子反应是指进行到一定限度，并不能完全进行到底，此时溶液中还有Ag+和Cl-。
Ag+(aq)+Cl-(aq) AgCl(s)
一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和 Cl-脱离AgCl的表面进入水中，这一过程就是溶解；
另一方面，溶液中的Ag＋和 Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl的表面析出，这一过程就是沉淀。
水合Ag+
水合Cl-
AgCl在溶液中存在两个过程：
一、难溶电解质的溶解平衡
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
溶解
沉淀
1.概念：在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，形成溶质的饱和溶液，溶液中各离子的浓度保持不变的状态。
注意写法
AgCl ＝ Ag+ + Cl-
比较三者表达的意义
Ag+ + Cl- ＝ AgCl↓
一、难溶电解质的溶解平衡
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
溶解
沉淀
逆
等
动
定
变
⒉特征：
平衡的共性
固体溶质
溶液中的溶质
3.影响因素：
一、难溶电解质的溶解平衡
（1）内因：难溶电解质本身的性质
（2）外因：
①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。
②温度：
升温，多数平衡向溶解方向移动（原因：溶解吸热）；但少数向沉淀方向移动（例：Ca(OH)2）。
③同离子效应：
加入相同的离子，平衡向沉淀方向移动。
④加入与体系中某些离子反应的物质，产生气体或更难溶的物质，导致平衡向溶解的方向移动。
二、溶度积
与电离平衡、水解平衡一样，难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp。
1.表达式：MmAn(s) mMn+(aq)+nAm-(aq)
Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n
Ag2S(s) 2Ag+(aq)+S2-(aq) Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)
固体和纯物质一般不列入平衡常数
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（阴、阳离子个数相同）的难溶电解质，在相同温度下，Ksp越大→S(溶解度)越大 。
二、溶度积
2.意义：
（2）不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算为溶解度才能得出结论。
（3）可以利用Ksp来计算饱和溶液中某种离子的浓度。
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp＝c(Ag+)c(Cl-)＝1.8×10-10 S＝1.5×10-4
AgBr(s) Ag+(aq) + Br-(aq) Ksp＝c(Ag+)c(Br-)＝5.4×10-13 S＝8.4×10-6
AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq) Ksp＝c(Ag+)c(I-)＝8.5×10-17 S＝9.1×10-9
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq) Ksp＝c(Mg2+)c2(OH-)＝5.6×10-12 S＝9×10-4
二、溶度积
3.影响因素：与难溶电解质的性质和温度有关。升温，多数平衡向溶解方向移动，Ksp 增大。特例：Ca(OH)2升温 Ksp 减小。
4.应用：
判断有无沉淀——溶度积规则
Q(离子积)= [c(Mn+)]m·[c(Am-)]n
Q>Ksp时，溶液中有沉淀析出
Q=Ksp时，沉淀与溶解处于平衡状态
Q1.在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中，加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl Ksp=1.8×10-10) （ ）
A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀
C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl
A
2.若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 mol／L, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么 已知：Ksp [Fe(OH)3]= 4×10-39 Ksp [Mg(OH)2]= 1.8×10-11
⑴以AgCl为例，在该沉淀溶解平衡图像中，曲线上任意一点都表示达到了沉淀溶解平衡状态，此时，Q＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度都只能在曲线上变化，不会出现在曲线以外。
⒈明确图像中纵轴、横轴的含义
纵轴、横轴通常是难溶电解质溶解后电离出的离子浓度。
⒉理解图像中线上点线外点的含义
⑵曲线上方区域的点均表示过饱和溶液，此时Q＞Ksp,此时有沉淀析出。
⑶曲线下方区域的点均表示不饱和溶液，此时Q＜Ksp，表示该点下未达到平衡；
⒊抓住Ksp的特点，结合选项分析判断
⑴溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：
①原溶液不饱和时，离子浓度都增大；
②原溶液饱和时，离子浓度都不变。
⑵溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。
三、应用
⒈沉淀的生成（生成难溶物）
⑴应用：利用生成沉淀分离或除去某些离子是无机制备和提纯、废水处理、……等领域中分离、提纯（除杂）物质的重要方法之一。
⑵沉淀的方法
①调pH值法（通过调节pH）
工业原料氯化铵中含有杂质氯化铁，使其溶于水，再加入氨水来调节pH至7~8，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去
Fe3+ + 3NH3 H2O ＝ Fe(OH)3↓+ 3NH4+
三、应用
⒈沉淀的生成（生成难溶物）
氢氧化物 开始沉淀时的pH值(0.1mol/L) 沉淀完全时的pH值
(＜10-5 mol/L)
Fe2+ 6.95 8.95
Cu2+ 4.67 6.67
Fe3+ 1.87 3.2
根据上表的数据，如何除去CuCl2中混有的Fe3+？
调节pH至3 ~ 4范围；加入Cu(OH)2或CuO或Cu2(OH)2CO3调节pH；再将生成的Fe(OH)3沉淀过滤除去。
三、应用
②加沉淀剂
③其它生成沉淀的方法
如利用盐类的水解反应
要除去含CuCl2溶液中的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3
H2S + Cu2+ ＝ CuS↓+ 2H+
工业废水处理过程中以_____________作沉淀剂除去某些金属离子（Cu2+、Hg2+等）。
Na2S、H2S
S2- + Hg2+ ＝ HgS↓
三、应用
选择沉淀剂的原则：
⒈要能除去溶液中指定的离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用NaCl作沉淀剂。
⒉溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，例如，除去SO42-，选择Ba2+比Ca2+好。
⒊要注意沉淀剂的电离程度，如欲使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好。
三、应用
工业废水
化学沉淀法废水处理工艺流程示意图
重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀
三、应用
CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq)
H+
H2CO3
H+
2HCO3-
⒉沉淀（难溶物）的溶解
⑴原理：对于在水中难溶的电解质，只要设法使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。
⑵溶解的方法
①酸溶解法
强酸是常用的溶解难溶电解质（如难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物）的试剂等。
CO2↑+ H2O
三、应用
②盐溶液溶解法
用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因。
滴加试剂 蒸馏水 盐酸 氯化氨溶液
现象
固体无明显溶解现象
迅速溶解
逐渐溶解
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：
加入NH4Cl时：
解释1: NH4＋直接结合OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。
解释2: NH4＋水解，产生的H＋中和OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2
溶解。
三、应用
②生成弱电解质
a. 生成弱酸
CaCO3(s) +2H+ == Ca2+ +H2O + CO2↑
b. 生成弱酸盐
PbSO4(s) + 2Ac-
Pb(Ac)2 + SO42-
①生成易挥发性物质
FeS + 2H+ = Fe2+ + H2S
(3)沉淀的溶解方法：加入的试剂能与沉淀所产生的离子发生反应，生成挥发性物质或弱电解质(弱酸、弱碱或水)使溶解平衡向溶解的方向移动，则沉淀就会溶解。
3CuS + 8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
④生成络合物
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O
d. 生成水
Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3·H2O
c.生成弱碱
③发生氧化还原反应
三、应用
3沉淀的转化
（1）实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
（2）原则：
①一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。
②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时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，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。
三、应用
3沉淀的转化
(3)常见转化：
AgCl↓（白）
AgBr↓(浅黄色)
AgI↓(黄色)
Ag2S↓(黑色)
(4)应用：
①锅炉除水垢：CaSO4
CaCO3
CaCl2
②水垢的生成：硬水中MgHCO3
MgCO3
Mg(OH)2
Ag2CrO4 ↓（砖红色）
常用银盐溶解度的大小顺序
③自然界中矿物的转化：
原生铜的硫化物
CuSO4溶液
铜蓝（CuS）

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