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第3节 沉淀溶解平衡
★【课前学案导学】
■精准定位——学习目标导航
1.了解沉淀溶解平衡的建立过程及特点；
2.理解溶度积的概念，能用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解；
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。
■自主梳理—基础知识导航
一、Ag+和Cl—的反应
1.生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于_______________生成物的溶解度减小。
2.从固体溶解平衡的角度可以理解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____________________Ag+和Cl—脱离AgCl表面；另一方面，溶液中的离子受AgCl表面正负离子的吸引，回到____________________AgCl表面析出，形成沉淀。
3.溶解平衡：在一定温度下，当_____________沉淀溶解与生成速率时，即达到______________溶解平衡。
4.难溶电解质与易溶电解质之间并无严格界限，习惯上将_____________________溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说，0.01g是很小的，因此一般情况下，相等量的离子互相反应生成_____________难溶电解质，可以认为反应完全了，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于___________10-5mol/L时，沉淀就达完全。
二、沉淀反应的应用
1.沉淀的生成
（1）沉淀生成的应用：在涉及_____________、____________、科研、___________等领域中，常利用____________来达到分离或除去某些离子的目的。
（2）沉淀的方法：_____________、______________、____________。
2.沉淀溶解的方法
（1）酸碱溶解法。加入__________与溶解平衡体系中的___________反应，降低____________离子浓度，使平衡向溶解方向移动。
（2）用某些盐溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式为：____________________________________
3.沉淀的转化
（1）一般地，_____________的沉淀转化为___________的沉淀容易实现；两种沉淀的溶解度差别________，沉淀转化越容易。
（2）锅炉除水垢：反应方程式为：_________________________________________
（3）各种原生铜的硫化物经氧化、淋漓作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），便慢慢地使之转变为铜蓝（CuS）。其反应如下：________________________________
★【课堂探究导学】
■合作探究-名师保驾护航
探究一:溶解平衡的建立
1.沉淀溶解平衡：一定温度下，沉淀溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，形成饱和溶液，固体质量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。
2.特征：（1）动——沉淀溶解平衡是一种动态平衡；
（2）等——v（沉淀）=v（溶解）0；
（3）定——平衡时，溶液中离子的浓度保持不变；
（4）变——当外界条件改变时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。即勒夏特列原理也适用于判断溶解平衡移动分析。
3.影响沉淀溶解平衡的因素：
内因：难溶物质本身性质——主要决定因素
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
（3）同离子效应—向平衡体系中加入相同的离子使平衡向沉淀方向移动
（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物质或气体时，平衡正移
『特别提醒』沉淀溶解平衡是针对与难溶电解质而言的，其状态为形成饱和溶液，特征是固体溶解的速率和离子沉淀的速率相等，固体的质量和离子的浓度不再变化。应该注意到：沉淀溶解平衡同化学平衡相似，也是一个动态平衡，平衡移动原理同样也适用于沉淀溶解平衡体系。
探究二：沉淀反应的应用
1.沉淀的生成
（1）沉淀生成的应用：在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
（2）沉淀的方法：调节pH法、加沉淀剂法、氧化还原沉淀法。
2.沉淀溶解的方法
（1）酸碱溶解法。加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应，降低离子浓度，使平衡向溶解方向移动。
（2）用某些盐溶解：如Mg（OH）2可溶于NH4Cl溶液中，方程式为： Mg（OH）2（s）+NH4Cl（aq）MgCl2（aq）+2NH3H2O
3.沉淀的转化
（1）一般地，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现；两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
（2）锅炉除水垢：反应方程式为： CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NaSO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
（3）各种原生铜的硫化物经氧化、淋漓作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），便慢慢地使之转变为铜蓝（CuS）。其反应如下： CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4，CuSO4+ PbS= CuS+PbSO4。
探究三：溶度积常数
1.概念：溶度积常数（Ksp）：在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变。其离子浓度的化学计量数次方的乘积为一个常数，称之为溶度积常数,简称溶度积，用Ksp表示。
2.表达式：如：对于PbI2(s) Pb2+ + 2I—这个溶解沉淀平衡的可逆过程，它的平衡常数可以表示为：
K =  ，Ksp = K[PbI2] = [Pb2+][I—]2
25℃，Ksp = K[PbI2] = [Pb2+][I—]2 = 7.1×10—9 mol3(L—3
3.溶度积规则
难溶电解质在一定条件下，沉淀能否生成或溶解，可以根据溶度积的概念来判断：难溶电解质的多相离子平衡物质：
任意状态时的浓度商Qc与溶度积Ksp，可以判断沉淀的生产与溶解：
（1）Qc>Ksp 平衡向左移动，沉淀析出；
（2）Qc=Ksp 处于平衡状态，饱和溶液；
（3）Qc与溶度积Ksp，平衡向右移动，无沉淀析出，若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。
『特别提醒』1、Ksp值的大小只与难溶电解质本身的 性质和温度有关，与浓度无关。
2.Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。同类型的难溶电解质，在同温度下，Ksp越大，溶解度越大；不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。
■典例剖析-名师释疑助航
例1.下列说法不正确的是
A．BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ CrO42－ (aq)的平衡体系中，加入BaCl2浓溶液沉淀量增多
B．pH=2的酸溶液与pH=12的强碱溶液等体积混合，所得溶液pH≤7
C．苯酚显色原理为：6C6H5OH+Fe3+Fe(C6H5O)63－(紫色)+6H+，则检验水杨酸（）中的酚羟基，需加入适量的小苏打溶液后，再加入氯化铁溶液
D．某试液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液有白色淀淀，该试液中一定含有SO42－
『答案』D
『解析』A正确，Ba2+加入后产生同离子效应，沉淀增加；B正确，若为弱酸，则PH＜7，若为强酸，则PH=7；C正确，水杨酸电离的H+会抑制平衡，难以显紫色，无法检验酚羟基；D错，还可能含有Cl－等。
【变式训练1】 在一定温度下，一定量氢氧化镁的悬浊液里，有如下溶解平衡：
Mg(OH)2(S) Mg2++2OH—当向该悬浊液里加入少量MgO粉末时，下列说法不正确的
是(　　 )
A．Mg2+的数目减少???????????????? B．Mg2+浓度增大
C．溶液的pH不变???????????????? D．Mg(OH)2固体质量不变
【例2】已知：⑴混合硫酸铜溶液与碳酸钠溶液：
主要反应：Cu2＋＋CO32－＋H2O＝Cu（OH）2↓＋CO2↑
次要反应：Cu2＋＋CO32－＝CuCO3↓
⑵混合硫酸铜溶液与硫化钠溶液：
主要反应：Cu2＋＋S2－＝CuS↓
次要反应：Cu2＋＋S2－＋2H2O＝Cu（OH）2↓＋H2S↑
由此可得以下几种物质溶解度大小关系正确的是（??? ）
A．Cu（OH）2＞CuCO3＞CuS????????? B．Cu（OH）2＜CuCO3＜CuS
C．CuS ＞Cu（OH）2＞CuCO3???????? D．CuS ＜Cu（OH）2＜CuCO3
『答案』D
『解析』由⑴可知，在水溶液中Cu2＋与CO32－主要生成Cu（OH）2沉淀，说明Cu（OH）2比CuCO3更易沉淀，从而说明溶解度：Cu（OH）2＜CuCO3；同理由⑵可得，溶解度：CuS ＜Cu（OH）2
【变式训练2】 要使工业废水中的金属Pb2＋离子沉淀，可用硫酸盐.碳酸盐.硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋离子与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好的是（???? ）
A．硫化物???????? B．硫酸盐??????? C．碳酸盐??????? D．以上沉淀剂均可
【例3】18℃时,Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11 mol3.L-3求饱和溶液中Mg2+的浓度。
『答案』饱和溶液中Mg2+的浓度为1.65×10-4mol.L-1
『解析』设Mg(OH)2中Mg2+的浓度为x mol·L-1,根据Mg(OH)2在溶液中的离解:
Mg(OH)2Mg2+ + 2OH--
溶液中应有[Mg2+]=χmol.L-1 [OH-]=2χmol.L-1
　 　Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ．(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3
χ=1.65×10-4(mol.L-1)
【变式训练3】25℃时，AgCl的溶解度是0.00192g ·L-1,求它的溶度积.
变式训练解析及答案
【变式训练1】解析：MgO+H2O==Mg(OH)2，H2O的量减少，使Mg(OH)2饱和溶液中又析出Mg(OH)2，沉淀后的溶液仍然是该温度下的饱和溶液，c(Mg2+)、c(OH—)都不会改变，但溶剂减少，使Mg(OH)2的溶解量减少，所以溶液中Mg2+数目减少，Mg(OH)2固体质量增加。
答案：BD
【变式训练2】解析：所选的沉淀剂的Ksp尽可能的小，使生成沉淀的反应进行得越完全越好。
答案：A
【变式训练3】解析：AgCl的相对分子质量为143.3, AgCl饱和溶液物质的量浓度为:
0.00192 g ·L-1 /143.3 g/ mol-1 =1.34×10-5mol·L-1
根据AgCl在溶液中的离解:
AgClAg+ + Cl--
溶液中应有　 [Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5 mol·L-1
所以AgCl的Ksp= [Ag+][Cl-]=(1.34×10-5 ) 2=1.80×10-10 mol2.L-2
答案：1.80×10-10 mol2.L-2
■备选例题
1. 将0.3mol/L的Ba（OH）2溶液50mL 与0.02 mol/L 的H2SO4溶液100mL混合后，求混合后溶液的PH。
【答案】13.23
【解析】Ba（OH）2溶液的n（）＝0.3mol/L×2×0.05L＝0.03mol，
H2SO4溶液的n（H+）＝0.02 mol/L×2×0.1L＝0.004mol，n（H+）＜n（），碱过量，则：[]混＝＝0.17mol/L，[H+]混＝＝5.9×mol/L，
即：PH混＝－lg（5.9×）＝13.23。
2．在100mL 0.01mol/L KCl溶液中，加入1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl的Ksp=1.8×10－10 mol2/L2)?????????????????????? (?????????? )
A.有AgCl沉淀析出???????????? B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定???????????????????? D.有沉淀但不是AgCl
【答案】A
【解析】本题主要利用浓度商与溶度积的大小比较，判断是否有沉淀生成。通过计算可以看出加入溶液后Qc>Ksp(AgCl)，因此应当有AgCl沉淀析出。
3．一定温度下，在氢氧化钡的悬浊液中，存在如下溶解平衡关系：Ba(OH)2(s)Ba2+(aq)+2OH－(aq)。向此种悬浊液中加入少量的氢氧化钡粉末，下列叙述正确的是 (?????? )
A.溶液中钡离子数减小?????? B.溶液中C(Ba2+)减小
C.溶液中C(OH－)增大??????? D.PH减小
【答案】A
【解析】本题主要考查条件对沉淀溶解平衡的影响，加入氢氧化钡粉末，要结合水分子，使氢氧化钡溶液的质量减少，此时仍为饱和溶液，故C(Ba2+)和C(OH－)以及PH都不变，只有钡离子数减小
■常用教学素材
水垢的成分
长久使用的热水壶底部有一层水垢，主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。
天然水中一般都含有少量的钙离子和镁离子，还含有少量碳酸氢根离子。将天然的水加热煮沸，由于碳酸氢钙和碳酸氢镁热分解温度低于100摄氏度，碳酸氢钙会分解成碳酸钙、二氧化碳和水，碳酸氢镁也会分解成碳酸镁、二氧化碳和水。但是，长时间煮沸，碳酸镁会跟水反应，部分或全部转化成氢氧化镁。这是因为，氢氧化镁比碳酸镁的溶解度更小，不断加热，生成更难溶的氢氧化镁，有利于碳酸镁的水解。碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁都是溶解度很小的物质，会从水中析出，形成沉淀。形成的沉淀通常带有部分结晶水，还含有少量其他金属离子。综上所述，水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁，还可能含有一定量的碳酸氢镁。

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