高二化学难溶电解质的溶解平衡学案

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3.4 难溶电解质的溶解平衡 学案(人教版选修4)

[学习目标] 1.了解难溶电解质的溶解平衡。2.了解溶度积的意义。3.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。
[重点•难点] 重点:溶度积的意义,沉淀生成、溶解及转化的本质。难点:溶度积的应用。

1.沉淀溶解平衡
(1)概念:在一定温度下,当沉淀______和________的速率相等时,即达到沉淀溶解平衡。

(2)沉淀溶解平衡的建立
以AgCl溶解平衡为例,表达式为________________。
(3)沉淀溶解平衡的特征

(4)生成难溶电解质的离子反应的限度
①25℃时,溶解性与溶解度的关系

②沉淀完全的标志
对于常量的化学反应说,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。
下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是(  )
A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀生成的速率和沉淀溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解
2.沉淀的生成
(1)调节pH法
加入氨水调节pH至7~8,可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应离子方程式:________________________________________________________________________。
(2)加沉淀剂法
以Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应离子方程式如下:
________________________________________________________________________,

________________________________________________________________________;

________________________________________________________________________,

________________________________________________________________________。
3.沉淀的溶解
(1)原理
根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,只要不断________溶解平衡体系中的相应离子,平衡就向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。
(2)方法
①酸溶解法
难溶电解质CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2可溶于强酸,其反应的离子方程式如下:
________________________________________________________________________;

________________________________________________________________________;

________________________________________________________________________;

________________________________________________________________________。
②盐溶液溶解法
g(OH)2能溶于NH4Cl溶液,反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
4.沉淀的转化
(1)实质
________________的沉淀转化成________________的沉淀。两种沉淀的溶解度差别________,沉淀越容易转化。
(2)应用
①锅炉除水垢
水垢[CaSO4(s)]??→Na2CO3CaCO3(s)??→盐酸Ca2+(aq)
其反应的化学方程式如下:
________________________________;
________________________________。
②自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物??→氧化、淋滤________溶液??→渗透,加闪锌矿ZnS和方铅矿PbS________
其反应的化学方程式如下:
________________________________________________________________________,

________________________________________________________________________。
一、沉淀溶解平衡的移动及其应用

1.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因:________________________________________________________________________。
(2)外因:
①温度:温度升高,多数沉淀溶解平衡向________的方向移动。
②浓度:加水稀释,沉淀溶解平衡向________的方向移动。
③同离子效应:加入与难溶电解质构成微粒相同的物质,沉淀溶解平衡向________________的方向移动。
④能反应的物质:加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质,沉淀溶解平衡向________的方向移动。
2.沉淀溶解平衡的应用
沉淀的生成、溶解及其转化,均是利用了沉淀溶解平衡的移动。
利用沉淀溶解平衡的移动,可以促使沉淀溶解或沉淀生成。如CuS的溶解度很小,不溶于稀酸,但在氧化性酸中却可以溶解。CuS在水中存在如下平衡:CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq),氧化性酸可氧化S2-,使S2-浓度减小,促进沉淀溶解。
注意 在沉淀的生成中,就是利用同离子效应原理,加入过量沉淀剂使沉淀离子沉淀完全的,而沉淀的溶解及转化,就是加入能消耗难溶电解质离子的方法促进其溶解或转化的。
典例1  现向含AgBr的饱和溶液中:
(1)加入固体AgNO3,则c(Ag+)________(填“变大”、“变小”或“不变”,下同);
(2)加入更多的AgBr固体,则c(Ag+)________;
(3)加入AgCl固体,则c(Br-)________,c(Ag+)________;
(4)加入Na2S固体,则c(Br-)________,c(Ag+)________。
听记录: 

 
变式训练1  有关AgCl沉淀溶解平衡的说法正确的是(  )
A.AgCl沉淀溶解平衡时速率为零
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.向AgCl沉淀中加入NaCl固体,AgCl沉淀的溶解度不变
二、溶度积
1.溶度积sp
在一定条下,难溶强电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时,溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡,叫作沉淀溶解平衡。这时,离子浓度的乘积为一常数,叫作溶度积,用sp表示。
2.表达式
AmBn ____________________________________
sp=________________________
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下沉淀能否生成或溶解:
Qc____sp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
Qc____sp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
Qc____sp,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。
注意 (1)溶度积sp仅仅是温度的函数(难溶电解质一定时)。
(2)溶度积与溶解度均可表示物质的溶解性。
(3)相同类型的物质,溶度积越小,其溶解度越小。
典例2  已知:25℃时,sp[g(OH)2]=5.61×10-12 mol3•L-3,sp[gF2]=7.42×10-11 mol3•L-3。下列说法正确的是(  )
A.25℃时,饱和g(OH)2溶液与饱和gF2溶液相比,前者的c(g2+)大
B.25℃时,在g(OH)2悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(g2+)增大
C.25℃时,g(OH)2固体在20 mL 0.01 mol•L-1氨水中的sp比在20 mL 0.01 mol•L-1 NH4Cl溶液中的sp小
D.25℃时,在g(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,g(OH)2不可能转化成为gF2
听记录: 

 
变式训练2  已知Cu(OH)2(s) Cu2++2OH-,sp=c(Cu2+)c2(OH-)=2×10-20 mol3•L-3。
(1)在CuSO4溶液中c(Cu2+)=0.020 mol•L-1,如果生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液pH在
________范围。
(2)要使0.2 mol•L-1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使c(Cu2+)降为原的千分之一),则应调整pH=________。

参考答案
前准备区
1.(1)溶解 生成 (2)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) (3)可逆 不等于零 相等 保持不变 发生移动 (4)①难溶 微溶 可溶 ②1×10-5 mol•L-1
B [对于沉淀溶解平衡,平衡时,生成沉淀的速率和沉淀溶解的速率相等,且各微粒浓度保持不变,故B项正确;在建立平衡的过程中和平衡时,各离子浓度的关系取决于电解质中阴、阳离子个数比,不一定相等,A、C项错误;改变难溶物质的量不影响沉淀溶解平衡,D项错。]
2.(1)Fe3++3NH3•H2O===Fe(OH)3↓+3NH+4 (2)Cu2++S2-===CuS↓ Cu2++H2S===CuS↓+2H+ Hg2++S2-===HgS↓ Hg2++H2S===HgS↓+2H+
3.(1)减少 (2)①CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O FeS+2H+===Fe2++H2S↑ Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O ②g(OH)2+2NH+4===g2++2NH3•H2O
4.(1)溶解度小 溶解度更小 越大 (2)①CaSO4+Na2CO3===Na2SO4+CaCO3 CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O ②CuSO4 CuS CuSO4+ZnS===CuS↓+ZnSO4
CuSO4+PbS===CuS↓+PbSO4
堂活动区
一、
1.(1)难溶电解质本身的性质 (2)①溶解 ②溶解 ③生成沉淀 ④溶解
典例1 (1)变大 (2)不变 (3)变小 变大 (4)变大 变小
解析 本题考查了难溶电解质溶解平衡的影响因素。
(1)向AgBr饱和溶液中加入AgNO3,沉淀溶解平衡逆向移动,但c(Ag+)增大。
(2)加入AgBr固体,对沉淀溶解平衡无影响,c(Ag+)不变。
(3)因AgCl溶解度大于AgBr,加入AgCl固体时,c(Ag+)增大,沉淀溶解平衡向左移动,c(Br-)变小。
(4)因Ag2S溶解度小于AgBr,加入Na2S固体时,生成Ag2S,沉淀溶解平衡向右移动,c(Br-)增大,但c(Ag+)减小。
变式训练1 C
二、
2.mAn+(aq)+nBm-(aq)
[c(An+)]m•[c(Bm-)]n
3.> = <
典例2 B [g(OH)2与gF2均为AB2型难溶电解质,故sp越小,其溶解度越小,前者c(g2+)小,A错误;因为NH+4+OH-===NH3•H2O,所以加入NH4Cl后促进g(OH)2的溶解平衡向右移动,c(g2+)增大,B正确;sp只受温度的影响,25℃时,g(OH)2的溶度积sp为常数,C错误;加入NaF溶液后,若Qc=c(g2+)•c2(F-)>sp(gF2),则会产生gF2沉淀,D错误。]
变式训练2 (1)>5 (2)6
解析 (1)依题意,当c(Cu2+)c2(OH-)=2×10-20 mol3•L-3时开始出现沉淀,则c(OH-)=spcCu2+=2×10-200.02 mol•L-1=1×10-9 mol•L-1,由c(H+)=WcOH-=1×10-141×10-9mol•L-1=1×10-5 mol•L-1,pH=5。
(2)由于要生成Cu(OH)2沉淀,应调整pH≥5,要使c(Cu2+)降至0.2 mol•L-11 000=2×10-4 mol•L-1,则c(OH-)=spcCu2+=2×10-202×10-4 mol•L-1=1×10-8 mol•L-1,此时溶液的pH=6。




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