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一. 教學(xué)內(nèi)容:沉淀溶解平衡

二. 教學(xué)目的

1. 了解沉淀溶解平衡的概念及其影響因素

2. 了解溶度積及其計算

3. 能夠運用平衡移動的觀點對沉淀的溶解、生成與轉(zhuǎn)化過程進行分析。

4. 能夠用沉淀溶解平衡理論解釋生活中相關(guān)問題

三. 教學(xué)重點、難點

沉淀溶解平衡的概念和溶度積概念

四. 分析

導(dǎo)入：根據(jù)溶解度的不同可將物質(zhì)分為難溶、微溶、可溶、易溶。

CaCO3、FeS、Mg(OH)2等難溶電解質(zhì)在水溶液中以何種形式存在？

（一）沉淀溶解平衡與溶度積

實驗：PbI2固體的溶解平衡

儀器與藥品：試管 膠頭滴管 PbI2固體 0.1mol/LKI溶液

操作：課本P94

試分析，黃色沉淀是什么物質(zhì)？它是怎樣產(chǎn)生的？

結(jié)論與解釋：上層清液中有Pb2 ，當加入 KI時，I－濃度增大，與Pb2 結(jié)合生成黃色PbI2沉淀。

Pb2 從何而來？

PbI2 (s) cC(g)＋dD(g) 此可逆反應(yīng)在一定溫度下存在平衡常數(shù)K，K=［C］c×［D］d／［A］a×［B］b ，在沉淀溶解反應(yīng)中，是否存在類似的常數(shù)關(guān)系？

PbI2 (s) 定義：達到沉淀溶解平衡時，難溶電解質(zhì)電離出的離子濃度的系數(shù)次方的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)或溶度積。

表達式：AmBn(s) Mg2＋(aq) 2OH－(aq),向飽和溶液中分別加入固體CH3COONa 、NH4Cl時，固體Mg(OH)2的質(zhì)量有什么變化？加入固體Mg(OH)2，溶液中Mg2＋、OH－的濃度有什么變化？

（解答：增大；減�。痪�不變。）

（二）沉淀溶解平衡的應(yīng)用

1. 沉淀的溶解和生成

溶液中離子生成沉淀，直至沉淀溶解和離子生成沉淀達到平衡狀態(tài)溶液中沉淀溶解和離子生成沉淀達到平衡狀態(tài) 若體系中有足量的固體存在，固體溶解，直至達平衡狀態(tài)討論：1、BaCO3與鹽酸在溶液中是怎樣反應(yīng)的？

2. BaCO3、BaSO4 均為難溶電解質(zhì)，醫(yī)學(xué)上用于X射線透視的內(nèi)服造影劑只能用BaSO4不能用BaCO3，其原因何在？

平衡右移 ，完成 BaCO3與鹽酸的反應(yīng)。

胃酸中H＋濃度較大，溶解BaCO3，使Ba2 濃度增大，造成重金屬中毒。

誤食可溶性鋇鹽造成鋇中毒，可用5.0%的Na2SO4溶液洗胃。

【身邊的】（1）溶洞景觀

石灰?guī)r的溶解：CaCO3（s） CO32－＋CO2 ＋H2O CaCO3＋CO2＋H2O

（2）珊瑚的形成Ca2＋＋2HCO3－ Zn2＋(aq)＋S2－(aq) Ksp（ZnS）＝1.6×10－24mol2/L2

CuS（s） Zn2＋(aq)＋S2－(aq)

＋

平衡右移 Cu2＋(aq)

CuS（s）

沉淀轉(zhuǎn)化：由一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一難溶物的過程。

實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。一般為溶解小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解更小的沉淀，溶解差距越大，沉淀轉(zhuǎn)化的趨勢越大。

思考：可以用FeS 、MnS等難溶物除去工業(yè)廢水中的重金屬離子Hg2＋、 Pb2＋、Cu2＋等，原因是什么？

（解答：由于相同條件下FeS 、MnS的Ksp遠遠大于HgS、PbS、CuS的Ksp。）

【追根尋源】：水垢中的Mg(OH)2是怎樣產(chǎn)生的？

天然硬水的成分：Ca2＋ 、HCO3－、Mg2＋ 等

加熱煮沸時發(fā)生的反應(yīng)是：Ca（HCO3）2＝ CaCO3↓＋CO2↑＋H2O

Mg（HCO3）2＝ MgCO3↓＋CO2↑＋H2O

難溶的MgCO3在水溶液中存在的沉淀溶解平衡：

MgCO3 HCO3－＋OH－

Mg(OH)2 Ksp[Fe(OH)3 ]=1.1×10－36 （mol.L－1）4

Ksp[Fe(OH)2]=1.64×10－14 （mol.L－1）3

（提示：當某離子濃度小于10－5 mol.L－1時可以認為該離子沉淀完全了）

解析：Fe3 沉淀完全時，其濃度為1×10－5 mol.L－1，根據(jù) Ksp[Fe(OH)3 ]可算出溶液中[OH－]，求出此時pH，再通過 Ksp[Fe(OH)2]求出Fe2 為0.050 mol.L－1時，OH－ 的最大濃度，換算出pH即可求出滿足要求的pH。

答案：Fe3 沉淀完全時，[Fe3 ]為1×10－5 mol.L－1，則Fe3 沉淀完全時所需的[OH－] 為：

[OH－]={ Ksp[Fe(OH)3 ]/ [Fe3 ]}1/3

=（1.1×10－36 / 1×10－5）1/3 mol.L－1

=4.8×10－11 mol.L－1

pH = 14－pH[OH－] =14－10.3 = 3.7

Fe2 開始沉淀時所需 [OH－] 為：

[OH－] ={ Ksp[Fe(OH)2]/ [Fe2 ]}1/2

=（1.64×10－14 / 0.050）1/2 mol.L－1

=5.7×10－7 mol.L－1

pH = 14－pH[OH－] =14－6.2 = 7.8

因此，溶液的pH控制在3.7－7.8之間，可使Fe3 沉淀完全而Fe2 不沉淀。

點評：本題靈活考查溶度積和pH的綜合運算。

例2. 根據(jù)Mg(OH)2溶度積Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10－11計算：

（1）Mg(OH)2飽和溶液中的[OH－] 和[Mg2 ] ，并換算出Mg(OH)2的濃度。

（2）換算Mg(OH)2在0.010 mol.L－1 NaOH 溶液中的最大濃度。

（3）換算Mg(OH)2在0.010 mol.L－1 MgCl2 溶液中的最大濃度。

解析：根據(jù)各物質(zhì)的Ksp，即可算出各離子的濃度，并進一步求出溶質(zhì)的濃度。

因Mg(OH)2的溶解度很小，溶液中[OH－]主要是NaOH 提供的，由[OH－] 和Ksp可求[Mg2 ]，并進一步換算出Mg(OH)2的濃度。

MgCl2 的濃度近似等于溶液中[Mg2 ]，再結(jié)合Ksp求出[OH－]，最后換算出Mg(OH)2的濃度。

答案：⑴ Mg(OH)2 （s） 由Ksp[Mg(OH)2]= [Mg2 ][OH－]2，且[OH－]=2 [Mg2 ]得：

4 [Mg2 ]3= Ksp[Mg(OH)2]

則：[Mg2 ]= {Ksp[Mg(OH)2]/4}1/3 =（1.2×10－11/4）1/3 mol.L－1 = 1.44×10－4 mol.L－1

Mg(OH)2飽和溶液中：[Mg2 ]=1.44×10－4 mol.L－1

[OH－]=2 [Mg2 ] =2.88×10－4 mol.L－1

c[Mg(OH)2]= [Mg2 ]=1.44×10－4 mol.L－1

（2）通過溶液的[Mg2 ]可以換算出Mg(OH)2 在0.010 mol.L－1 的NaOH溶液中的最大濃度：[OH－]= 0.010 2 [Mg2 ] ≈ 0.010 mol.L－1

c[Mg(OH)2]= [Mg2 ]= Ksp[Mg(OH)2] / [OH－]2

= 1.2×10－11/0.0102 mol.L－1 = 1.2×10－7 mol.L－1

（3）通過溶液中[OH－] 可以換算出Mg(OH)2 在0.010 mol.L－1 的MgCl2 溶液中的最大濃度。已知[Mg2 ] ≈0.010 mol.L－1 ，則

[OH－]={ Ksp[Mg(OH)2] /[Mg2 ] }1/2

=（1.2×10－11/0.010）1/2 mol.L－1

=3.5×10－5 mol.L－1

c[Mg(OH)2]= 1/2[OH－] = 1.75×10－5 mol.L－1

點評：本題考查溶度積的概念理解。

例3. 已知Ksp（AgCl）=1.8×10－10mol2.L－2 ，將0.001 mol.L－1 的NaCl溶液 和0.001 mol.L－1 的AgNO3溶液等體積混合，是否有AgCl沉淀生成？

解析：兩溶液等體積混合后，Ag 和Cl－ 的濃度都等于原來濃度的1/2：

[ Ag ]=[Cl－]=1/2 ×0.001= 0.0005 mol.L－1

在混合溶液中，Q=[ Ag ]。[Cl－]=（ 0.0005 mol.L－1 ） 2

= 2.5×10－7mol2.L－2

已知AgCl 的Ksp=1.8×10－10mol2.L－2 ，因為Q>Ksp ，所以有AgCl沉淀生成。

答案：有AgCl沉淀生成。

點評：本題考查溶度積的直接運算。

例4 . 如果BaCO 3 沉淀中尚有0.010 mol BaSO4 ，在1.0L此份沉淀的飽和溶液中加入多少摩爾Na2CO 3才能使0.010 mol BaSO4 完全轉(zhuǎn)化為BaCO 3？

解析：設(shè)需要Na2CO 3的物質(zhì)的量為X

Ksp（BaCO 3）=5.1×10－9mol2.L－2 Ksp（BaSO4）=1.1×10－10mol2.L－2

BaSO4 CO32－= BaCO 3 SO42－

平衡濃度/ mol.L－1： x－0.010 0.010

K= [SO42－]/ [CO32－]

=[SO42－]/ [CO32－] ×[Ba2 ]/[Ba2 ]

= Ksp（BaSO4）/ Ksp（BaCO 3）

= 1.1×10－10/5.1×10－9

= 2.16×10－2

0.010 / ( x－0.010 )= 2.16×10－2

x= 0.47mol

答案：加入0.47 mol Na2CO 3 于該飽和溶液中便能實現(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化。

點評：平衡問題綜合考，本題涉及平衡問題的通常處理。

【模擬】

一. 選擇題

1. 已知在Ca3(PO4)2 的飽和溶液中，[Ca2 ]=2.0×10－6mol.L－1，[PO43－]=1.58×10－6mol.L－1，則Ca3(PO4)2 的Ksp為（）

A. 2.0×10－29mol.L－5 B. 3.2×10－12mol5.L－5

C. 6.3×10－18mol5.L－5 D. 5.1×10－27mol5.L－5

2. 已知Mg(OH)2的溶度積Ksp = 1.8×10－11mol3.L－3，則其飽和溶液中的pH為（ ）

A. 3.48 B. 3.78 C. 10.52 D. 10.22

3. 向AgCl飽和溶液中加水，下列敘述正確的是（ 高中地理 ）

A. AgCl 的溶解度增大 B. AgCl 的溶解度、Ksp均不變

C. AgCl 的Ksp 增大 D. AgCl 的溶解度、Ksp增大

4. AgCl 和Ag2CrO4 的溶度積分別為1.8×10－10mol2?L－2和2.0×10－12mol3?L－3，若用難溶鹽在溶液中的濃度來表示其溶解度，則下面的敘述中正確的是（）

A. AgCl 和Ag2CrO4 的溶解度相等

B. 由Ksp 的相對大小可以直接判斷出AgCl的溶解度大于 Ag2CrO4

C. 兩者類型不同，不能由Ksp 的大小直接判斷溶解能力的大小

D. 都是難溶鹽，溶解度無意義

5. 在下列溶液中，BaSO4 的溶解度最大的是（）

A. 1mol?L－1的H2SO4溶液 B. 2mol?L－1的H2SO4溶液

C. 純水 D. 0.1 mol?L－1的H2SO4溶液

6. 已知Sr3(PO4)2飽和溶液的濃度為1.0×10－6mol?L－1，則該化合物的溶度積常數(shù)為（ ）

A. 1.0×10－30mol5?L－5 B. 1.1×10－28mol5?L－5

C. 5.0×10－30mol5?L－5 D 1.0×10－12mol5?L－5

7. CaF2 的Ksp = 5.3×10－9mol3?L－3，在[F－]為3.0mol?L－1的溶液中Ca2 可能的最高濃度是（）

A. 1.8×10－9mol.L－1 B. 1.8×10－10mol?L－1

C. 5.9×10－10mol?L－1 D. 5.9×10－9mol?L－1

8. SrCO3 在下列物質(zhì)中溶解度最大的是（ ）

A. 0.10mol?L－1 CH3COOH溶液 B. 0.10mol?L－1SrSO4溶液

C. 純水 D. 1.0 mol?L－1 Na2CO3溶液

9. 下列敘述中，正確的是（ ）

A. 溶度積大的化合物溶解度肯定大

B. 向含有AgCl 固體的溶液中加入適量的水使AgCl 溶解又達到平衡時，AgCl的溶度積不變，其溶解度也不變

C. 將難溶電解質(zhì)放入純水中，溶解達平衡時，電解質(zhì)離子的濃度的乘積就是該物質(zhì)的溶度積

D. AgCl 水溶液的導(dǎo)電性很弱，所以AgCl 為弱電解質(zhì)

10. 下列說法中，正確的是（ ）

A. 兩種難溶鹽電解質(zhì)，其中Ksp 小的溶解度一定小

B. 溶液中存在兩種可以與同一沉淀劑生成沉淀的離子，則Ksp 小的一定先生成沉淀

C. 難溶鹽電解質(zhì)的Ksp 與溫度有關(guān)

D. 同離子效應(yīng)使難溶鹽電解質(zhì)的溶解度變小，也使Ksp 變小

二. 填空題

11. 已知Ksp （PbCrO4）=2.8×10－13mol2?L－2，Ksp （CaCrO4）=7.1×10－4mol2?L－2，向Pb2 、Ca2 的混合溶液（Pb2 、Ca2 的濃度均為0.10 mol?L－1）中滴加K2CrO4溶液，則出現(xiàn)沉淀的次序為_________________________.

12. 在CaCO3(Ksp =4.9×10－9mol2?L－2)、CaF2(Ksp =1.5×10－10mol3?L－3)、Ca3(PO4)2(Ksp =2.1×10－33mol5?L－5)這些物質(zhì)的飽和溶液中，Ca2 濃度由大到小的順序為___________________.

13. 向含有AgI的飽和溶液中：

（1）加入固體AgNO3，則[I－]___________。(填“變大”“變小”或“不變”下同)

（2）若改加更多的AgI，則[Ag ]將____________。

（3）若改加AgBr固體，則[I－]___________，而[Ag ]____________。

14. 判斷下列反應(yīng)的方向_____________。(用“左”或“右”表示)

Na2S Ag2CrO4?D Ag2S Na2CrO4

[已知：Ksp（Ag2CrO4）=1.2×10－12mol3?L－3

Ksp（Ag2S）=1.6×10－49mol3?L－3]

15. 混合溶液中NaCl和K2CrO4 的濃度均為0.010 mol?L－1，向其中逐滴加入AgNO3溶液時，先與Ag 生成沉淀的離子是_______________.

[已知：Ksp（AgCl）=1.8×10－10mol2?L－2

Ksp（Ag2CrO4）=2.0×10－12mol3?L－3]

14. 右

15. Cl－

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