学年人教版选修4 第3章第4节 难溶电解质的溶解平衡 教案.docx

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学年人教版选修4第3章第4节难溶电解质的溶解平衡教案

第4节难溶电解质的溶解平衡

教学目标

1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；

2.掌握沉淀溶解平衡有关计算

3.沉淀溶解平衡图像分析

教学重点

难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；沉淀溶解平衡有关计算；沉淀溶解平衡图像分析

教学难点

难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；沉淀溶解平衡有关计算；沉淀溶解平衡图像分析

教学过程

一、导入

大家都知道AgCl不溶于水，难道是一点都不溶吗？

通过今天的学习我们会有更深入了解。

使用建议说明：

我们知道，溶液中难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一。

但是这样的反应真的能进行到底吗？

以上的导入方法只是建议，可选择性采用。

二、知识讲解

考点1难溶电解质的沉淀溶解平衡

使用建议说明：

难溶电解质的沉淀溶解平衡同样为动态平衡，依然以之前我们学习过的平衡移动分析方法来解决溶液中离子与沉淀间的转化。

1、概念：

在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。

2、溶解平衡的建立：

固体溶质

溶液中的溶质。

3、影响沉淀溶解平衡的因素（以AgCl为例）：

AgCl（s）

Ag＋（aq）＋Cl－（aq）ΔH＞0

外界条件

移动方向

c（Ag＋）

Ksp

升高温度

正向

增大

增大

加入少量AgNO3

逆向

增大

不变

加入Na2S

正向

减小

不变

通入HCl

逆向

减小

不变

4、溶度积常数：

（1）表达式：

AmBn（s）

mAn＋（aq）＋nBm－（aq），Ksp＝cm（An＋）·cn（Bm－）。

（2）Ksp的意义：

Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，当化学式所表示的组成中阴阳离子个数比相同时，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越大。

（3）Ksp的影响因素：

Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀量和溶液中离子的浓度无关。

溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。

5、沉淀的生成：

（1）应用：

可利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。

例如：

①分离离子：

同一类型的难溶电解质，如AgCl、AgBr、AgI，溶度积小的物质先析出，溶度积大的物质后析出。

②控制溶液的pH来分离物质，如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO或Cu（OH）2等物质，将Fe3＋转化为Fe（OH）3而除去。

（2）方法：

方法

实　例

反应的离子方程式

调节pH法

用Cu（OH）2、CuO等除去CuCl2中的FeCl3

Fe3＋＋3H2O

Fe（OH）3＋3H＋

Cu（OH）2＋2H＋＝Cu2＋＋2H2O

沉淀剂法

以Na2S、H2S等作沉淀剂除去污水中的重金属离子

H2S＋Cu2＋＝CuS↓＋2H＋

6、沉淀的溶解：

（1）酸溶解法：

如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为：

CaCO3＋2H＋＝Ca2＋＋H2O＋CO2↑。

（2）盐溶解法：

如Mg（OH）2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为：

Mg（OH）2＋2NH＝Mg2＋＋2NH3·H2O。

（3）氧化还原溶解法：

如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。

（4）配位溶解法：

如AgCl溶于氨水，离子方程式为

AgCl＋2NH3·H2O===[Ag（NH3）2]＋＋Cl－＋2H2O。

7、沉淀的转化：

（1）实质：

沉淀溶解平衡的移动。

（2）特征：

①一般说来，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。

②沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。

例如：

AgNO3AgCl（白色沉淀）AgBr（淡黄色沉淀）AgI（黄色沉淀）Ag2S（黑色沉淀）

（3）应用：

①锅炉除垢：

将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为：

CaSO4＋CO＝CaCO3＋SO。

②矿物转化：

用饱和Na2CO3处理重晶石（BaSO4）制备可溶性钡盐的离子方程式为：

BaSO4＋CO＝BaCO3↓＋SO、BaCO3＋2H＋＝Ba2＋＋H2O＋CO2↑。

注意：

①利用生成沉淀的方法不可能将要除去的离子全部通过沉淀除去。

一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全。

②沉淀的转化过程中一般是溶解度大的易转化为溶解度小的，但在溶解度相差不大的情况下，溶解度小的也可以转化为溶解度大的，如BaSO4沉淀在饱和Na2CO3溶液中可以转化为BaCO3沉淀。

考点2Ksp的有关计算及其图像分析

使用建议说明：

Ksp只与温度有关，也只有达到平衡时候存在这样的常数，强调使用环境。

1、溶度积的计算：

（1）已知溶度积，求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c（Ag＋）＝mol/L。

（2）已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，

在0.1mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c（Ag＋）＝10amol·L－1。

2、图像分析：

（1）曲线上的任意一点，都代表指定温度下的饱和溶液，由对应的离子浓度可求Ksp。

（2）可通过比较、观察得出溶液是否达到饱和状态，是否有沉淀析出。

处于曲线上方的点表明溶液处于过饱和状态，一定会有沉淀析出，处于曲线下方的点，则表明溶液处于未饱和状态，不会有沉淀析出。

（3）从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。

（4）比较溶液的Qc与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。

①当Qc>Ksp时是过饱和溶液，反应向生成沉淀方向进行，直至达到沉淀溶解平衡状态（饱和为止）。

②当Qc=Ksp时是饱和溶液，达到沉淀溶解平衡状态。

③当Qc

（5）涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合液的体积。

三、例题精析

使用建议说明：

此处内容主要用于教师课堂的精讲，每个题目结合试题本身、答案和解析部分，教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。

例题1

化工生产中常用MnS做沉淀剂除去工业废水中的Cu2+：

Cu2+（aq）+MnS（s）＝CuS（s）+Mn2+（aq）下列有关叙述正确的是（）

①MnS的Ksp大于CuS的Ksp

②达到平衡时c（Mn2+）=c（Cu2+）

③溶液中加入少量Na2S固体后，溶液中c（Cu2+）、c（Mn2+）保持不变

④该反应平衡常数

A．①④B．②③

C．①②③D．②③④

【答案】A

【解析】由反应方程式和沉淀转化原理可知：

MnS的Ksp大，故①正确；达到平衡时，溶液中c（S2-）不变，有

≠

因此c（Mn2+）≠c（Cu2+），故②错误；温度不变，Ksp不变，c（S2-）增大，溶液中c（Cu2+）减小，c（Mn2+）减小，故③错误；

，故④正确。

例题2已知25℃时一些难溶物质的溶度积常数如下：

化学式

Zn（OH）2

ZnS

AgCl

Ag2S

MgCO3

Mg（OH）2

溶度积

5×10-17

2.5×10-22

1.8×10-10

6.3×10-50

6.8×10-6

1.8×10-11

根据上表数据，判断下列化学方程式不正确的是（）

A．2AgCl+Na2S=2NaCl＋Ag2S

B．MgCO3+H2O 

 Mg（OH）2+CO2↑

C．ZnS+2H2O=Zn（OH）2↓+H2S↑

D．Mg（HCO3）2+2Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+2CaCO3↓+2H2O

【答案】C

【解析】由表格判断AgCl的溶解度大于Ag2S的溶解度，故可以发生反应：

2AgCl+Na2S═2NaCl+Ag2S，即难溶物质转化为更难溶物质，故A正确；由表中的数据判断MgCO3的溶解度大于Mg（OH）2的溶解度，故可以发生反应：

MgCO3+H2O 

Mg（OH）2+CO2↑，即MgCO3沉淀转化为更难溶的Mg（OH）2，故B正确；由表中的数据判断Zn（OH）2的溶解度大于ZnS的溶解度，故可以发生反应Zn（OH）2+H2S=ZnS↓+2H2O，故C错误；据经验可知：

Mg（HCO3）2和Ca（OH）2的溶解度均分别大于Mg（OH）2和CaCO3的溶解度，故可以发生反应：

Mg（HCO3）2+2Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+2CaCO3↓+2H2O，故D正确。

例题3硫化汞（HgS）难溶于水，在自然界中呈红褐色，常用于油画颜料、印泥等。

某温度时，HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。

下列说法正确的是（）

A．向硫化汞的浊液中加入硫化钠溶液，硫化汞的Ksp减小

B．图中a点对应的是饱和溶液

C．向c点的溶液中加入0.1 mol•L-1Hg（NO3）2，则c（S2-）减小

D．升高温度可以实现c点到b点的转化

【答案】C

【解析】溶液的温度不变，则Ksp不变，故A错误；a点为不饱和溶液，故B错误；温度一定，则难溶物质的溶度积一定，汞离子浓度增大，则硫离子浓度减小，故C正确；升高温度，促进硫化汞的电离，所以汞离子和硫离子浓度都增大，故D错误。

例题4硫酸锶（SrSO4）在水中的沉淀溶解平衡曲线如下，下列说法正确的是（）

A．温度一定时，Ksp（SrSO4）随c（SO）的增大而减小

B．三个不同温度中，313K时Ksp（SrSO4）最大

C．283K时，图中a点对应的溶液是饱和溶液

D．283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液

【答案】B

【解析】沉淀溶解平衡中的溶度积常数只与温度有关，与浓度改变无关；溶解度随温度变化而变化，也随离子浓度改变；硫酸锶（SrSO4）在水中的沉淀溶解平衡曲线，纵轴是锶离子浓度的对数，横轴是硫酸根离子浓度的对数，图象分析采取定一议二的方法进行分析。

溶度积常数只与温度有关系，A不正确；由图象可知：

在相同条件下，温度越低，c（SO42-）•c（Sr2+）越大，Ksp（SrSO4）越大，B正确；图中a点没有在283K对于的曲线上，所以不是该稳定性的饱和溶液，C不正确；283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后会有晶体析出，还是属于饱和溶液，D错误，答案选B。

例题5盐泥是氯碱工业中的废渣，主要成分是镁的硅酸盐和碳酸盐（含少量铁、铝、钙的盐）。

实验室以盐泥为原料制取MgSO4·7H2O的实验过程如下：

已知：

①室温下Ksp[Mg（OH）2]＝6.0×10－12。

②在溶液中，Fe2＋、Fe3＋、Al3＋从开始沉淀到沉淀完全的pH范围依次为7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7。

③三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线如图所示。

（1）在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2以及煮沸的目的是_____________________。

（2）若室温下的溶液中Mg2＋的浓度为6.0mol·L－1，则溶液pH≥________才可能产生Mg（OH）2沉淀。

（3）由滤液Ⅰ到滤液Ⅱ需先加入NaClO调溶液pH约为5，再趁热过滤，则趁热过滤的目的是__________________，滤渣的主要成分是______________________。

（4）从滤液Ⅱ中获得MgSO4·7H2O晶体的实验步骤依次为①向滤液Ⅱ中加入______________；②过滤，得沉淀；③________________；④蒸发浓缩，降温结晶；⑤过滤、洗涤得产品。

（5）若获得的MgSO4·7H2O的质量为24.6g，则该盐泥中镁[以Mg（OH）2计]的百分含量约为________（MgSO4·7H2O的相对分子质量为246）。

【答案】

（1）提高Mg2＋的浸取率（其他合理答案均可）；

（2）8；

（3）温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底（或高温下CaSO4·2H2O溶解度小等合理答案均可）Al（OH）3、Fe（OH）3、CaSO4·2H2O；

（4）NaOH溶液　向沉淀中加足量稀硫酸（合理答案均可）；

（5）20.0%

【解析】

（1）加入H2SO4可以使Mg的硅酸盐或碳酸盐充分转化成Mg2＋。

（2）c（OH－）＝

mol·L－1＝10－6mol·L－1，所以pH＝8。

（3）加入NaClO，可以把Fe2＋氧化成Fe3＋，当pH大约为5时，Fe3＋、Al3＋转化成沉淀；根据溶解度曲线，温度高时，CaSO4·2H2O的溶解度更小，所以滤渣的主要成分为Al（OH）3、Fe（OH）3和CaSO4·2H2O。

（4）使Mg2＋转化成MgSO4·7H2O的步骤为①加入NaOH溶液。

②过滤得Mg（OH）2沉淀。

③加入稀H2SO4。

④蒸发浓缩、降温结晶、过滤得产品。

（5）根据镁元素守恒得

×100%＝20%

四、课堂运用

使用建议说明：

在对课堂知识讲解完，把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后，再用练习马上进行课堂检测，根据学生情况建议分3个难度层次：

易，中，难。

基础题

1、已知CuSO4溶液分别与Na2CO3溶液、Na2S溶液的反应情况如下：

（1）CuSO4 +Na2CO3  主要：

Cu2+ +CO32─ +H2O=Cu（OH）2 ↓+CO 2 ↑

次要：

Cu2+ +CO32─  =CuCO3 ↓

（2）CuSO4 +Na2S  主要：

Cu2+ +S2─  =CuS↓ 

次要：

Cu2+ +S2─ +2H2O=Cu（OH） 2 ↓+H2S↑

则下列几种物质的溶解度大小的比较中，正确的是（）

A．Cu（OH） 2 >CuCO3 >CuS             B．CuS>Cu（OH） 2 >CuCO3

C．Cu（OH） 2 

2、已知：

25°C时，KSP[Mg（OH）2]=5.61×10 —12，KSP[MgF2]=7.42×10 —11。

下列说法正确的是（   ） 

A．25°C时，饱和Mg（OH）2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c（Mg2+）大

B．25°C时，在Mg（OH）2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c（Mg2+）增大

C．25°C时，Mg（OH）2固体在20ml0.01mol·L－1氨水中的KSP比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的KSP小

D．25°C时，在Mg（OH）2的悬浊液加入NaF溶液后，Mg（OH）2不可能转化成为MgF2

【答案】

1、D；2、B

【解析】

1、反应的趋势一般都是向生成更难溶的方向进行，所以根据方程式可判断，物质的溶解度大小顺序为

CuS

2、氢氧化镁的溶度积常数小于氟化镁的，所以A不正确。

由于氯化铵溶于水，电离出NH 4 ＋能结合溶液中OH －，促进氢氧化镁的溶解，B正确。

溶度积常数只与温度有关系，C不正确。

只要溶液中c（Mg 2 ＋）·c 2（OH －）＞K SP[MgF 2]，就会有氟化镁沉淀析出，D不正确。

巩固题

3、元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）4−（绿色）、Cr2O72−（橙红色）、CrO42−（黄色）等形式存在，Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：

在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl−，利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。

当溶液中Cl−恰好沉淀完全（浓度等于1.0×10−5mol·L−1）时，溶液中c（Ag+）为_______mol·L−1，此时溶液中c（CrO42−）等于__________mol·L−1。

（已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10−12和2.0×10−10）。

4、溴酸银（AgBrO3）溶解度随温度变化曲线如图所示，下列说法错误的是（）

A．溴酸银的溶解是放热过程B．温度升高时溴酸银溶解速度加快

C．60℃时溴酸银的Ksp约等于

D．若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯

5、已知Ksp（AgCl）=1.56×10-10，Ksp（AgBr）=7.7×10-13，Ksp（Ag2Cr2O4）=9.0×10-12，某溶液中含有C1-，Br-和CrO42-，浓度均为0.010mo1·L-1，向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为（）

A．C1-、Br-、CrO42-B．CrO42-、Br-、C1-

C．Br-、C1-、CrO42-D．Br-、CrO42-、C1-

6、已知25℃时，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向100mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400mL0.01mol·L－1Na2SO4溶液，下列叙述正确的是（　　）

A．溶液中析出CaSO4固体沉淀，最终溶液中c（SO）比原来的大

B．溶液中无沉淀析出，溶液中c（Ca2＋）、c（SO）都变小

C．溶液中析出CaSO4固体沉淀，溶液中c（Ca2＋）、c（SO）都变小

D．溶液中无沉淀析出，但最终溶液中c（SO）比原来的大

7、25℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数（Ksp）分别为Ksp（FeS）＝6.3×10－18；Ksp（CuS）＝1.3×10－36；Ksp（ZnS）＝1.6×10－24。

下列关于常温时的有关叙述正确的是（　　）

A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大

B．将足量的ZnSO4晶体加入到0.1mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23mol·L－1

C．除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂

D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c（Fe2＋）变大、c（S2－）变小，但Ksp（FeS）变大

8、在Cl－和CrO离子浓度都是0.100mol·L－1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液（忽略体积改变）时，问AgCl和Ag2CrO4哪一种先沉淀？

当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中Cl－离子浓度为___________（已知：

Ksp（AgCl）＝1.56×10－10，Ksp（Ag2CrO4）＝9.0×10－12）

【答案】

3、2.0×10-5；5×10-3；4、A；5、C；6、D；7、B；8、1.64×10-5mol·L－1

【解析】

3、当溶液中Cl−完全沉淀时，即c（Cl-）=1.0×10−5mol·L−1，根据溶度积常数Ksp（AgCl）=2.0×10−10，可得溶液中c（Ag+）=Ksp（AgCl）÷c（Cl-）=2.0×10−10÷（1.0×10−5mol·L−1）=2.0×10-mol·L−1；则此时溶液中c（CrO42−）=Ksp（Ag2CrO4）/c2（Ag+）=2.0×10−12÷（2.0×10-5mol·L−1）=5×10-3mol·L−1。

4、该图像只是给出溴酸银溶解度与温度的关系，无法判断其溶解过程的热效应，A错误；由于物质的溶解过程是吸热过程，温度升高溶解速率加快，B正确；60℃时溴酸银溶解度约为0.6g，n（AgBrO3）＝0.0025mol，c（Ag+）＝c（BrO3-）＝0.025mol·L-1，Ksp≈6.25×10-4,C正确；由于硝酸钾的溶解度随温度变化程度很大，而溴酸银溶解度随温度变化不大，可以用重结晶的方法提纯，D正确。

5、生成AgCl沉淀所需Ag+的浓度为：

c（Ag+）=

=

= 1.56×10-8mol·L-1

生成AgBr沉淀所需Ag+的浓度为：

c（Ag+）=

=

= 7.7×10-11mol·L-1

生成Ag2CrO4沉淀所需Ag+的浓度为：

c（Ag+）=

=3.0×10-5mol·L-1

根据计算可知，三种离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO42-，故C正确。

6、由图像可知Ksp（CaSO4）＝9.0×10－6，当加入400mL0.01mol·L－1Na2SO4溶液时，此时c（Ca2＋）＝＝6×10－4mol·L1，c（SO）＝

＝8.6×10－3mol·L－1，Qc＝5.16×10－6

7、由于Ksp（CuS）=1.3×10-36＜Ksp（ZnS）=1.6×10-24＜Ksp（FeS）=6.3×10-18，所以溶解度CuS＜ZnS＜FeS，故A错误；由于Ksp（CuS）=1.3×10-36＜Ksp（FeS）=6.3×10-18，硫化铜的溶解度小于硫化亚铁的，所以除去工业废水中含有的Cu2+，可采用FeS固体作为沉淀剂，故B正确；原硫化钠溶液中硫离子增大浓度为：

c（S2-）=0.1mol·L－1，所以锌离子最小浓度为：

c（Zn2+）=1.6×10-24/0.1mol·L－1=1.6×10-23mol·L-1，故C错误；向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c（Fe2+）变大、c（S2-）变小，温度不变，所以Ksp（FeS）不变，故D错误。

8、由题可知，Ksp（AgCl）=1.56×10-10，Ksp（Ag2CrO4）=9.0×10-12，AgCl开始沉淀所需c（Ag+）=1.56×10-9mol·L－1；Ag2CrO4开始沉淀所需为c（Ag+）=9.5×10-6mol·L－1因此，首先满足溶度积的AgCl先沉淀。

当Ag2CrO4开始沉淀时，c（Ag+）=9.5×10-6mol·L－1此时，c（Cl-）=1.64×10-5mol·L－1。

拔高题

9、金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。

难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度（S，mol·L-1）如图。

（1）pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是____________；

（2）若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该控制溶液的pH为____________；

A．＜1B．4左右C．＞6

（3）已知常温下一些难溶物的溶度积常数如表（单位：

mol2·L-2）。

某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，最适宜向此工业废水中加入过量的____________除去它们；

A．NaOHB．FeSC．Na2S

（4）如何除去CuCl2溶液中混有的少量Fe3+____________；

（5）已知Cu（OH）2的Ksp=2.2×10-10，若CuSO4溶液中c（Cu2+）=0.022mol/L。

在常温下，如果要成为Cu（OH）2沉淀，需要加入NaOH溶液调整溶液的pH应大于多少________________________。

10、已知在25℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，已知：

Ksp（AgX）＝1.8×10－10；Ksp（AgY）＝1.0×10－12；Ksp（AgZ）＝8.7×10－17

（1）根据以上信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度（用已被溶解的溶质的物质的量/1L溶液表示）

S（AgX）、S（AgY）、S（AgZ）的大小顺序为_________________________。

（2）若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则c（Y－）________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）在25℃时，若取0.188g的AgY（相对分子质量188）固体放入100mL水中（忽略溶液体积的变化），则溶液中Y－的物质的量浓度为__________________