大學聯考化學第一輪複習必修第七單元的講義

第七單元第4講難溶電解質的溶解平衡

解讀與闡釋

考綱要求 權威解讀

1.瞭解難溶電解質的溶解平衡。

2．瞭解難溶電解質的沉澱轉化的本質。 本部分是新課標新增內容，是大學聯考的重點，常見的考查形式：①結合圖像考查溶解平衡的建立、溶度積常數在生產、科研、環保中的應用；②根據物質的溶度積常數判斷沉澱的溶解及轉化；③溶解平衡的影響因素。

梳理與整合

一、沉澱溶解平衡的建立

導學誘思

(1)0.1 molL－1的鹽酸與0.1 molL－1的AgNO3溶液等體積混合完全反應後溶液中含有的微粒有：__________________。

(2)下列方程式①AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)、②AgCl===Ag＋＋Cl－、③CH3COOH CH3COO－＋H＋各表示什麼意義？

答：________________________________________________________________________。

教材迴歸

1．AgCl溶解平衡的建立

在AgCl的溶液中存在下述兩個過程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脱離AgCl的表面而溶於水中；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面正、負離子的吸引，回到AgCl的表面而析出沉澱。在一定温度下當沉澱溶解和生成的速率相等時，得到AgCl的飽和溶液。

2．溶解平衡

固體溶質 溶液中的溶質

(1)v溶解____v沉澱，固體溶解。

(2)v溶解____v沉澱，溶解平衡。

(3)v溶解____v沉澱，析出固體。

二、溶度積

導學誘思

AgCl的Ksp＝1.80×10－10，將0.002 molL－1的NaCl和0.002 molL－1的AgNO3溶液等體積混合，是否有AgCl沉澱生成？答：____________________________________________。

教材迴歸

1．表達式

化學平衡均有平衡常數，所以沉澱溶解平衡也有平衡常數——溶度積，符號為______。對於沉澱溶解平衡MmAn(s) mMn＋(aq)＋nAm－(aq)，Ksp＝______。Ksp只受______影響。

2．Ksp的意義

反映了難溶電解質在水中的溶解能力。

(1)用溶度積直接比較時，物質的類型(如AB型、A2B型、AB2型等)必須相同。

(2)對於同類型物質Ksp數值越大，難溶電解質在水中的溶解能力越強。如由Ksp數值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI。

3．Ksp的應用

某難溶電解質的溶液中任一情況下有關離子濃度冪的乘積——離子積Qc與Ksp的關係：

Qc____Ksp，溶液過飽和，____沉澱析出，直至溶液達到新的平衡；

Qc＝______，溶液飽和，沉澱與溶解處於______狀態；

Qc____Ksp，溶液____飽和，____沉澱析出，若加入過量難溶電解質，難溶電解質溶解直到溶液______。

三、沉澱反應的應用

導學誘思

(1)在實驗室中怎樣除去NaCl溶液中的BaCl2?

答：________________________________________________________________________。

(2)怎樣除去AgI中的AgCl?

答：________________________________________________________________________。

教材迴歸

1．沉澱的生成

(1)調節pH法：如除去NH4Cl溶液中的FeCl3雜質，可首先加入氨水調節pH至7～8，離子方程式為：__________________________。

(2)加沉澱劑法：如用CO2－3沉澱Ca2＋，離子方程式為______________________。

2．沉澱的溶解

(1)酸溶解法：如CaCO3溶於鹽酸，離子方程式為____________________________。

如Cu(OH)2溶於稀硫酸，離子方程式為________________________________。

(2)鹽溶液溶解法：Mg(OH)2溶於NH4Cl溶液。

3．沉澱的轉化

(1)實質：______________的移動。

(2)特徵

①一般説來，溶解度小的沉澱轉化為溶解度______的沉澱容易實現。

②沉澱的溶解度差別______，越容易轉化。

例如：AgNO3――→NaCl______(白色沉澱)――→NaBr________(淡黃色沉澱)――→NaI______(黃色沉澱)――→Na2SAg2S(黑色沉澱)。

(3)應用

①鍋爐除垢

將CaSO4轉化為CaCO3，離子方程式為________________________________________。

②礦物轉化

CuSO4溶液遇ZnS(閃鋅礦)轉化為CuS(銅藍)的離子方程式為__________________________。

理解與深化

一、沉澱溶解平衡的影響因素

1．內因

難溶電解質本身的性質，這是決定因素。

2．外因

以AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH>0為例

外界條件 移動方向 平衡後

c(Ag＋) 平衡後

c(Cl－) Ksp

升高温度 正向 增大 增大 增大

加水稀釋 正向 不變 不變 不變

加入少量AgNO3 逆向 增大 減小 不變

通入HCl 逆向 減小 增大 不變

通入H2S 正向 減小 增大 不變

【例1】 (2011天津一中月考)已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH＜0，下列有關該平衡體系的説法正確的是( )。

A．升高温度，平衡逆向移動

B．溶液中c(Ca2＋)c2(OH－)恆為定值

C．向溶液中加入少量碳酸鈉粉末能增大鈣離子濃度

D．除去氯化鈉溶液中混有的少量鈣離子，可以向溶液中加入適量的氫氧化鈉溶液

二、溶度積有關計算及應用

1．判斷沉澱的生成、溶解及轉化

通過比較溶液中有關離子濃度冪的乘積——離子積Qc與Ksp的相對大小，可以判斷難溶電解質在給定條件下沉澱能否生成、溶解或轉化。

兩溶液混合是否會產生沉澱或同一溶液中可能會產生多種沉澱時，判斷產生沉澱先後順序問題，均可利用溶度積的計算公式或離子積與溶度積的關係加以判斷。

2．溶度積的計算

(1)已知溶度積求溶液中的某種離子的濃度，如Ksp＝a的飽和AgCl溶液中c(Ag＋)＝a。

(2)已知溶度積、溶液中某離子的濃度，求溶液中的另一種離子的濃度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 molL－1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體，達到平衡後c(Ag＋)＝10a molL－1。

【例2】 在25 ℃時，FeS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。下列有關説法中正確的是( )。

A．25 ℃時，CuS的溶解度大於ZnS的溶解度

B．25 ℃時，飽和CuS溶液中Cu2＋的濃度為1.3×10－36 molL－1

C．向物質的量濃度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉澱生成

D．除去某溶液中的Cu2＋，可以選用FeS作沉澱劑

實驗與探究

溶度積在實驗與生產中的應用

難溶電解質的溶解平衡是新課標的新增內容，由於在生產、生活、科研等領域應用較為廣泛，所以近幾年大學聯考中頻繁出現，常結合物質的分離提純等實驗知識進行考查。做題時，我們要牢牢抓住溶度積常數的意義，理清沉澱的生成、溶解、轉化之間的關係。

實驗典例

金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用這一性質，控制溶液的'pH，達到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度[S/(molL－1)]見下頁圖。

(1)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，應該控制溶液的pH為______(填序號)。

①pH＜1 ②pH＝4左右 ③pH＞6

難溶金屬氫氧化物的SpH圖

(2)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋雜質，__________(填“能”或“不能”)通過調節溶液pH的方法來除去。

(3)下表是一些難溶物的溶度積常數：

難(微)溶物 溶度積常數(Ksp)

BaSO4 1×10－10

BaCO3 2.6×10－9

CaSO4 7×10－5

CaCO3 5×10－9

工業中常將BaSO4轉化為BaCO3後，再將其製成各種可溶性的鋇鹽(如：BaCl2)。具體做法是用飽和的純鹼溶液浸泡BaSO4粉末，並不斷補充純鹼，最後BaSO4轉化為BaCO3。現有足量的BaSO4懸濁液，在該懸濁液中加純鹼粉末並不斷攪拌，為使SO2－4物質的量濃度達到0.01 molL－1以上，則溶液中CO2－3物質的量濃度應≥______ molL－1。

答案與解析

梳理與整合

一、

導學誘思

(1)H2O、H＋、OH－、Ag＋、Cl－、NO－3 (2)①AgCl的溶解平衡；②AgCl是強電解質，溶於水的AgCl完全電離；③CH3COOH的電離平衡

教材迴歸

2．(1)＞ (2)＝ (3)<

二、

導學誘思

c(Cl－)c(Ag＋)＝0.001 molL－1×0.001 molL－1＝10－6mol2L－2＞Ksp，有沉澱生成

教材迴歸

1．Ksp cm(Mn＋)cn(Am－) 温度

3．＞ 有 Ksp 平衡 < 未 無 飽和

三、

導學誘思

(1)向溶液中加入過量的Na2CO3充分反應過濾，向濾液中加適量鹽酸

(2)把混合物與飽和KI溶液混合，振盪靜置，溶度積大的AgCl就慢慢轉化為溶度積小的AgI

教材迴歸

1．(1)Fe3＋＋3NH3H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4

(2)CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓

2．(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑

Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O

(2)Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O

3．(1)沉澱溶解平衡

(2)更小 越大 AgCl AgBr AgI

(3)CaSO4(s)＋CO2－3(aq)===CaCO3(s)＋SO2－4(aq)

Cu2＋(aq)＋ZnS(s)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)

理解與深化

【例1】A 解析：Ksp＝c(Ca2＋)c2(OH－)是溶度積常數的表達式，溶度積常數隨温度變化而變化，B錯誤；C會生成CaCO3，使Ca2＋濃度減小，錯誤；加入氫氧化鈉溶液會使平衡左移，有Ca(OH)2沉澱生成，但Ca(OH)2的溶度積較大，要除去Ca2＋，應把Ca2＋轉化為更難溶的CaCO3，D錯誤。

【例2】D 解析：1 L水中溶解的CuS的質量為1.3×10－18×96 g，同理1 L水中溶解的ZnS的質量為1.3×10－12×97 g，所以CuS的溶解度小於ZnS的溶解度，A、B錯誤；FeS的Ksp大於ZnS，所以C選項應只有ZnS生成；D選項依據沉澱的轉化，溶度積大的FeS可以轉化為溶度積小的CuS。

實驗與探究

答案：(1)② (2)不能 (3)0.26

解析：(1)由圖像可知Fe3＋在pH約為2.5時，沉澱完全，而Cu2＋在pH約為5時，開始生成沉澱，所以控制溶液的pH為2.5～5時，Fe3＋沉澱完全，Cu2＋不生成沉澱；(2)因為Ni(OH)2、Co(OH)2的曲線很近，所以不能用調節溶液pH的方法來除雜。