《鲁科版选修《化学反应原理》第三章沉淀溶解平衡、溶度积及计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鲁科版选修《化学反应原理》第三章沉淀溶解平衡、溶度积及计算（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节 沉淀溶解平衡 联想质疑（1）加热硬水Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2会转化为CaCO3和 Mg(OH)2,你知道它们是怎样生成的吗？（2）处理污水时，向其中加入FeS固体,以除去Cu2+、Hg2+、 Pb2+等重金属离子，发生了那些化学反应？CaCO3、FeS、Mg(OH)2等碱和盐是难溶电解质，尽管难溶 电解质难溶于水，但在水中也会建立一动态平衡。观察思考取有PbI2沉淀的饱和溶液中上层清液，即PbI2的饱和溶液滴 加几滴KI溶液，观察现象。你能解释观察到的现象吗？一、沉淀溶解平衡与溶度积第1课时2、溶度积常数或溶度积(Ksp )：难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，离子浓
2、度保 持不变（或一定）。其离子浓度的方次的乘积为一个常数 这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积，用Ksp表示。PbI2(s) Pb2+ + 2I- 25时， Ksp = Pb2+I-2 = 7.110-9 mol3L-31、沉淀溶解平衡：尽管PbI2固体难溶于水，但仍有部分Pb2+和I-离开固体表面进 入溶液，同时进入溶液的Pb2+和I-又会在固体表面沉淀下来， 当这两个过程速率相等时， Pb2+和I-的沉淀与PbI2固体的溶解 达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态.PbI2固体在水中的沉 淀溶解平衡可表示为：PbI2 (s) Pb2+ + 2I- 3、溶度积(Ksp )的性质溶度积(Ksp )
3、的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的 量无关.离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积. 不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同。几种难熔电解质在25时的溶解平衡和溶度积： AgCl(s) Ag+ + Cl- Ksp= Ag+Cl- = 1.810-10mol2L-2AgBr(s) Ag+ + Br- Ksp= Ag+Br- = 5.010-13mol2L-2AgI(s) Ag+ + I- Ksp= Ag+Br- = 8.310-17mol2L-2Mg(OH)2(s) Mg2+2OH- Ksp= Mg2+OH- 2 = 5.610-12mol3L-3相同类型的难溶电解质的Ksp越
4、小，溶解度越小，越难溶。如: Ksp (AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI)溶解度:AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI)4.有关计算(1).利用溶度积计算某种离子的浓度例1:25时， Ksp (PbI2)= 7.110-9 mol3L-3求PbI2的饱和溶液 中的Pb2+和I-.练1:25时， Ksp (AgBr)= 5.010-10 mol2L-2求AgBr的饱和 溶液中的Ag+和Br-.练2:25时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3求Mg(OH)2 的 饱和溶液中的Mg2+和OH-.(2).溶度积Ksp与难溶电解质的溶解度的有关
5、换算例3:25时Ksp (AgIO3)= 3.110-8 mol2L-2、 Ksp (Ag2CrO3)= 1.110-12 mol3L-3,比较AgIO3、 Ag2CrO3的饱和溶液中溶解度 的大小.例2:25时Ksp (PbI2)= 7.110-9 mol3L-3求PbI2的饱和溶液中 PbI2的溶解度.（溶解度s指100g水中溶解溶质的克数或g/L）。练习1:25时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3求Mg(OH)2 的饱和溶液中的溶解度.练习2:25时Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3 、 Ksp (AgCl)= 1.810-10mo
6、l2L-2,通过计算比较Mg(OH)2 、AgCl的饱和溶液中溶 解度的大小.例4:已知常温下，Mg(OH)2在水中的溶解度为6.38 10-3g/L, 求Mg(OH)2饱和溶液中的溶度积Ksp。(2)求Mg(OH)2饱和溶液中的pH和OH-(3)求Mg(OH)2在0.001mol/L的NaOH溶液中的溶解度。(4)求Mg(OH)2在0.001mol/L的MgCl2溶液中的溶解度。作业1.25时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3求Mg(OH)2 的饱 和溶液中的Mg2+和OH-和溶解度.2. 25时Ksp (Fe(OH)2)= 4.910-17mol3L-3， K
7、sp (Al(OH)3)= 1.310-33mol4L-4,比较Fe(OH)2、 Al(OH)3饱和溶液中溶解度 的大小.3.(1)已知常温下，AgI在水中的溶解度为2.1 10-6g/L,求AgI 饱和溶液中的溶度积Ksp。(2)求AgI在0.001mol/L的KI溶液中的溶解度。(3)求AgI在0.001mol/L的AgNO3溶液中的溶解度。二、沉淀溶解平衡的应用1、沉淀的溶解与生成离子的浓度商Qc和离子积Ksp的关系：(1).当 Qc Ksp时是过饱和溶液，离子生成沉淀即反应向生成 沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。(2).当 Qc = Ksp时是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。
8、(3).当 Qc Ksp时，离子才能生成沉淀。混合后：Ag+=2 10-3molL-1,Cl-= 2 10-3molL-1Qc=Ag+Cl-=2 10-3molL-1 2 10-3molL-1=4.0 10-6mol2L-2 1.810-10mol2L-2QcKsp,所以有AgCl沉淀析出。练习：将410-3molL-1的Pb(NO3)2溶液与410-3molL-1的KI溶 液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)= 7.110-9mol3L-3解：Qc=pb2+I-2 =2 10-3molL-1 ( 2 10-3molL-1)2=810-9 Ksp(PbI2) 所以有PbI2沉淀析出。
9、例2. 在1L含1.010-3molL-1 的SO42-溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)= 410-10 mol2L-2解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+过量，剩余的即Ba2+=0.01-0.001=0.009mol/L.SO42-=Ksp/Ba2+= 1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L)因为，剩余的即SO42-=1.210-8mol/LKsp 有沉淀析出)3.将10ml 410-4molL-1的MgSO4溶液与1
10、0ml 210-4molL-1的NaOH溶液混合能否有Mg(OH)2沉淀析出？Ksp(Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3 （Qc=2 10-12mol3L-3 Ksp(CuS),CuS的溶解 度远小于ZnS的溶解度。当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时， ZnS溶解产生的S2-与 CuSO4溶液中的Cu2+足以满足QcKsp(CuS)的条件， S2-与 Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。 CuS沉淀的生 成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的Qc Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀练习:已知Ksp(MnS)=2.510-13 Ksp(PbS
11、)=3.410-28mol2L-2通 过计算说明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有 PbS沉淀析出。(2).ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用 FeS(s)MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、 Pb2+等重金属离子。Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程 式。Fe
12、S(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+Cu2+ + MnS(s) = CuS(s)+Mn2+Cu2+ + H2S = CuS+2H+Cu2+ + S2- = CuS Cu2+ + HS- = CuS +H+用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水.加热时：
13、 Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3+CO2 + H2OMg2+ + 2HCO3- = MgCO3+CO2 + H2OMgCO3+ H2O = Mg(OH)2 +CO2 为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以 MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时Mg2+的大小。MgCO3沉淀溶解平衡：MgCO3(s) Mg2+ + CO32-CO32-水解平衡：CO32- + H2O HCO3- + OH-因为Qc Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。 即加热后，MgCO3沉淀转化为Mg(OH)2。因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2
14、而不是CaCO3 和MgCO3.洗涤水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2+H2O Mg(OH)2+2CH3COOH= =(CH3COO)2Mg+2H2O1.在1L溶液中，其中含有0.0001mol的NaCl和0.01mol的K2CrO4,逐滴 加入AgNO3溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？ Ksp(AgCl)=1.810-10mol2L-2 Ksp (Ag2CrO4)= 1.110-12 mol3L-32.某工业废水中含有中Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，常用FeS(s)作 为沉淀剂
15、除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。(1).写出反应的离子方程式。(2). 若假设工业废水中含有中Cu2+、Hg2+ 、Pb2+的浓度均为1.010-5 molL-1，试通过计算加入FeS(s)有无CuS、HgS、PbS沉淀析出，若有沉淀析 出，沉淀析出的先后顺序怎样？Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2 Ksp(CuS)= 1.310-36mol2L-2 Ksp (HgS)=6.410-53mol2L-2 Ksp(PbS)= 3.410-28mol2L-2 3.写出硬水中的Ca2+、Mg2+、HCO32-在加热的条件下转化成为CaCO3 和Mg(OH)2的化学方程式。4.写出用食醋除出水垢的化学方程式。
