化学鲁科版沉淀溶解平衡溶积及计算.pptx

第第3 3节节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡联想联想 质疑质疑（1）加热硬水）加热硬水Ca(HCO3)2和和Mg(HCO3)2会转化为会转化为CaCO3和和Mg(OH)2,你知道它们是怎样生成的吗？你知道它们是怎样生成的吗？（2）处理污水时，向其中加入）处理污水时，向其中加入FeS固体固体,以除去以除去Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，发生了那些化学反应？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。电解质难溶于水，但在水中也会建立一动态平衡。观察观察 思考思考取有取有PbI2沉淀的饱和溶液中上层清液，即沉淀的饱和溶液中上层清液，即PbI2的饱和溶液滴的饱和溶液滴加几滴加几滴KI溶液，观察现象。你能解释观察到的现象吗？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一、沉淀溶解平衡与溶度积第第1课时课时天马行空官方博客：http:/ =Pb2+I-2=7.110-9 mol3 L-31、沉淀溶解平衡：、沉淀溶解平衡：尽管尽管PbI2固体难溶于水，但仍有部分固体难溶于水，但仍有部分Pb2+和和I-离开固体表面进离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的入溶液，同时进入溶液的Pb2+和和I-又会在固体表面沉淀下来，又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，当这两个过程速率相等时，Pb2+和和I-的沉淀与的沉淀与PbI2固体的溶解固体的溶解达到平衡状态即达到达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态沉淀溶解平衡状态.PbI2固体在水中的沉固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：淀溶解平衡可表示为：PbI2(s)Pb2+2I-天马行空官方博客：http:/ 溶度积溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的量无关量无关.离子浓度的改变可使平衡发生移动离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积而不能改变溶度积.不同的难溶电解质在相同温度下不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同。不同。几种难熔电解质在几种难熔电解质在25时的溶解平衡和溶度积：时的溶解平衡和溶度积：AgCl(s)Ag+Cl-Ksp=Ag+Cl-=1.810-10mol2 L-2AgBr(s)Ag+Br-Ksp=Ag+Br-=5.010-13mol2 L-2AgI(s)Ag+I-Ksp=Ag+Br-=8.310-17mol2 L-2Mg(OH)2(s)Mg2+2OH-Ksp=Mg2+OH-2=5.610-12mol3 L-3相同类型的难溶电解质的相同类型的难溶电解质的Ksp越小，越小，溶解度越小，越难溶。溶解度越小，越难溶。如如:Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)Ksp(AgI)溶解度溶解度:AgCl)Ksp(AgBr)Ksp(AgI)4.4.有关计算有关计算(1).利用溶度积计算某种离子的浓度利用溶度积计算某种离子的浓度例例1:25时，时，Ksp(PbI2)=7.110-9 mol3 L-3求求PbI2的饱和溶液的饱和溶液中的中的Pb2+和和I-.练练1:25时，时，Ksp(AgBr)=5.010-10 mol2 L-2求求AgBr的饱和的饱和溶液中的溶液中的Ag+和和Br-.练练2:25时，时，Ksp(Mg(OH)2)=5.610-12mol3 L-3求求Mg(OH)2 的的饱和溶液中的饱和溶液中的Mg2+和和OH-.(2).(2).溶度积溶度积KspKsp与难溶电解质的与难溶电解质的溶解度溶解度的有关换算的有关换算例例3:25时时Ksp(AgIO3)=3.110-8 mol2 L-2、Ksp(Ag2CrO3)=1.110-12 mol3 L-3,比较比较AgIO3、Ag2CrO3的饱和溶液中溶解度的饱和溶液中溶解度的大小的大小.例例2:25时时Ksp(PbI2)=7.110-9 mol3 L-3求求PbI2的饱和溶液中的饱和溶液中PbI2的溶解度的溶解度.（溶解度溶解度s指指100g水中溶解溶质的克数或水中溶解溶质的克数或g/L）。）。练习练习1:25时，时，Ksp(Mg(OH)2)=5.610-12mol3 L-3求求Mg(OH)2 的饱和溶液中的溶解度的饱和溶液中的溶解度.练习练习2:25时时Ksp(Mg(OH)2)=5.610-12mol3 L-3、Ksp(AgCl)=1.810-10mol2 L-2,通过计算通过计算比较比较Mg(OH)2、AgCl的饱和溶液中溶的饱和溶液中溶解度的大小解度的大小.例例4:已知常温下，已知常温下，Mg(OH)2在水中的溶解度为在水中的溶解度为6.38 10-3g/L,求求Mg(OH)2饱和溶液中的溶度积饱和溶液中的溶度积Ksp。(2)求求Mg(OH)2饱和溶液中的饱和溶液中的pH和和OH-(3)求求Mg(OH)2在在0.001mol/L的的NaOH溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。(4)求求Mg(OH)2在在0.001mol/L的的MgCl2溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。作业作业1.25时，时，Ksp(Mg(OH)2)=5.610-12mol3 L-3求求Mg(OH)2 的饱的饱和溶液中的和溶液中的Mg2+和和OH-和和溶解度溶解度.2.25时时Ksp(Fe(OH)2)=4.910-17mol3 L-3，Ksp(Al(OH)3)=1.310-33mol4 L-4,比较比较Fe(OH)2、Al(OH)3饱和溶液中溶解度饱和溶液中溶解度的大小的大小.3.(1)已知常温下，已知常温下，AgI在水中的溶解度为在水中的溶解度为2.1 10-6g/L,求求AgI饱和溶液中的溶度积饱和溶液中的溶度积Ksp。(2)求求AgI在在0.001mol/L的的KI溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。(3)求求AgI在在0.001mol/L的的AgNO3溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。二、沉淀溶解平衡的应用二、沉淀溶解平衡的应用1 1、沉淀的溶解与生成、沉淀的溶解与生成离子的浓度商离子的浓度商Qc和离子积和离子积Ksp的关系：的关系：(1).当当 Qc Ksp时是过饱和溶液，时是过饱和溶液，离子生成沉淀离子生成沉淀即反应向生成即反应向生成沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。(2).当当 Qc=Ksp时是饱和溶液，已达到时是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。沉淀溶解平衡状态。(3).当当 Qc Ksp时是不饱和溶液，时是不饱和溶液，沉淀溶解沉淀溶解即反应向沉淀溶解即反应向沉淀溶解的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。（1 1）沉淀的溶解）沉淀的溶解第第2课时课时思考：为什么医学上常用思考：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂作为内服造影剂“钡餐钡餐”，而不，而不用用BaCO3作为内服造影剂作为内服造影剂“钡餐钡餐”?BaSO4 和和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：的沉淀溶解平衡分别为：BaSO4 Ba2+SO42-Ksp=1.110-10mol2 L-2 BaCO3 Ba2+CO32-Ksp=5.110-9mol2 L-2 由于人体内胃酸的酸性较强由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下，如果服下BaCO3,胃胃酸会与酸会与CO32-反应生成反应生成CO2和水，使和水，使CO32-离子浓度降低，使离子浓度降低，使Qc Ksp时，离子才能生成沉淀。时，离子才能生成沉淀。混合后：混合后：Ag+=2 10-3mol L-1,Cl-=2 10-3mol L-1 Qc=Ag+Cl-=2 10-3mol L-1 2 10-3mol L-1 =4.0 10-6mol2 L-2 1.810-10mol2 L-2 QcKsp,所以有所以有AgCl沉淀析出。沉淀析出。练习：将练习：将410-3mol L-1的的Pb(NO3)2溶液与溶液与410-3mol L-1的的KI溶液溶液等体积混合能否有沉淀析出？等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)=7.110-9mol3 L-3解：解：Qc=pb2+I-2=2 10-3mol L-1(2 10-3mol L-1)2 =810-9 Ksp(PbI2)所以有所以有PbI2沉淀析出。沉淀析出。例例2.在在1L含含1.010-3mol L-1 的的SO42-溶液中，注入溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知已知:Ksp(BaSO4)=410-10 mol2 L-2解：解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成生成BaSO4沉沉淀后，淀后，Ba2+过量，剩余的即过量，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，剩余的即因为，剩余的即SO42-=1.210-8mol/L1.010-5mol/L 所以，所以，SO42-已沉淀完全，即有效除去了已沉淀完全，即有效除去了SO42-。注意：注意：当剩余离子即平衡离子浓度当剩余离子即平衡离子浓度10-5mol/L时，认为离子时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。已沉淀完全或离子已有效除去。例例.用用5%的的Na2SO4溶液能否有效除去误食的溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2 L-2解：解：5%的的Na2SO4溶液中的溶液中的SO42-0.352mol/L,Ba2+=(1.110-10mol2 L-2)/(0.352mol/L)=2.910-10mol L-1 因为剩余的因为剩余的Ba2+Ksp 有沉淀析出有沉淀析出)3.将将10ml 410-4mol L-1的的MgSO4溶液与溶液与10ml 210-4mol L-1的的NaOH溶液溶液混合能否有混合能否有Mg(OH)2沉淀析出？沉淀析出？Ksp(Mg(OH)2)=5.610-12mol3 L-3（Qc=2 10-12mol3 L-3 Ksp(CuS),CuS的溶解的溶解度远小于度远小于ZnS的溶解度。的溶解度。当向当向ZnS沉淀上滴加沉淀上滴加CuSO4溶液时，溶液时，ZnS溶解产生的溶解产生的S2-与与 CuSO4溶液中的溶液中的Cu2+足以满足足以满足QcKsp(CuS)的条件，的条件S2-与与Cu2+结合产生结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。沉淀并建立沉淀溶解平衡。CuS沉淀的生成，沉淀的生成，使得使得S2-的浓度降低，导致的浓度降低，导致S2-与与Zn2+的的Qc Ksp(CuS),所以所以ZnS沉淀会转化为沉淀会转化为CuS沉淀沉淀练习练习:已知已知Ksp(MnS)=2.510-13 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2通通过计算说明过计算说明MnS沉淀中滴加沉淀中滴加0.01mol/L的的Pb(NO3)2溶液是否有溶液是否有PbS沉淀析出。沉淀析出。(2).ZnS沉淀为什么转化为沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算沉淀的定量计算 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等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。等重金属离子。Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2 Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2 Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2练习：写出练习：写出FeS(s)与废水中的与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程的反应离子方程式。式。FeS(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+用用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工作沉淀剂都能除去工业废水中的业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。等重金属离子。水垢中的水垢中的Mg(OH)Mg(OH)2 2是怎样生成的是怎样生成的?硬水硬水:是含有较多是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和和SO42-的水的水.加热时：加热时：Ca2+2HCO3-=CaCO3+CO2 +H2O Mg2+2HCO3-=MgCO3+CO2 +H2O MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2 为什么在水垢中镁主要以为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀沉淀形式存在，而形式存在，而不是以不是以MgCO3沉淀沉淀的形式存在？比较它们饱和时的形式存在？比较它们饱和时Mg2+的大小。的大小。MgCO3沉淀溶解平衡：沉淀溶解平衡：MgCO3(s)Mg2+CO32-CO32-水解平衡：水解平衡：CO32-+H2O HCO3-+OH-因为因为Qc Ksp(Mg(OH)2),所以有所以有Mg(OH)2沉淀析出。沉淀析出。即加热后，即加热后，MgCO3沉淀转化为沉淀转化为Mg(OH)2。因此硬水加热后的水垢的主要成分是因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和和Mg(OH)2而不是而不是CaCO3 和和MgCO3.洗涤水垢的方法：除出水垢中的洗涤水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和和Mg(OH)2用食醋，用食醋，CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2+H2O Mg(OH)2+2CH3COOH=(CH3COO)2Mg+2H2O1.在在1L溶液中，其中含有溶液中，其中含有0.0001mol的的NaCl和和0.01mol的的K2CrO4,逐滴逐滴加入加入AgNO3溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？Ksp(AgCl)=1.810-10mol2 L-2 Ksp(Ag2CrO4)=1.110-12 mol3 L-32.某某工业废水中含有中工业废水中含有中Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，常用等重金属离子，常用FeS(s)作作为沉淀剂除去废水中的为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。等重金属离子。(1).写出反应的离子方程式。写出反应的离子方程式。(2).若假设工业废水中含有中若假设工业废水中含有中Cu2+、Hg2+、Pb2+的浓度均为的浓度均为1.010-5 mol L-1，试通过计算加入，试通过计算加入FeS(s)有无有无CuS、HgS、PbS沉淀析出，若有沉淀沉淀析出，若有沉淀析出，沉淀析出的先后顺序怎样？析出，沉淀析出的先后顺序怎样？Ksp(FeS)=6.310-18mol2 L-2 Ksp(CuS)=1.310-36mol2 L-2 Ksp(HgS)=6.410-53mol2 L-2 Ksp(PbS)=3.410-28mol2 L-2 3.写出硬水中的写出硬水中的Ca2+、Mg2+、HCO32-在加热的条件下转化成为在加热的条件下转化成为CaCO3和和Mg(OH)2的化学方程式。的化学方程式。4.写出用食醋除出水垢的化学方程式。写出用食醋除出水垢的化学方程式。