难溶电解质的溶解平衡

【目标】
1．认识什么是沉淀溶解平衡及沉淀溶解平衡是如何建立的，知道哪些外界条件会影响沉淀溶解平衡。
2．认识溶度积的概念，初步学会利用溶度积计算溶液中各离子的浓度。
3．知道沉淀溶解平衡有哪些应用，会用沉淀溶解平衡原理解决有关化学问题（如沉淀转化、沉淀生成等）。
【重点、难点】
运用溶度积规则判断分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化及沉淀溶解平衡在生产生活的应用。
【教学过程】
[设问1]：对于平衡AgCl（s） Ag+ + Cl—,运用Ksp与溶液中的离子积Qc的关系分析：增加C(Ag+)或C(Cl—)，平衡为什么向生成沉淀的方向移动?
解析: Qc = C(Ag+) ?C(Cl—)
Qc ＞ Ksp时： 平衡向生成沉淀的方向移动——有沉淀生成
Qc = Ksp时： 平衡不移动
Qc ? Ksp时： 平衡向沉淀溶解的方向移动——沉淀溶解
增加C(Ag+)或C(Cl—)，平衡向生成沉淀的方向移动———同离子效应
三、沉淀溶解平衡的应用：
[引言]：沉淀溶解平衡作为一种动态的平衡，我们可以通过改变条件，控制其进行的方向，沉淀转为溶液中的离子，或者溶液中的离子转化为沉淀。
1、沉淀的生成：
[归纳1]：当溶液中Qc ＞ Ksp时，平衡向生成沉淀的方向移动——有沉淀生成，因而要使溶液中的某离子生成沉淀而除去，可增加能与之结合成更难溶物质的离子的浓度。
例1:　AgCl的Ksp=1.80×10-10,将0.001 mol/L NaCl和0.001 mol/LAgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl 沉淀生成?
解:　两溶液等体积混合后, Ag+ 和Cl—浓度都减小到原浓度的1/2.
c(Ag+)=c(Cl—)=1/2×0.001mol/L=0.005mol/L
在混合溶液中,则C(Ag+)?c(Cl-)=(0.005)2=2.5 ×10-5＞Ksp,
所以有AgCl 沉淀生成。
练习1：将足量BaCO3分别加入：① 30mL 水 ②10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液 ③50mL 0.01mol/L 氯化钡溶液 ④100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为： _____
2、沉淀的溶解
[归纳2]：根据溶度积原理,沉淀溶解的必要条件是溶液中离子积小于溶度积Ksp因此,创造一定条件,降低溶液中的离子浓度,使离子积小于其溶度积,就可使沉淀溶解.
1．生成难解离的物质使沉淀溶解
(1)金属氢氧化物沉淀的溶解
例如:Mg(OH)2(s) + 2HCl MgCl2 + 2 H2O
Mg(OH) 2氢氧化物中的OH-，加入HCl后生成H 2O，C(OH-)降低， Qc (Mg(OH) 2)＜Ksp (Mg(OH)2)，于是沉淀溶解。
(2)碳酸盐沉淀的溶解
例如:CaCO3(s) +2HCl CaCl2 + CO2↑+ H2O?
CaCO3的CO32-与酸生成难解离的HCO3-，甚至CO2气体，加入HCl后，H+与溶液中的CO32-反应生成难解离的HCO3-或CO2气体和水，使溶液中C(CO32-)降低，导致Qc (CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，故沉淀溶解。
(3)金属硫化物沉淀的溶解
例如:ZnS(s) + 2HCl ZnCl2 + H2S↑
在ZnS沉淀中加入HCl，由于H+与S2-结合生成HS-，再与H+结合生成H2S气体，使ZnS的Qc (ZnS)＜Ksp(ZnS)，沉淀溶解。
(4)PbSO4沉淀的溶解
例如:PbSO4(s) + 2 NH4Ac Pb(Ac)2↓+ (NH4)2SO4
在PbSO4沉淀中加入，能形成可溶性难解离的Pb(Ac)2，使溶液中C(Pb2+)降低，导致PbSO4的Qc (PbSO4)＜Ksp(PbSO4)，沉淀溶解。
(5)形成难解离的配离子
例如:AgCl(s) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl- ?
在AgCl沉淀加入氨水，由于Ag+可以和氨水中的NH3结合成难解离的配离子［Ag(NH3)2］+，使溶液中C(Ag+)降低，导致AgCl沉淀溶解。
2．利用氧化还原反应使沉淀溶解
例如:3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
HgS、CuS等Ksp值很小的金属硫化物就不能溶于盐酸。加入氧化剂，使某一离子发生氧化还原反应而降低其浓度, 导致金属硫化物沉淀溶解。。

例2、牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(固) 5Ca2++3PO43-+OH- 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是 已知Ca5(PO4)3F（固）的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。主动脉用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：
根据以上原理，请你提出一种其它促进矿化的方法：
解析：H++OH-=H2O，使平衡向脱矿方向移动
Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO43—(aq) + OH—(aq)
+
F— Ca5(PO4)3F(s)
5Ca2++3PO +F-=Ca5（PO4）3F↓ 加Ca2+（或加PO 等）
练习2:溶洞的形成：分析其形成原理。
3、沉淀的转化：
[归纳3]加入可与体系中某些离子发生反应生成更难溶电解质的离子，平衡会向溶解的方向移动，同时生成另一种溶解度更小的沉淀。
[沉淀转化的实质]：沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。
例3：将AgNO3溶液加入氯化钠溶液中，再依次加入溴化钠溶液、碘化钾溶液会出现不同颜色的沉淀，沉淀的颜色变化是 _ ____ → _ _ ___ → ____ _。出现这种颜色变化的原因是： _____
练习3：在工业废水处理过程中，用FeS等难溶物作为沉淀剂除去废水中的重金属离子（ Cu2+、Hg2+等）？
练习4：分析化学上将难溶强酸盐（如：BaSO4）转化为难溶弱酸盐（如：BaCO3）原理？
拓展：分级沉淀：
[归纳]溶液中有两种以上能与同种离子反应产生沉淀的离子时，最先析出的是溶解度较小的化合物，这就是分步沉淀，。
例4：在含有同浓度的I-和Cl-的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，为什么最先看到淡黄色AgI沉淀，至加到一定量AgNO3溶液后，才生成白色AgCl沉淀？
解析：这是因为AgI的溶度积比AgCl小得多，离子积最先达到溶度积而首先沉淀。
练习5: 在Cl-和CrO42-离子浓度都是0.100 mol?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-离子浓度是多少？。
解：查表可知，Ksp,AgCl=1.56×10-10
Ksp,Ag2CrO4=9.0×10-12
AgCl开始沉淀所需[Ag+]为
[Ag+]= = =1.56×10-9 (mol?L-1)
Ag2CrO4开始沉淀所需[Ag+]为
[Ag+]= = =9.5×10-6 (mol?L-1)
因此，首先满足溶度积的AgCl先沉淀。
当Ag2CrO4开始沉淀时，:[Ag+]=9.5×10-6 (mol?L-1)
此时，[Cl-]= = =1.64×10-5 (mol?L-1)
巩固提高:
练习6．在含AgCl固体的饱和溶液中，分别加入下列物质，对AgCl的溶解度有什么影响，并解释之。(1)盐酸 (2) AgNO3 (3)KNO3 (4) 氨水
解：(1) 加入盐酸，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。
(2) 加入AgNO3，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。
(3) 加入KNO3， 产生盐效应，AgCl的溶解度增大。
(4) 加入氨水，形成[Ag(NH3)2]Cl配合物，AgCl的溶解度增大
练习7．计算下列反应的平衡常数，并估计反应的方向。
（1）PbS + 2HAc Pb2+ + H2S + 2Ac-（已知Ksp,PbS=9.04×10-29，Ka,HAc=1.76×10-5）
（2）Cu2+ + H2S CuS（S） + 2H+（已知Ksp,CuS=1.27×10-36，H2S的K1=9.1×10-8，K2=1.1×10-12）
解：(1)反应 PbS + 2HAc Pb2++H2S+2Ac-
K= =
= = =2.8×10-19
因为K很小，所以反应逆向进行的程度较大。
(2) 反应 Cu2+ + H2S CuS + 2H+
K= =
= = =7.88×1014
因为K很大，所以反应正向进行的程度较大。
练习8．AgI沉淀用(NH4)2S溶液处理使之转化为Ag2S沉淀，该转化反应的平衡常数是多少？若在1.0L(NH4)2S溶液中转化0.010molAgI，(NH4)2S溶液的最初浓度是多少？（Ksp,AgI=8.51×10-17；Ksp,Ag2S=6.69×10-50）
解：转化反应如下 ： 2AgI + S2- Ag2S + 2I-
转化0.10 mol AgI后，溶液I-浓度为：[I-]=0.010/1=0.010 (mol?L-1)
K= = = = =1.08×1017
根据平衡常数K值可求出S2-平衡浓度:
K= = =1.08×1017
[S2-]=9.2×10-20 mol?L-1

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