鲁科版选修《化学反应原理》第三章沉淀溶解平衡、溶度

鲁科版选修《化学反应原理》第三章沉淀溶解平衡、溶度第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...

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=7.1×10-9mol3L-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)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-]=1.8×10-10mol2L-2AgBr(s)Ag++Br-Ksp=[Ag+][Br-]=5.0×10-13mol2L-2AgI(s)Ag++I-Ksp=[Ag+][Br-]=8.3×10-17mol2L-2Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-Ksp=[Mg2+][OH-]2=5.6×10-12mol3L-3相同类型的难溶电解质的Ksp越小，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)=7.1×10-9mol3L-3求PbI2的饱和溶液中的[Pb2+]和[I-].练1:25℃时，Ksp(AgBr)=5.0×10-10mol2L-2求AgBr的饱和溶液中的[Ag+]和[Br-].练2:25℃时，Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-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换算例3:25℃时Ksp(AgIO3)=3.1×10-8mol2L-2、Ksp(Ag2CrO3)=1.1×10-12mol3L-3,比较AgIO3、Ag2CrO3的饱和溶液中溶解度的大小.例2:25℃时Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-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)=5.6×10-12mol3L-3求Mg(OH)2的饱和溶液中的溶解度..练习2:25℃时Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3、Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-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。更多资源xiti123.taobao.com作业1.25℃时，Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-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)=4.9×10-17mol3L-3，Ksp(Al(OH)3)=1.3×10-33mol4L-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。(3).当QcKsp时，离子才能生成沉淀。混合后：[Ag+]=2×10-3molL-1,[Cl-]=2×10-3molL-1Qc=[Ag+][Cl-]=2×10-3molL-1×2×10-3molL-1=4.0×10-6mol2L-2>1.8×10-10mol2L-2Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀析出。练习：将4×10-3molL-1的Pb(NO3)2溶液与4×10-3molL-1的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3解：Qc=[pb2+][I-]2=2×10-3molL-1×(2×10-3molL-1)2=8×10-9>Ksp(PbI2)所以有PbI2沉淀析出。例2.在1L含1.0×10-3molL-1的SO42-溶液中，注入0.01molBaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=4×10-10mol2L-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+]=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L)因为，剩余的即[SO42-]=1.2×10-8mol/L<1.0×10-5mol/L所以，SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。注意：当剩余离子即平衡离子浓度≤10-5mol/L时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。例.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2L-2解：5%的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.352mol/L,[Ba2+]=(1.1×10-10mol2L-2)/(0.352mol/L)=2.9×10-10molL-1因为剩余的[Ba2+]<10-5mol/L所以有效除去了误食的Ba2+。作业：1.(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。(Ksp=8.1×10-17mol2L-2)(2)求AgI在0.001mol/L的KI溶液中的溶解度。(8.1×10-14molL-1)(3)求AgI在0.001mol/L的AgNO3溶液中的溶解度。8.1×10-14molL-12.将4×10-3molL-1的AgNO3溶液与2×10-4molL-1的NaCl溶液等体积混合能否有AgCl沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2(Qc=2×10-7mol2L-2>Ksp有沉淀析出)3.将10ml4×10-4molL-1的MgSO4溶液与10ml2×10-4molL-1的NaOH溶液混合能否有Mg(OH)2沉淀析出？Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3（Qc=2×10-12mol3L-3Ksp(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Qc>Ksp(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QcKsp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀练习:已知Ksp(MnS)=2.5×10-13Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-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)=6.3×10-18mol2•L-2Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2•L-2Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。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：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-+H2OHCO3-+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+H2OMg(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)=1.8×10-10mol2L-2Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12mol3L-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1.0×10-5molL-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)=6.3×10-18mol2L-2Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2L-2Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2L-2Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2L-23.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。

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