《2010-2011學(xué)年高中化學(xué) 第一學(xué)期 第3章 第三節(jié) 典型例題及同步練習(xí) 魯科版選修4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2010-2011學(xué)年高中化學(xué) 第一學(xué)期 第3章 第三節(jié) 典型例題及同步練習(xí) 魯科版選修4（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2010-2011學(xué)年第一學(xué)期高二化學(xué)（選修4魯科版）期末復(fù)習(xí) 第3章 物質(zhì)在水溶液中的行為 第3節(jié) 沉淀溶解平衡 知識(shí)分析 導(dǎo)入：根據(jù)溶解度的不同可將物質(zhì)分為難溶、微溶、可溶、易溶。 CaCO3、FeS、Mg(OH)2等難溶電解質(zhì)在水溶液中以何種形式存在？ （一）沉淀溶解平衡與溶度積 實(shí)驗(yàn)：PbI2固體的溶解平衡 儀器與藥品：試管 膠頭滴管 PbI2固體 0.1mol/LKI溶液 操作：課本P94 試分析，黃色沉淀是什么物質(zhì)？它是怎樣產(chǎn)生的？ 結(jié)論與解釋：上層清液中有Pb2+，當(dāng)加入 KI時(shí)，

2、I－濃度增大，與Pb2+結(jié)合生成黃色PbI2沉淀。 Pb2+從何而來(lái)？ PbI2 (s) Pb2+（aq）＋2I－（aq），PbI2溶解電離以離子形式存在，離子結(jié)合成PbI2沉積在固體表面。當(dāng)溶解與沉積速度相等時(shí)達(dá)到平衡，得到飽和溶液。這種平衡狀態(tài)稱為沉淀溶解平衡。 1. 沉淀溶解平衡 定義：在一定條件下，難溶電解質(zhì)在水溶液中的溶解速率與離子在固體表面結(jié)合為沉淀的速率相等時(shí)，沉淀質(zhì)量和溶液中離子濃度保持不變的狀態(tài)稱為沉淀溶解平衡。 特征：動(dòng)、等、定、變 聯(lián)想質(zhì)疑：aA(g)＋ bB(g) cC(g)＋dD(g) 此可逆反應(yīng)在一定溫度下

3、存在平衡常數(shù)K，K=［C］c［D］d／［A］a［B］b ，在沉淀溶解反應(yīng)中，是否存在類似的常數(shù)關(guān)系？ PbI2 (s) Pb2+（aq）＋2I－（aq） K=［Pb2+］［I－］2／［PbI2］ ［PbI2］為常數(shù)，則Ksp＝K［PbI2］ Ksp=［Pb2+］［I－］2 2. 溶度積常數(shù) Ksp 定義：達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，難溶電解質(zhì)電離出的離子濃度的系數(shù)次方的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)或溶度積。 表達(dá)式：AmBn(s)mAn+（aq）＋nBm－（aq） Ksp＝［An+］m［Bm－］n 單位：

4、 意義：Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力 當(dāng)化學(xué)式所表示的組成中陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比相同時(shí)，Ksp越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。（不同時(shí)，不能用Ksp直接比較。需用達(dá)平衡時(shí)共同離子的濃度比較，濃度越大，溶解能力越強(qiáng)。） 思考：已知硫化亞鐵、硫化銅、硫化鋅的溶度積分別為3.710－19mol2/L2、8.510－45mol2/L2、1.210－23mol2/L2，向FeCl2、CuSO4、ZnSO4中滴加0.01 mol/LNa2S溶液時(shí)Fe2＋、Zn2、Cu2＋沉淀的先后順序是__Cu2＋、Zn2、Fe2＋_。 說(shuō)明：Ksp只與難溶電解質(zhì)自身性質(zhì)和溫度有關(guān)

5、，與沉淀的量和離子的濃度無(wú)關(guān)。 3. 影響平衡移動(dòng)的因素 （1）內(nèi)因：難溶電解質(zhì)自身的性質(zhì) （影響Ksp） （2）外因：勒夏特列原理 ①溫度：一般溫度越高，Ksp越大，平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。 ②濃度：加水稀釋，Ksp不變，平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。 ③同離子效應(yīng)：向平衡體系中加入含有相同離子的易溶電解質(zhì)，平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)。 思考：在有固態(tài)存在的飽和溶液中，存在如下平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)+2OH－(aq),向飽和溶液中分別加入固體CH3COONa 、NH4Cl時(shí)，固體Mg(OH)2的質(zhì)量有什么變化

6、？加入固體Mg(OH)2，溶液中Mg2＋、OH－的濃度有什么變化？ （解答：增大；減??；均不變。） （二）沉淀溶解平衡的應(yīng)用 1. 沉淀的溶解和生成 Q﹥Ksp 溶液中離子生成沉淀，直至沉淀溶解和離子生成沉淀達(dá)到平衡狀態(tài)Q＝Ksp 溶液中沉淀溶解和離子生成沉淀達(dá)到平衡狀態(tài)Q﹤Ksp 若體系中有足量的固體存在，固體溶解，直至達(dá)平衡狀態(tài)討論：1、BaCO3與鹽酸在溶液中是怎樣反應(yīng)的？ 2. BaCO3、BaSO4 均為難溶電解質(zhì)，醫(yī)學(xué)上用于X射線透視的內(nèi)服造影劑只能用BaSO4不能用BaCO3，其原因何在？ 平衡右移 ，完成

7、BaCO3與鹽酸的反應(yīng)。 胃酸中H＋濃度較大，溶解BaCO3，使Ba2+濃度增大，造成重金屬中毒。 誤食可溶性鋇鹽造成鋇中毒，可用5.0%的Na2SO4溶液洗胃。 【身邊的化學(xué)】（1）溶洞景觀 石灰?guī)r的溶解：CaCO3（s）Ca2＋(aq)＋CO32－(aq) CO32－＋CO2 ＋H2O2 HCO3－ 鐘乳石、石筍的形成：Ca2＋＋2HCO3－CaCO3＋CO2＋H2O （2）珊瑚的形成Ca2＋＋2HCO3－CaCO3＋CO2＋H2O 2. 沉淀的轉(zhuǎn)化 實(shí)驗(yàn)：ZnS轉(zhuǎn)化為CuS 儀

8、器與藥品： 試管 膠頭滴管0.1 mol/L ZnSO4、1 mol/LNa2S、0.1 mol/LCuSO4 實(shí)驗(yàn)步驟：課本P98 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：白色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色沉淀 結(jié)論與解釋：滴加Na2S溶液產(chǎn)生白色沉淀，滴加CuSO4溶液，沉淀變?yōu)楹谏? ZnS（s）Zn2＋(aq)＋S2－(aq) Ksp（ZnS）＝1.610－24mol2/L2 CuS（s）Cu2＋(aq)＋S2－(aq) Ksp（CuS）＝1.310－36mol2/L2 Ksp（ZnS）>>Ksp（CuS）, ZnS（s）Zn2＋(aq)＋

9、S2－(aq) ＋ 平衡右移 Cu2＋(aq) CuS（s） 沉淀轉(zhuǎn)化：由一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一難溶物的過(guò)程。 實(shí)質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般為溶解能力小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解能力更小的沉淀，溶解能力差距越大，沉淀轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)越大。 思考：可以用FeS 、MnS等難溶物除去工業(yè)廢水中的重金屬離子Hg2＋、 Pb2＋、Cu2＋等，原因是什么？ （解答：由于相同條件下FeS 、MnS的Ksp遠(yuǎn)

10、遠(yuǎn)大于HgS、PbS、CuS的Ksp。） 【追根尋源】：水垢中的Mg(OH)2是怎樣產(chǎn)生的？ 天然硬水的成分：Ca2＋ 、HCO3－、Mg2＋ 等 加熱煮沸時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是：Ca（HCO3）2＝ CaCO3↓＋CO2↑＋H2O Mg（HCO3）2＝ MgCO3↓＋CO2↑＋H2O 難溶的MgCO3在水溶液中存在的沉淀溶解平衡： MgCO3Mg2＋＋CO32－ ＋ 弱酸酸根的水解 H2OHCO3－＋OH－ Mg(OH)2

11、 Mg2＋＋2OH－ OH－濃度增大 Q﹥Ksp 生成Mg(OH)2沉淀。 水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2 。 【典型例題】 例1. 一溶液中含有Fe3+和Fe2+,它們的濃度都是0.050 mol.L－1 。如果要求Fe3+沉淀完全而Fe2+不生成沉淀Fe(OH)2,需控制pH為何范圍？已知： Ksp[Fe(OH)3 ]=1.110－36 （mol.L－1）4 Ksp[Fe(OH)2]=1.6410－14 （mol.L－1）3 （提示：當(dāng)某離子濃度小于10－5 mol.L－1時(shí)可以認(rèn)為該離子沉淀完全了） 解析：F

12、e3+沉淀完全時(shí)，其濃度為110－5 mol.L－1，根據(jù) Ksp[Fe(OH)3 ]可算出溶液中[OH－]，求出此時(shí)pH，再通過(guò) Ksp[Fe(OH)2]求出Fe2+為0.050 mol.L－1時(shí)，OH－ 的最大濃度，換算出pH即可求出滿足要求的pH。 答案：Fe3+沉淀完全時(shí)，[Fe3+]為110－5 mol.L－1，則Fe3+ 沉淀完全時(shí)所需的[OH－] 為： [OH－]={ Ksp[Fe(OH)3 ]/ [Fe3+]}1/3 =（1.110－36 / 110－5）1/3 mol.L－1 =4.810－11 mol.L－1

13、 pH = 14－pH[OH－] =14－10.3 = 3.7 Fe2+開始沉淀時(shí)所需 [OH－] 為： [OH－] ={ Ksp[Fe(OH)2]/ [Fe2+]}1/2 =（1.6410－14 / 0.050）1/2 mol.L－1 =5.710－7 mol.L－1 pH = 14－pH[OH－] =14－6.2 = 7.8 因此，溶液的pH控制在3.7－7.8之間，可使Fe3+沉淀完全而Fe2+不沉淀。 點(diǎn)評(píng)：本題靈活考查溶度積和pH的綜合運(yùn)算。 例2. 根據(jù)Mg(OH)2溶

14、度積Ksp[Mg(OH)2]=1.210－11計(jì)算： （1）Mg(OH)2飽和溶液中的[OH－] 和[Mg2+] ，并換算出Mg(OH)2的濃度。 （2）換算Mg(OH)2在0.010 mol.L－1 NaOH 溶液中的最大濃度。 （3）換算Mg(OH)2在0.010 mol.L－1 MgCl2 溶液中的最大濃度。 解析：根據(jù)各物質(zhì)的Ksp，即可算出各離子的濃度，并進(jìn)一步求出溶質(zhì)的濃度。 因Mg(OH)2的溶解度很小，溶液中[OH－]主要是NaOH 提供的，由[OH－] 和Ksp可求[Mg2+]，并進(jìn)一步換算出Mg(OH)2的濃度。

15、MgCl2 的濃度近似等于溶液中[Mg2+]，再結(jié)合Ksp求出[OH－]，最后換算出Mg(OH)2的濃度。 答案：⑴ Mg(OH)2 （s）Mg2+ (aq)+ 2OH－(aq) 由Ksp[Mg(OH)2]= [Mg2+][OH－]2，且[OH－]=2 [Mg2+]得： 4 [Mg2+]3= Ksp[Mg(OH)2] 則：[Mg2+]= {Ksp[Mg(OH)2]/4}1/3 =（1.210－11/4）1/3 mol.L－1 = 1.4410－4 mol.L－1 Mg(OH)2飽和溶液中：[Mg2+]=1.4410－4 mol.L－1

16、 [OH－]=2 [Mg2+] =2.8810－4 mol.L－1 c[Mg(OH)2]= [Mg2+]=1.4410－4 mol.L－1 （2）通過(guò)溶液的[Mg2+]可以換算出Mg(OH)2 在0.010 mol.L－1 的NaOH溶液中的最大濃度：[OH－]= 0.010+ 2 [Mg2+] ≈ 0.010 mol.L－1 c[Mg(OH)2]= [Mg2+]= Ksp[Mg(OH)2] / [OH－]2 = 1.210－11/0.0102 mol.L－1 = 1.210－7 mol.L－1 （3）通過(guò)溶液中[OH－] 可以換算出Mg(

17、OH)2 在0.010 mol.L－1 的MgCl2 溶液中的最大濃度。已知[Mg2+] ≈0.010 mol.L－1 ，則 [OH－]={ Ksp[Mg(OH)2] /[Mg2+] }1/2 =（1.210－11/0.010）1/2 mol.L－1 =3.510－5 mol.L－1 c[Mg(OH)2]= 1/2[OH－] = 1.7510－5 mol.L－1 點(diǎn)評(píng)：本題考查溶度積的概念理解。 例3. 已知Ksp（AgCl）=1.810－10mol2.L－2 ，將0.001 mol.L－1 的NaCl溶液 和0.001 mo

18、l.L－1 的AgNO3溶液等體積混合，是否有AgCl沉淀生成？ 解析：兩溶液等體積混合后，Ag+和Cl－ 的濃度都等于原來(lái)濃度的1/2： [ Ag+]=[Cl－]=1/2 0.001= 0.0005 mol.L－1 在混合溶液中，Q=[ Ag+]。[Cl－]=（ 0.0005 mol.L－1 ） 2 = 2.510－7mol2.L－2 已知AgCl 的Ksp=1.810－10mol2.L－2 ，因?yàn)镼>Ksp ，所以有AgCl沉淀生成。 答案：有AgCl沉淀生成。 點(diǎn)評(píng)：本題考查溶度積的直接運(yùn)算。 例4 .

19、 如果BaCO 3 沉淀中尚有0.010 mol BaSO4 ，在1.0L此份沉淀的飽和溶液中加入多少摩爾Na2CO 3才能使0.010 mol BaSO4 完全轉(zhuǎn)化為BaCO 3？ 解析：設(shè)需要Na2CO 3的物質(zhì)的量為X Ksp（BaCO 3）=5.110－9mol2.L－2 Ksp（BaSO4）=1.110－10mol2.L－2 BaSO4 +CO32－= BaCO 3 + SO42－ 平衡濃度/ mol.L－1： x－0.010 0.010 K= [SO42－]/ [CO32－] =[SO42－

20、]/ [CO32－] [Ba2+]/[Ba2+] = Ksp（BaSO4）/ Ksp（BaCO 3） = 1.110－10/5.110－9 = 2.1610－2 0.010 / ( x－0.010 )= 2.1610－2 x= 0.47mol 答案：加入0.47 mol Na2CO 3 于該飽和溶液中便能實(shí)現(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化。 點(diǎn)評(píng)：平衡問(wèn)題綜合考，本題涉及平衡問(wèn)題的通常處理方法。 【模擬試題】（答題時(shí)間：45分鐘） 一. 選擇題 1. 已知在Ca3(PO4)2 的飽和溶液中，[Ca2+]=2.010－6m

21、ol.L－1，[PO43－]=1.5810－6mol.L－1，則Ca3(PO4)2 的Ksp為（ ） A. 2.010－29mol.L－5 B. 3.210－12mol5.L－5 C. 6.310－18mol5.L－5 D. 5.110－27mol5.L－5 2. 已知Mg(OH)2的溶度積Ksp = 1.810－11mol3.L－3，則其飽和溶液中的pH為（ ） A. 3.48 B. 3.78 C. 10.52 D. 10.22 3. 向AgCl飽和溶液中加水，下列敘述正確的是（ ） A. AgCl

22、的溶解度增大 B. AgCl 的溶解度、Ksp均不變 C. AgCl 的Ksp 增大 D. AgCl 的溶解度、Ksp增大 4. AgCl 和Ag2CrO4 的溶度積分別為1.810－10mol2L－2和2.010－12mol3L－3，若用難溶鹽在溶液中的濃度來(lái)表示其溶解度，則下面的敘述中正確的是（ ） A. AgCl 和Ag2CrO4 的溶解度相等 B. 由Ksp 的相對(duì)大小可以直接判斷出AgCl的溶解度大于 Ag2CrO4 C. 兩者類型不同，不能由Ksp 的大小直接判斷溶解能力的大小 D. 都是難溶鹽，溶解度無(wú)意義

23、 5. 在下列溶液中，BaSO4 的溶解度最大的是（ ） A. 1molL－1的H2SO4溶液 B. 2molL－1的H2SO4溶液 C. 純水 D. 0.1 molL－1的H2SO4溶液 6. 已知Sr3(PO4)2飽和溶液的濃度為1.010－6molL－1，則該化合物的溶度積常數(shù)為（ ） A. 1.010－30mol5L－5 B. 1.110－28mol5L－5 C. 5.010－30mol5L－5 D 1.010－12mol5L－5 7. CaF2 的Ksp = 5.310－9mol3L－3，在

24、[F－]為3.0molL－1的溶液中Ca2+可能的最高濃度是（ ） A. 1.810－9mol.L－1 B. 1.810－10molL－1 C. 5.910－10molL－1 D. 5.910－9molL－1 8. SrCO3 在下列物質(zhì)中溶解度最大的是（ ） A. 0.10molL－1 CH3COOH溶液 B. 0.10molL－1SrSO4溶液 C. 純水 D. 1.0 molL－1 Na2CO3溶液 9. 下列敘述中，正確的是（ ） A. 溶度積大的化合物溶解度肯定大

25、 B. 向含有AgCl 固體的溶液中加入適量的水使AgCl 溶解又達(dá)到平衡時(shí)，AgCl的溶度積不變，其溶解度也不變 C. 將難溶電解質(zhì)放入純水中，溶解達(dá)平衡時(shí)，電解質(zhì)離子的濃度的乘積就是該物質(zhì)的溶度積 D. AgCl 水溶液的導(dǎo)電性很弱，所以AgCl 為弱電解質(zhì) 10. 下列說(shuō)法中，正確的是（ ） A. 兩種難溶鹽電解質(zhì)，其中Ksp 小的溶解度一定小 B. 溶液中存在兩種可以與同一沉淀劑生成沉淀的離子，則Ksp 小的一定先生成沉淀 C. 難溶鹽電解質(zhì)的Ksp 與溫度有關(guān) D. 同離子效應(yīng)使難溶鹽電解質(zhì)的溶解度變小，也使

26、Ksp 變小 二. 填空題 11. 已知Ksp （PbCrO4）=2.810－13mol2L－2，Ksp （CaCrO4）=7.110－4mol2L－2，向Pb2+、Ca2+的混合溶液（Pb2+、Ca2+的濃度均為0.10 molL－1）中滴加K2CrO4溶液，則出現(xiàn)沉淀的次序?yàn)開________________________. 12. 在CaCO3(Ksp =4.910－9mol2L－2)、CaF2(Ksp =1.510－10mol3L－3)、Ca3(PO4)2(Ksp =2.110－33mol5L－5)這些物質(zhì)的飽和溶液中，Ca2+濃度由大到小的順序?yàn)開__________

27、________. 13. 向含有AgI的飽和溶液中： （1）加入固體AgNO3，則[I－]___________。(填“變大”“變小”或“不變”下同) （2）若改加更多的AgI，則[Ag+]將____________。 （3）若改加AgBr固體，則[I－]___________，而[Ag+]____________。 14. 判斷下列反應(yīng)的方向_____________。(用“左”或“右”表示) Na2S + Ag2CrO4— Ag2S + Na2CrO4 [已知：Ksp（Ag2CrO4）=1.210－12mol3L－3

28、 Ksp（Ag2S）=1.610－49mol3L－3] 15. 混合溶液中NaCl和K2CrO4 的濃度均為0.010 molL－1，向其中逐滴加入AgNO3溶液時(shí)，先與Ag+生成沉淀的離子是_______________. [已知：Ksp（AgCl）=1.810－10mol2L－2 Ksp（Ag2CrO4）=2.010－12mol3L－3] 【試題答案】 一. 選擇題 1. A 2. C 3. B 4. C 5. C 6. B 7. C 8. A 9. B 10. C 二. 填空題 11. PbCrO4 CaCrO4 12. CaF2 CaCO3 Ca3(PO4)2 13. (1)變小 （2）不變 （3）變小、變大 14. 右 15. Cl－