新课标鲁科选修化学反应原理沉淀溶解平衡溶积及计算鲁科实用教案

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1、会计学1新课标鲁科选修化学反应新课标鲁科选修化学反应(huxu fnyng)原理沉淀溶解平衡溶积及计算鲁科原理沉淀溶解平衡溶积及计算鲁科第一页，共25页。2、溶度积常数或溶度积、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，离子浓度保持持(boch)不变（或一定）。其离子浓度的方次的乘积为不变（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。表示。 PbI2(s) Pb2+ + 2I- 25时，时， Ksp = Pb2+I-2

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-离开固体表面离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的进入溶液，同时进入溶液的Pb2+和和I-又会在固体表面沉淀下又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，来，当这两个过程速率相等时， Pb2+和和I-的沉淀与的沉淀与PbI2固体固体的溶解达到平衡状态即达到的溶解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固体在水固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：中的沉淀溶解平衡可表示为：PbI2 (s) Pb2+ + 2I- 第1页/共25

3、页第二页，共25页。3、溶度积、溶度积(Ksp )的性质的性质 溶度积溶度积(Ksp )的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的量无关的量无关(wgun).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,而不能而不能改变溶度积改变溶度积.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+B

4、r- = 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相同相同(xin tn)类型的难溶电解质的类型的难溶电解质的Ksp越小，溶解度越小，越难溶。越小，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)第2页/共25页第三页，共25页。4.4.有关有关(yugun)(yugun)计算计算(1).利用溶度积计

5、算利用溶度积计算(j sun)某种离子的浓度某种离子的浓度例例1:25时，时， Ksp (PbI2)= 7.110-9 mol3L-3求求PbI2的饱和溶的饱和溶液液(bo h rn y)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的饱和溶的饱和溶液中的液中的Ag+和和Br-.练练2:25时，时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3 L-3求求Mg(OH)2 的饱和的饱和溶液中的溶液中的Mg2+和和OH-.第3页/共25页第四页，共25页。(2).(2).溶度积溶度积KspKsp与难溶电解质的溶解度的

6、有关与难溶电解质的溶解度的有关(yugun)(yugun)换算换算例例3:25时时Ksp (AgIO3)= 3.110-8 mol2L-2、 Ksp (Ag2CrO3)= 1.110-12 mol3L-3,比较比较(bjio)AgIO3、 Ag2CrO3的饱和溶液中溶解的饱和溶液中溶解度的大小度的大小.例例2:25时时Ksp (PbI2)= 7.110-9 mol3L-3求求PbI2的饱和溶液中的饱和溶液中PbI2的的溶解溶解(rngji)度度.（溶解（溶解(rngji)度度s指指100g水中溶解水中溶解(rngji)溶质的克数溶质的克数或或g/L）。）。练习练习1:25时，时， Ksp (M

7、g(OH)2)= 5.610-12mol3 L-3求求Mg(OH)2 的饱的饱和溶液中的溶解度和溶液中的溶解度.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的饱和溶液中溶解度的大小的饱和溶液中溶解度的大小.第4页/共25页第五页，共25页。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饱和溶液饱和溶液(bo h rn y)中的溶度积中的溶度积Ksp。(2)求求Mg(OH

8、)2饱和溶液饱和溶液(bo h rn y)中的中的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。第5页/共25页第六页，共25页。作业作业(zuy)1.25时，时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3求求Mg(OH)2 的饱和溶液的饱和溶液(bo h rn y)中的中的Mg2+和和OH-和溶解度和溶解度.2. 25时时Ksp (Fe(OH)2)= 4.910-17mol3L-3， Ksp (Al(OH)3)= 1.3

9、10-33mol4L-4,比较比较Fe(OH)2、 Al(OH)3饱和溶液饱和溶液(bo h rn y)中溶解度的大小中溶解度的大小.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饱和溶液饱和溶液(bo h rn y)中的溶度积中的溶度积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。第6页/共25页第七页，共25页。二、沉淀溶解平衡二、沉淀溶解平衡(pnghng)的应用的应用1 1、沉淀的溶解、沉淀的溶解(r

10、ngji)(rngji)与生成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，离子生成沉淀即反时是过饱和溶液，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）应向生成沉淀方向进行，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(d do)沉淀沉淀溶解平衡状态。溶解平衡状态。(3).当当 Qc Ksp时是不饱和溶液，沉淀溶解即反应向时是不饱和溶液，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）。沉淀溶解的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。 以上规则称为

11、溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两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，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。转化。（1 1）沉淀的溶解）沉淀的溶解第第2课时课时第7页/共25页第八页，共25页。思考：为什么医学上常用思考：为什么医学上常用(chn yn)BaSO4作为内服造影剂作为内服造影剂“钡餐钡餐”，而不用而不用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：

12、 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，如果(rgu)服下服下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，离子时，离子(lz)才能生成沉淀。才能生成沉淀。混合后：混合后：Ag+=2 10-3molL-1,Cl-= 2 10-3molL-1 Qc=Ag+Cl-=2 10-3molL-1 2 10-3molL-1

13、=4.0 10-6mol2L-2 1.810-10mol2L-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。第10页/共25页第十一页，共25页。例例2. 在在1L含含1.010-3molL-1 的的SO

14、42-溶液中，注入溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效溶液（假设溶液体积不变）能否有效(yuxio)除去除去SO42-?已知已知:Ksp(BaSO4)= 410-10 mol2L-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/L1.010-5

15、mol/L 所以所以(suy)， 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：当剩余离子注意：当剩余离子(lz)即平衡离子即平衡离子(lz)浓度浓度10-5mol/L时，认为离时，认为离子子(lz)已沉淀完全或离子已沉淀完全或离子(lz)已有效除去。已有效除去。第11页/共25页第十二页，共25页。例例. 用用5%的的Na2SO4溶液溶液(rngy)能否有效除去误食的能否有效除去误食的Ba2+?已知已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2L-2解：解：5% 的的Na2SO4溶液中的溶液中的SO42-0.352mol/L, Ba2+=(1.110-10

16、mol2L-2)/ (0.352mol/L) =2.910-10molL-1 因为剩余因为剩余(shngy)的的Ba2+Ksp 有沉淀析出有沉淀析出)3.将将10ml 410-4molL-1的的MgSO4溶液与溶液与10ml 210-4molL-1的的NaOH溶液混合能否有溶液混合能否有Mg(OH)2沉淀析出？沉淀析出？ Ksp(Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3 （Qc=2 10-12mol3L-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

17、 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+结结合产生合产生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，使得沉淀的生成，使得S2-的浓的浓度降低，导致度降低，导致S2-与与Zn2+的的Qc Ksp(CuS),所以所以ZnS沉淀会转化沉淀会转化为为CuS沉淀沉淀练习练习:已知已知Ksp(MnS)=2.510-13 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2通过通过计算说明计算说明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).Zn

18、S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第19页/共25页第二十页，共25页。 利用沉淀转化原理，在工业废水利用沉淀转化原理，在工业废水(fishu)的处理过程中，常的处理过程中，常用用FeS(s)MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水等难溶物作为沉淀剂除去废水(fishu)中的中的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练习练习(linx)：写出：写出

19、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+第20页/共25页第二十一页，共25页。 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

20、去工业废水业废水(fishu)中的中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。等重金属离子。第21页/共25页第二十二页，共25页。水垢中的水垢中的Mg(OH)2Mg(OH)2是怎样是怎样(znyng)(znyng)生成的生成的? ?硬水硬水(yngshu):是含有较多是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和和SO42-的水的水.加热加热(ji r)时：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M

21、g(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。136323106 . 2108 . 6)(LmolMgCOKspMgMgCO 的饱和溶液中：在143123222101 . 14106 . 54)()(LmolOHMgKspMgOHMg饱和溶液中：在第22页/共25页第二十三页，共25页。MgCO3沉淀溶解平衡：沉淀溶解平衡：MgCO3(s) Mg2+ + CO32-LmolMgCOKspCO/106 . 2108 . 6)(36323CO32-水解平衡：水解平衡：CO32- + H2O HC

22、O3- + OH-4111421079. 1105 . 510awhKKK1434106 . 6106 . 21079. 1LmolCKOHh924322102 . 1)106 . 6(106 . 2OHMgQc 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(xch)。即加热后，。即加热后，MgCO3沉淀转化为沉淀转化为Mg(OH)2。 因此因此(ync)硬水加热后的水垢的主要成分是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.洗涤洗涤(xd)水垢的方法：除出水垢中的水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和和M

23、g(OH)2用食醋用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2+H2O Mg(OH)2+2CH3COOH= =(CH3COO)2Mg+2H2O第23页/共25页第二十四页，共25页。1.在在1L溶液中，其中溶液中，其中(qzhng)含有含有0.0001mol的的NaCl和和0.01mol的的K2CrO4,逐滴加入逐滴加入AgNO3溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？明谁先沉淀？Ksp(AgCl)=1.810-10mol2 L-2 Ksp (Ag2CrO4)= 1.110-12 mol3 L-32.某工业废水中含有中某工

24、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)作为沉淀剂除去废水中的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。(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，若有沉淀析出，沉淀析出的先后顺序怎样？沉淀析出，若有沉淀析出，沉淀析出的先后顺序怎样？Ksp(FeS)=6.310-18mol2 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。第24页/共25页第二十五页，共25页。