1、第三章第三章 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡第四节第四节 难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡 饱和饱和NaCl溶液溶液形状不规则形状不规则的的NaClNaCl固体固体形状规则形状规则的的NaCl固固体体 一昼夜后观察发现：固体变为规则一昼夜后观察发现：固体变为规则的立方体；质量并未发生改变的立方体；质量并未发生改变思考：思考：为什么？为什么？发生了那些过程？发生了那些过程？活动与探究：活动与探究：固体溶质固体溶质 溶液中的溶质溶液中的溶质溶解溶解结晶结晶现象：浓度不变或晶体质量不变现象：浓度不变或晶体质量不变本质：溶解速率本质：溶解速率 =析出速率析出速率为什么饱和溶液不再溶解溶质
2、？为什么饱和溶液不再溶解溶质？思考：思考：可溶的电解质溶液中存在溶解平衡，可溶的电解质溶液中存在溶解平衡，难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？呢？溶解溶解 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀沉淀 AgClAgCl溶解平衡的建立溶解平衡的建立Ag+Cl-一定一定T T 时时:水分子作用下水分子作用下V V溶解溶解V V沉淀沉淀V Vt t一、一、沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 1 1、沉淀溶解平衡、沉淀溶解平衡的概念的概念在一定温度下，难溶电解质溶解成离子的在一定温度下，难溶电解质溶解成离子的速率与离子重新结合成沉淀的速率相等，速率与离子重新结合成
3、沉淀的速率相等，溶液中各溶液中各离子的浓度离子的浓度保持不变的状态保持不变的状态2 2、沉淀溶解平衡的表示、沉淀溶解平衡的表示AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)沉淀溶解平衡表达式：沉淀溶解平衡表达式：PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)对比电离方程式：对比电离方程式：PbI2Pb2+2I-AgClAg+Cl-Cu(OH)2Cu2+2OH-小结：必须注明固体，溶液符号小结：必须注明固体，溶液符号PbI2:AgCl:Cu(OH)2:必须用可逆符号必须用可逆符号3 3、沉淀溶解平衡的特
4、点、沉淀溶解平衡的特点逆逆、等、动、定、变（等、动、定、变（一切平衡的特点一切平衡的特点）4 4、沉淀溶解平衡的影响因素、沉淀溶解平衡的影响因素内因：电解质本身的性质。内因：电解质本身的性质。只要是饱和溶液都存在溶解平衡。只要是饱和溶液都存在溶解平衡。绝对不溶的物质是没有的绝对不溶的物质是没有的不同难溶物其溶解度差别也很大不同难溶物其溶解度差别也很大溶解度越大正向溶解度越大正向进行程度越大。进行程度越大。不管易溶不管易溶还是难溶还是难溶1.内因：内因：2.外因：外因：难溶电解质本身的性质难溶电解质本身的性质温度：温度：浓度：浓度：温度升高，多数溶解平衡向温度升高，多数溶解平衡向溶解方向移动。溶
5、解方向移动。稀释：稀释：同离子效应：同离子效应：向溶解方向移动向溶解方向移动加入相同的离子，向加入相同的离子，向生成沉淀的方向移动生成沉淀的方向移动取决于溶解取决于溶解度随温度的度随温度的变化变化讨论总结：讨论总结：对于平衡对于平衡AgClAgCl（S S）AgAg+(aq(aq)+)+ClCl-(aq(aq)若改变条件，对其有何影响若改变条件，对其有何影响改变条件改变条件平衡移动方向平衡移动方向 C C（AgAg+）C C（ClCl-）升升 温温加加 水水加加AgClAgCl（s s）加加NaClNaCl（s s）加加AgNOAgNO3 3(s)(s)不变不变 不变不变不移动不移动 不变不变
6、 不变不变 改变条件改变条件平衡移动方向平衡移动方向升高温度升高温度加少量加少量ZnCl2（s）加少量加少量Na2S（s）加水稀释加水稀释加稀加稀H2SO4对于沉淀溶解平衡：对于沉淀溶解平衡：ZnS（S）Zn2+(aq)+S2-(aq)若改变条件，对其有何影响若改变条件，对其有何影响沉淀生成沉淀生成沉淀生成沉淀生成沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解例例1.现将足量的现将足量的AgCl分别加入下列物质中，分别加入下列物质中，AgCl在下列溶液中的溶解度由大到小的排列顺序是在下列溶液中的溶解度由大到小的排列顺序是 ()20 ml 0.01molL-1KCl溶液溶液 30 ml 0.0
7、2molL-1CaCl2溶液溶液 40 ml 0.03molL-1HCl溶液溶液 10 ml 蒸馏水蒸馏水 50 ml 0.05molL-1AgNO3溶液溶液 A.B.C.D.B定义定义：在一定温度下，难溶电解质在溶液中：在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时。达到沉淀溶解平衡时。其离子浓度的其离子浓度的化学计量化学计量数次方数次方的乘积为一个常数，称之为的乘积为一个常数，称之为溶度积常数溶度积常数,简称溶度积，用简称溶度积，用K Kspsp表示。表示。5 5、溶度积常数、溶度积常数(K Kspsp)PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)KspKsp=PbPb2+2+I I
8、-2 2注意：注意：书写溶度积表达式时不考虑固体的浓度书写溶度积表达式时不考虑固体的浓度25时溶度积时溶度积 Ksp=PbPb2+2+I I-2 2=7.110-9 mol3 L-3只受温度只受温度影响影响 写出下列难溶物的沉淀溶解平衡表达式和写出下列难溶物的沉淀溶解平衡表达式和溶度积表达式溶度积表达式 难溶物难溶物沉淀溶解平衡表达式沉淀溶解平衡表达式Ksp表达式表达式AgI BaSO4Mg(OH)2Ca3(PO4)2AgI(s)Ag+I-BaSO4(s)Ba2+SO42-Mg(OH)2(s)Mg2+2OH-Ca3(PO4)2(s)3Ca2+2PO43-Ksp=Ag+I-Ksp=Ba2+SO4
9、2-Ksp=Mg2+OH-2Ksp=Ca2+3PO43-2BmAn(s)mBn+(aq)+nAm(aq)A()B(-mnnmccK通式：通式：sp相同类型相同类型(如如AB型型)的难溶电解质的的难溶电解质的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 AgBr AgIKsp的大小反映了物质在水中的溶解能力。的大小反映了物质在水中的溶解能力。Ksp越大，越大，其溶解能力越强，其溶解能力越强，Ksp越小，越易沉淀，同等条件下越小，越易沉淀，同等条件下优先沉淀。优先沉淀。几种难溶电解质在几种难溶电解质在25
10、时的沉淀溶解平衡和溶度积：时的沉淀溶解平衡和溶度积：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+I-=8.310-17mol2 L-2（2）Ksp的意义：反映了难溶电解质在水中的意义：反映了难溶电解质在水中的溶解能力的溶解能力溶度积的应用溶度积的应用 例例1.已知室温下已知室温下PbI2的溶度积为的溶度积为7.110-9，在，在c(I-)=0.1molL-1的溶液中的溶液中,Pb2+的浓度最大可的浓度最大可达到多少达到多少?Ksp c(Pb2+
11、)c2(I-)（1 1）已知溶度积求离子浓度：）已知溶度积求离子浓度：PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)解：解：c(Pb2+)=Ksp/c2(I-)=7.110-9/0.12 =7.110-7molL-1即：该溶液里允许即：该溶液里允许Pb2+的最大浓度为的最大浓度为7.110-7molL-1例例2.已知已知 298K 时时gCl 的的 Ksp=1.8 10-10，求其溶解度求其溶解度S（2 2）已知溶度积求溶解度：）已知溶度积求溶解度：解：解：Ksp=c(Ag+).c(Cl-)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)设设AgCl的溶解度为的溶解度为S，在，在1L饱和溶液中，饱
12、和溶液中，c(Ag+)=X，c(Cl-)=XKsp=c(Ag+)c(Cl-)=X 2 =1.810-10cAgCl=c(Ag+)=1.3410-4molL-1S AgCl=1.34 10-4molL-1 1L 143.5gmol-1 100g 1000g=1.9 10-4g例例3：已知：已知298K时时AgCl在水中溶解了在水中溶解了1.9210-3gL-1达饱和，计算其达饱和，计算其Ksp。解：解：AgCl的摩尔质量的摩尔质量=143.5 g mol-1 c=1.9210-3g/l/143.5 g mol-1 =1.34 10-5 molL-1 Ksp=c2 =1.810-10(3).已知离
13、子浓度求溶度积：已知离子浓度求溶度积：例例4.已知已知298K时，时，MgCO3的的 Ksp=6.8210-6，溶液中，溶液中c(Mg2+)=0.0001molL-1，c(CO32-)=0.0001molL-1，此时，此时Mg2+和和CO32-能否共存？能否共存？（4 4）利用溶度积判断离子共存：）利用溶度积判断离子共存：解：解：c(Mg2+).c(CO32-)=(0.0001)2=110-8MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO32-(aq)110-8 Ksp时时 过饱和溶液，有沉淀生成过饱和溶液，有沉淀生成当当 Qc=Ksp时时 饱和溶液，为饱和溶液，为溶解平衡状态溶解平衡状态当当 Qc
14、Ksp时时 不饱和溶液，无沉淀生成不饱和溶液，无沉淀生成a.判断是否产生沉淀判断是否产生沉淀 例例1.将将5ml 1x10-5mol/L的的AgNO3溶溶液和液和15ml 4x10-5mol/L的的K2CrO4溶液混溶液混合时，有无合时，有无砖红色砖红色Ag2CrO4沉淀生成？沉淀生成？（已知该温度下（已知该温度下Ag2CrO4的的Ksp=9x10-12）溶度积与离子积的综合应用溶度积与离子积的综合应用 例例2：取：取5ml0.002molL-1 BaCl2与等体积的与等体积的0.02molL-1Na2SO4混合，是否有沉淀产生混合，是否有沉淀产生?若有若有,计算计算Ba2+是否沉淀完全是否沉
15、淀完全即即c(Ba2+)110-5molL-1(该温度下该温度下BaSO4的的 Ksp=1.110-10.）？(2)SO42-+Ba2+BaSO4Ksp 0.009mol/l c(Ba2+)=1.110-10c(Ba2+)=1.210-8molL-1Ksp,故有沉淀产生故有沉淀产生.1沉淀的生成沉淀的生成原理：难溶电解质的沉淀溶解平衡向左移动，就会原理：难溶电解质的沉淀溶解平衡向左移动，就会生成沉淀。生成沉淀。常见的方法有：常见的方法有：(1)调节溶液的调节溶液的pH法：法：使杂质离子转化为氢氧化物沉淀使杂质离子转化为氢氧化物沉淀如除去如除去NH4Cl溶液中的溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水
16、调节杂质，可加入氨水调节pH至至78，离子方程式为，离子方程式为Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4+H2S+Cu2+CuS+2H+注意：一般认为残留在溶液中的离子浓度小于注意：一般认为残留在溶液中的离子浓度小于110-5 mol/L时，沉淀已经完全。时，沉淀已经完全。加沉淀剂法：加沉淀剂法：以以Na2S、H2S等作沉淀剂，使等作沉淀剂，使Cu2+、Hg2+等生成极难容的硫化物等生成极难容的硫化物CuS、HgS沉淀。沉淀。例例1、向向1.010-3 mol L-3 的的K2CrO4溶液中滴加溶液中滴加AgNO3溶液溶液,求开始有求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的沉淀生成时的Ag+=?C
17、rO42-沉淀完全时沉淀完全时,Ag+=?已知：已知：Ksp，Ag2CrO4=9.010-12解:Ag2CrO4 2Ag+CrO42-Ksp=Ag+2 CrO42-CrO42-沉淀完全时的浓度为沉淀完全时的浓度为1.0 10-5 mol L-1故有故有5324Ag 9.5 10 molCrOspKL112432549.0 10Ag 9.5 10 mol LCrO1.0 10Ksp1已知数据氢氧化铜已知数据氢氧化铜Ksp=2.210-20 氢氧化铁氢氧化铁Ksp=2.810-39 开始沉淀时开始沉淀时pH完全沉淀时完全沉淀时pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.26.41)能结合能结合
18、H+，提高，提高pH;2)不会引入杂质；不会引入杂质；3)分离方便分离方便疑问：疑问：在除去在除去Cu2+中中Fe3+时为什么要加入时为什么要加入Cu(OH)2或或Cu2(OH)2CO3?应将应将pH调到多大？调到多大？(1)酸溶解法酸溶解法 如如CaCO3溶于盐酸溶于盐酸,离子方程式离子方程式CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO22.沉淀的溶解沉淀的溶解(3)氧化还原溶解法氧化还原溶解法 如不溶于盐酸的硫化物如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀溶于稀HNO3。(2)盐溶液溶解法盐溶液溶解法 如如Mg(OH)2溶于溶于NH4Cl溶液溶液,离子方程式为离子方程式为(4)配位溶解法配位溶解法如如A
19、gCl、Cu(OH)2可溶解在氨水中生成银氨溶液和铜氨溶液等更稳定配离子可溶解在氨水中生成银氨溶液和铜氨溶液等更稳定配离子 Mg(OH)2+2NH Mg2+2NH3H2O4AgCl+2NH3H2O Ag(NH3)2+Cl-+2H2OCu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH-Q Qc c 10-24，与稀盐酸反应即可有效地降低S2-浓度而使之溶解。例如：ZnS+2H+Zn2+H2S(2)(2)不溶于水和稀盐酸，但溶于浓盐酸的硫化物。不溶于水和稀盐酸，但溶于浓盐酸的硫化物。此类硫化物的Ksp在10-2510-30之间，与浓盐酸作用除产生H2S气体外，还生成配合物，降低了金属离子的浓度。
20、例如：PbS+4HCl H2PbCl4+H2S(3)(3)不溶于水和盐酸，但溶于浓硝酸的硫化物。不溶于水和盐酸，但溶于浓硝酸的硫化物。此类硫化物的Ksp10-30，与浓硝酸可发生氧化还原反应，溶液中的S2-被氧化为S，S2-浓度大为降低而导致硫化物的溶解。例如：3CuS+8HN03 3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O(4)(4)仅溶于王水的硫化物。仅溶于王水的硫化物。对于Ksp更小的硫化物如HgS来说，必须用王水才能溶解。因为王水不仅能使S2-氧化，还能使Hg2+与Cl-结合，从而使硫化物溶解。反应如下：3HgS+2HNO3+12HCl 3H2HgCl4+3S+2NO+4H2O部分硫化
21、物的酸溶性水 溶:Na2S,K2S,(NH4)2S 不溶：ZnS FeS CuS Ag2S HgS PbS 稀盐酸或硫酸 溶：Na2S,K2S,(NH4)2S ZnS FeS MnS 不溶：CuS Ag2S HgS PbS浓盐酸：溶：Na2S,K2S,(NH4)2S ZnS FeS PbS SnS 不溶：CuS Ag2S HgS PbS硝酸：溶：Na2S,K2S,(NH4)2S ZnS FeS PbS CuS Ag2S 不溶：HgS 仅溶于王水：HgS 水水 稀酸稀酸 浓盐酸浓盐酸 硝酸硝酸 王水王水 Na2S K2S (NH4)2S ZnS FeS MnS PbS SnS CuS Ag2S
22、HgS 不溶不溶溶溶 (1)实质实质:的移动的移动(沉淀的溶解度差沉淀的溶解度差别别 ,越容易转化越容易转化)。(2)应用应用:锅炉除垢、矿物转化等。锅炉除垢、矿物转化等。3.沉淀的转化沉淀的转化沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡越大越大a.一般说来一般说来,溶解能力相对较强的物质易转化为溶解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。能力相对较弱的物质。Ksp小的物质向小的物质向Ksp更小的物更小的物质转化质转化 例如例如:AgNO3 AgCl(白色沉淀白色沉淀)AgBr (浅黄色沉淀浅黄色沉淀)AgI(黄色沉淀黄色沉淀)Ag2S (黑色沉淀黑色沉淀)。NaClNaClNaBrNaBrNaI
23、NaINaNa2 2S S原理原理:不同物质的不同物质的Ksp不同，以此进行转化不同，以此进行转化锅炉水垢中含有锅炉水垢中含有CaSO4，可先用，可先用Na2CO3溶液溶液处理，使处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3CaSO4 SO42-+Ca2+CO32-CaCO3b.锅炉除水垢锅炉除水垢 溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，顺序沉淀，叫作分步沉淀。叫作分步沉淀。KspKsp越小越先沉淀，且越小越先沉淀，且Ksp
24、Ksp相差越大分步沉淀越完相差越大分步沉淀越完全全;如如AgClAgCl、AgBrAgBr、AgIAgI、AgAg2 2S S 一般认为沉淀离子浓度小于一般认为沉淀离子浓度小于1.010-5 mol/L时时,则认为已经沉淀完全则认为已经沉淀完全3、以、以MnO2为原料制得的为原料制得的MnCl2溶液中常含有溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解等金属离子，通过添加过量难溶电解质质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的可得纯净的
25、MnCl2。根据上述实验事实，可推知。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是（具有的相关性质是（）A.具有吸附性具有吸附性 B.溶解度与溶解度与CuS、PbS、CdS等相同等相同 C.溶解度大于溶解度大于CuS、PbS、CdS D溶解度小于溶解度小于CuS、PbS、CdSC例例1：如果溶液中：如果溶液中Fe3+和和Mg2+的浓度均为的浓度均为0.10 molL,使使Fe3+完全沉淀而使完全沉淀而使Mg2+不沉淀的不沉淀的pH条件条件是什么是什么?相应的相应的Ksp查阅教材查阅教材P65页表格中数据页表格中数据。111353833Lmol105.1101100.4FeOHspKpH=3.
26、2解解:Fe(OH)3 Fe3+3OH-Ksp=Fe3+OH-3=4.0 10-38 Fe3+沉淀完全时的沉淀完全时的OH-为为:Mg2开始沉淀的开始沉淀的pH值为值为:152111212Lmol103.1)1.0108.1()Mg(OHspKpH=9.1因此因此,只要控制只要控制pH值在值在3.2 9.1之间即可使之间即可使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀。不沉淀。向盛有向盛有2mL 0.1mol/L ZnSO2mL 0.1mol/L ZnSO4 4溶液的试管中溶液的试管中加入几滴加入几滴NaNa2 2S(1mol/L)S(1mol/L)溶液，再向其中滴溶液，再向其中滴加加0.
27、1mol/L CuSOCuSO4 4溶液，观察沉淀颜色的变化溶液，观察沉淀颜色的变化。物质物质ZnSCuSKsp(mol2L-2)1.610-241.310-36沉淀颜色沉淀颜色白色白色黑色黑色 ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)+Cu2+(aq)CuS(s)平衡向溶解方向移动平衡向溶解方向移动总反应：总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)S S2-2-与与CuCu2+2+结合产生结合产生CuSCuS沉淀沉淀平衡向沉淀移动平衡向沉淀移动龋齿的形成龋齿的形成Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)Ksp=6.8
28、10-37mol9L-9 牙齿表面覆盖的牙釉质是人体中最坚硬的部分，牙齿表面覆盖的牙釉质是人体中最坚硬的部分，起着保护牙齿的作用，其主要成分是起着保护牙齿的作用，其主要成分是羟基磷酸钙羟基磷酸钙Ca5(PO4)3OH，它在唾液中存在下列平衡：，它在唾液中存在下列平衡：残留在牙齿上的糖发酵产生有机酸，牙齿就会残留在牙齿上的糖发酵产生有机酸，牙齿就会受到腐蚀，为什么受到腐蚀，为什么?生成的有机酸能中和生成的有机酸能中和OH-，使，使OH-浓度降低，浓度降低，上述平衡向右移动，羟基磷酸钙溶解，即牙上述平衡向右移动，羟基磷酸钙溶解，即牙釉质被破坏，引起龋齿。釉质被破坏，引起龋齿。牙齿的保护牙齿的保护
29、已知已知Ca5(PO4)3F（s）比）比Ca5(PO4)3OH(s)质质地更坚固、更耐酸腐蚀。请用沉淀溶解平衡知地更坚固、更耐酸腐蚀。请用沉淀溶解平衡知识解释使用含氟牙膏能防止龋齿的原因。识解释使用含氟牙膏能防止龋齿的原因。由于由于Ksp Ca5(PO4)3F Ksp Ca5(PO4)3OH,即前者更难溶，使用含氟牙膏能生成更坚即前者更难溶，使用含氟牙膏能生成更坚固的氟磷酸钙固的氟磷酸钙Ca5(PO4)3F覆盖在牙齿表覆盖在牙齿表面，抵抗面，抵抗+的侵袭的侵袭，从而防止龋齿。，从而防止龋齿。Ksp=2.810-61mol9L-9Ca5(PO4)3F(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+F-(aq)Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)Ksp=6.810-37mol9L-9
