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1、化学综合第六课 沉淀和溶解平衡学习目标l了解 难溶物在水中的溶解情况，认识沉淀溶解平衡的建立过程。l理解 溶度积的概念，能用溶度积规则判断沉淀的产生、溶解、转化。l了解 沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用。溶洞中美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。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
2、体体 一昼夜后观察发现：固体变为规则的立方体；质量并未发生改变思考：思考：得到什么启示？得到什么启示？物质的溶解我们曾根据物质的溶解度将物质分为我们曾根据物质的溶解度将物质分为易溶、易溶、可溶、微溶、难溶可溶、微溶、难溶等等。一般称为一般称为溶解度溶解度/g难溶难溶微溶微溶可溶可溶易溶易溶100.010.011110如氯化银、硫酸钡就属于难溶物。那么，如氯化银、硫酸钡就属于难溶物。那么，它们在水中是否完全不能溶解？它们在水中是否完全不能溶解？物质的溶解 溶解溶解 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀沉淀 Ag+Cl-水分子作用下水分子作用下物质的溶解多相离子平衡多相离子平衡溶解度口
3、诀l钾钠铵盐硝酸盐l都能溶在水中间l盐酸盐里亚汞银l硫酸盐里钡和铅l还有钙银是微溶l碳酸多数是沉淀l酸多溶，碱少溶l钾钠钡铵，钙微溶思考：思考：下列各组离子在水溶液中能大量共存的是A.A.CaCa2+2+CO CO3 32-2-ClCl-B.B.CuCu2+2+Fe Fe3+3+SO SO4 42-2-C.C.CaCa2+2+SO SO4 42-2-ClCl-D.D.Mg Mg2+2+OH OH-ClCl-E.BaE.Ba2+2+Na Na+ClCl-沉淀溶解平衡V V溶解V V沉淀V Vt t在一定的温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成（结晶）的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到平衡状态，
4、我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。A Am mB Bn n(s(s)mAmAn+n+(aq)+nB(aq)+nBm-m-(aq(aq)表示方法：表示方法：沉淀溶解平衡l沉淀（晶体）表面的离子进入水中，水中的离子也回到沉淀表面l溶解速率和结晶速率相等l动态平衡l达到平衡时溶液中各离子浓度一定l条件改变时平衡会移动特点：逆、等、动、定、变特点：逆、等、动、定、变注意与离解平衡的区别！注意与离解平衡的区别！溶度积 Solubility ProductlKsp称为溶度积常数，简称溶度积l反映物质的溶解能力l也受温度影响，但影响不太大，通常可采用常温下测得的数据A Am mB Bn n(s(s)mAmAn
5、+n+(aq)+nB(aq)+nBm-m-(aq(aq)写出BaCO3、Ag2SO4、Mg(OH)2在水中的沉淀溶解平衡的方程式和溶度积的表达式。练一练练一练 将足量AgCl分别溶于下列试剂中形成AgCl饱和溶液，沉淀溶解平衡表示式为：水中 10mL 0.1mol/L NaCl溶液 5mL 0.1mol/L 的MgCl2溶液中，三种溶液中Ag+浓度大小顺序是 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)溶解度与溶度积的相互换算溶解度(s)：溶解物质（克）/100克水(溶剂)溶度积(Ksp)(涉及离子浓度)：溶解物质“物质的量”/1L溶液对于难溶物质，离子浓度很稀，可作近似处理：(x g/100
6、 gH2O)10/M mol L-11.AB型型(如如AgCl、AgI、CaCO3)AB(S)A+(aq)+B(aq)溶解度：溶解度：S S Ksp=c(A+)c(B)=S2 溶解度与溶度积的换算2.AB2或或A2B型型(Mg(OH)2、Ag2CrO4)AB2(S)A2+(aq)+2B(aq)溶解度：溶解度：S 2S Ksp=c(A+)c2(B)=S(2S)2=4S3 3.AB3或或A3B型型(如如 Fe(OH)3、Ag3PO4)A3B(s)3A+(aq)+B3-(aq)溶解度：溶解度：3S S Ksp=c3(A+)c(B3-)=(3S)3S =27S4几种类型的难溶物质溶度积、溶解度比较难溶
7、物质类型难溶物质溶度积Ksp溶解度/molL-1ABAgCl1.7710-101.3310-5BaSO41.0810-101.0410-5AB2CaF23.4510-112.0510-4A2BAg2CrO41.1210-12 6.5410-5对对于于同型同型难难溶物溶物质质，溶度，溶度积积大的，大的，以以molL-1为单为单位的溶解度位的溶解度也大，因此可以根据溶度也大，因此可以根据溶度积积的大小来直接比的大小来直接比较较它它们们溶解度的相溶解度的相对对高低。高低。溶度积与溶解度的换算l不适用的情况l难溶的弱电解质l在溶液中易形成离子对的难溶电解质l显著水解的电解质内因：难溶物本身的性质内因：
8、难溶物本身的性质外因：外因：浓度：浓度：温度温度：同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应化学反应的影响化学反应的影响影响沉淀溶解平衡的因素讨论：对于平衡AgCl（s）Ag+(aq)+Cl-(aq)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平衡时平衡时c（Ag+）平衡时平衡时c（Cl-）升升 温温加加 水水加加AgClAgCl（s s）加加NaClNaCl（s s）加加NaINaI（s s）加加AgNOAgNO3 3(s)(s)加加NHNH3 3H2O 不变不变 不变不变不移动不移动 不变不变 不变不变 温度的影响l一般情况，升高温度可以增大溶度积常数l沉淀的溶解反应一般是吸
9、热反应，升高温度平衡右移，溶解度增大l沉淀性质不同时溶解度增大的情况也不同，颗粒粗大的晶形沉淀一般是冷却后再过滤，以防溶解损失过大；而沉淀溶解度极小的无定形沉淀一般是趁热过滤的。Q 称为离子积，其表达式中离子浓度为此瞬间溶液中的实际浓度 不论溶液中离子的来源Q Qc c=ccm m(A(An n+)ccn n(B(Bm m-)A Am mB Bn n(s(s)mAmAn+n+(aq)+nB(aq)+nBm-m-(aq(aq)浓度的影响离子积 Q Ksp，有沉淀生成。，有沉淀生成。溶度积规则溶度积规则的应用l判断是否有沉淀生成判断是否有沉淀生成l原则上只要Q Ksp便应该有沉淀产生，但是，只有当
10、溶液中含约10-5 gL-1固体时，人眼才能观察到混浊现象，故实际观察到有沉淀产生所需的离子浓度往往要比理论计算稍高些。溶度积常数的应用l判断沉淀的完全程度判断沉淀的完全程度l没有一种沉淀反应是绝对完全的l通常认为溶液中某离子的浓度小于1X10-5 mol/L时，即为沉淀完全 取取5ml0.002molL-1 BaCl2与与等等体体积积的的0.02molL-1 Na2SO4的的混混合合，是是否否有有沉沉淀淀产产生生?若若有有,计计算算Ba2+是是否否沉沉淀完全淀完全(该温度下该温度下BaSO4的的 Ksp=1.110-10.）？(2)SO42-+Ba2+BaSO4Ksp 0.009 c(Ba2
11、+)=1.110-10c(Ba2+)=1.210-8Ksp,故有沉淀产生故有沉淀产生.例例如如，AgCl沉沉淀淀用用纯纯水水洗洗涤涤和和用用NaCl溶溶液液洗洗涤时，沉淀的损失就大不相同。涤时，沉淀的损失就大不相同。现计算如下：现计算如下：AgCl Ag+Cl （）（）用纯水洗涤，每次损失为用纯水洗涤，每次损失为 设设水水 1 L，AgCl洗洗涤涤到到饱饱和和时时水水中中的的Ag+可如下计算：可如下计算：同离子效应 Ag+=Cl 所以，所以，AgCl的损失为的损失为:143.51.310-5=1.910-3 g（2）用）用0.01mol L-1 NaCl水溶液洗涤，每次损水溶液洗涤，每次损失为
12、失为：AgCl Ag+Cl 到饱和时：到饱和时：x 0.01+x 即：即：x(0.01+x)=Ksp x 0.01 0.01+x 0.01 所以上式略为：所以上式略为：0.01 x=Ksp x=Ksp/0.01=1.8 10-8 mol L-1由此可见，用由此可见，用0.01mol L-1 NaCl水溶液洗涤，水溶液洗涤，每次损失仅为：每次损失仅为：143.51.8 10-8 =2.6 10-6 g 减小了将近减小了将近1000倍。倍。这是因为这是因为 “NaCl=Na+Cl”以后溶以后溶液中有大量液中有大量Cl，它强烈地使它强烈地使AgCl Ag+Cl平衡向左移动，抑制了平衡向左移动，抑制了
13、AgCl的溶解。这就是的溶解。这就是同离子效应同离子效应。盐效应l由于加入易溶强电解质而使难溶电解质溶解度增大的效应称为盐效应l当加入的强电解质还有同离子效应时，低浓度下，盐效应比同离子效应的作用小；高浓度下，盐效应比同离子效应的作用大例例如如，在在PbSO4中中加加入入少少量量Na2SO4溶溶液液可可以以抑抑制制PbSO4的的溶溶解解，但但若若加加入入过过多多后后Na2SO4的的溶溶解解度度又会有所上升。见表：又会有所上升。见表：盐效应分步沉淀 Fractional Precipitationl就是指加入沉淀剂后，混合溶液中离子发生先后沉淀的现象l在多组分体系中，若各组分都可能与沉淀剂形成沉
14、淀，通常是离子积Q首先超过溶度积的那种难溶物质先沉淀出来。l应用：沉淀滴定；离子分离 一般来说沉淀类型相同的情况下：（如一般来说沉淀类型相同的情况下：（如AgI和和AgCl同为同为AB型）型）（1）Ksp小的总是先沉淀，小的总是先沉淀，Ksp大的后沉淀。大的后沉淀。（2）Ksp相近的一般是同时沉淀。相近的一般是同时沉淀。（3）Ksp相差相差1000倍以上才有可能清楚地分步倍以上才有可能清楚地分步沉淀。沉淀。若若离子浓度不同，沉淀类型不同离子浓度不同，沉淀类型不同时时要通过计算确定。要通过计算确定。分步沉淀沉淀溶解的沉淀溶解的唯一唯一条件条件：Q(离子积离子积)Ksp(溶度积溶度积)1、生成弱电
15、解质（水、弱酸、弱碱）：、生成弱电解质（水、弱酸、弱碱）：沉淀的溶解沉淀的溶解沉淀的溶解l本身的Ksp越大，越易溶解FeS溶于HCl，CuS不溶l所生成弱电解质的Ka或Kb越小，越易溶解Fe(OH)3、Al(OH)3不溶于铵盐，但溶于酸2、发生氧化还原反应、发生氧化还原反应例：3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O3、生成难解离的配合物、生成难解离的配合物例：AgCl+2NH3H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2O沉淀的溶解沉淀的转化l实质：沉淀溶解平衡的移动l一般规律：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。l难溶变成更难溶1.一只试管中加2mL氯化钠
16、溶液，逐滴滴入5滴硝酸银溶液，观察现象2.向1实验试管中再滴入5滴碘化钾溶液，观察现象。3.向2实验试管中再滴入5滴硫化钠溶液，观察现象。难溶物难溶物AgClAgClAgIAgIAgAg2 2S S溶解度溶解度/g/g1.5101.5104 42.1 102.1 107 71.3101.3101616填写实验填写实验(一一)各步的实验现象和离子方程式。各步的实验现象和离子方程式。实验现象实验现象 离子方程式离子方程式 实验实验1 实验实验2 实验实验3 白色沉淀产生白色沉淀产生Ag+Cl-=AgCl白色沉淀转化为黄色白色沉淀转化为黄色AgCl+I-AgI+Cl-黄色沉淀转化为黑色黄色沉淀转化为
17、黑色2AgI+S2-Ag2S+2I-活动活动 使使 CaSO4转转 化化 为为 CaCO3。使使 AgCl转转 化化 为为Ag2CrO4等等。等等。CaSO4CO32 CaCO3SO42 此式的平衡常数为：可见平衡强烈地偏向右边，转化比较完全 沉淀的转化一般来说：一般来说：在平衡常数在平衡常数 K 1 的情况下比较容易的情况下比较容易发生转换发生转换 在平衡常数在平衡常数 K 1 的情况下难以发生的情况下难以发生转换转换 在平衡常数在平衡常数 K接近接近1的情况下创造一定的情况下创造一定的条件还是有可能发生转换的。的条件还是有可能发生转换的。龋齿和含氟牙膏龋齿和含氟牙膏（1）钙、磷在牙齿中的存
18、在形式）钙、磷在牙齿中的存在形式Ca5（PO4）3OH羟基磷灰石羟基磷灰石（2）存在的溶解平衡）存在的溶解平衡Ca5（PO4）3OH（S）5Ca2+（aq）+3PO43-（aq）+OH-（aq）（3）吃糖为何会出现龋齿？）吃糖为何会出现龋齿？沉淀溶解沉淀溶解平衡平衡理论理论（4）含氟牙膏的使用）含氟牙膏的使用5Ca2+3PO43-+F-=Ca5（PO4）3F氟氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,使牙齿更坚固使牙齿更坚固注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏用含氟牙膏提示提示:
19、糖在酶糖在酶的作用下产生的作用下产生了一种有机弱了一种有机弱酸酸重晶石（主要成分是重晶石（主要成分是BaSOBaSO4 4）是制备钡化合物是制备钡化合物的重要原料的重要原料 :BaSOBaSO4 4不溶于酸，但可以用饱和不溶于酸，但可以用饱和NaNa2 2COCO3 3溶液处理转化为易溶于酸的溶液处理转化为易溶于酸的BaCOBaCO3 3BaSOBaSO4 4 BaBa2+2+SOSO4 42 2-+BaCOBaCO3 3(s)(s)BaSOBaSO4 4+COCO3 32 2-BaCOBaCO3 3+SOSO4 42 2-饱和饱和NaNa2 2COCO3 3溶液溶液移走上层溶液移走上层溶液H
20、 H+（重复（重复操作）操作）BaSOBaSO4 4、BaCOBaCO3 3BaBa2+2+BaSOBaSO4 4BaCOBaCO3 3NaNa2 2COCO3 3 COCO3 32 2-+2Na2Na+例如：在例如：在1.0升升1.6 molL-1 Na2CO3溶液中，溶液中，能否使能否使0.10 mol 的的BaSO4沉淀完全转化？沉淀完全转化？解解：查得Ksp(BaSO4)=1.0810-10 Ksp(BaCO3)=2.5810-9沉淀转化反应为：设：能转化BaSO4 x mol,则：答：答：只能转化0.064 mol BaSO4。平衡时 1.6-x x化学法除锅炉水垢的流程图化学法除锅炉水垢的流程图CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O水垢成分水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用用饱和饱和Na2CO3溶液浸泡数天溶液浸泡数天疏松的水垢疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式盐盐酸酸除去水垢除去水垢沉淀溶解平衡小结l沉淀溶解平衡的概念l影响平衡的因素，平衡移动l溶度积Ksp的概念和溶度积规则判断沉淀溶解平衡的移动方向溶度积与溶解度的相互换算l沉淀的生成、溶解和转化