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3.4《难溶电解质的溶解平衡》同步学案（人教版化学选修4）

  • ※基本信息※
    • 资料类型：教(学)案
    • 教材版本：人教版
    • 适用学校：不限
    • 所需点数：1点
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  • 第四节　难溶电解质的溶解平衡
     重难点一 难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡的比较
    1．从物质类别方面看，难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强 电解质，而Al(OH)3是弱电解质]，而难电离物质只能是弱电解质。
    2．从变化的过程来看
    溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化从而达到平衡状态。
    3．表示方法不同：以Al(OH)3为例，Al(OH)3(s) Al3＋(aq)＋3OH－(aq)表示溶解平衡，
    Al(OH)3 Al3＋＋3OH－表示电离平衡。
    需要注意的是：BaSO4(s)  Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)表示BaSO4的溶解平衡，而BaSO4溶于水的部分完全电离，因此电离方程式为：BaSO4===Ba2＋＋SO2－4。
    4．难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡都属于化学平衡，符合勒夏特列原理，外界条件改变时，平衡将会发生移动。
    重难点二 溶度积问题
    1．溶度积和溶 解度的值都可用来表示物质的溶解能力；
    2．用溶度积直接比较时，物质的类型必须相同：
    AB型物质：Ksp＝c(A＋)•c(B－)；
    AB2(或A2B)型物质：Ksp＝c(A2＋)•c2(B－)[或Ksp＝c2(A＋)•c(B2－)]；
    A2B3型物质：Ksp＝c2(A3＋)•c3(B2－)
    对于同类型物质，Ksp越小，其溶解度越小。
    重难点三 离子共存问题总结
    离子能否在同一电解质溶液里大量存在，决定于离子能否发生化学反应，或离子的物理性质是否符合题目的相关规定。因此，要弄清离子能否在同一溶液中大量共存的问题，关键是掌握离子的性质。
    1．不能在酸性溶液中大量共存的离子
    一般为弱酸根离子或易分解的酸的酸根、易挥发的酸的酸根、水解呈碱性的离子等，如①OH－　②AlO－2　③CO2－3　④HCO－3　⑤SiO2－3　⑥SO2－3　⑦HSO－3　⑧S2O2－3　⑨S2－
    ⑩HS－　⑪ClO－　⑫F－　⑬PO3－4　⑭HPO2－4　⑮H2PO－4
    如：H2O＋AlO－2＋H＋===Al(OH)3↓，AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O。
    2．不能在碱性溶液中大量共存的离子
    一般为能生成不溶性的碱的金属离子或生成弱碱的离子或酸式盐的酸根离子等，如：①H＋　②Fe2＋　③Fe3＋
    ④Cu2＋　⑤Ag＋　⑥Zn2＋　⑦Mg2＋　⑧Al3＋　⑨NH＋4
    ⑩HCO－3　⑪H2PO－4　⑫HPO2－4　⑬HSO－3　⑭HS－等。
    如：H2PO－4＋2OH－===PO3－4＋2H2O，NH＋4＋OH－ NH3•H2O。
    3．相互间反应生成沉淀或微溶物的离子不能大量共存
    如①SO2－4与Ba2＋、Pb2＋、Ag＋、Ca2＋等不共存；②CO2－3与Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋等不共存；③S2－与Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋、Ag＋、Fe2＋等不共存；④C17H35COO－与Ca2＋、Mg2＋等生成沉淀不共存。
    4．因氧化性强而不能与强还原性离子大量共存
    如①酸性条件下NO－3与I－、Fe2＋、S2－、SO2－3等不共存；②酸性条件下SO2－3与S2－等不共存(但在碱性条件下可以共存)；③MnO－4与I－、S2－、SO2－3、Br－、Cl－等不共存。
    5．能相互结合形成络合物的离子不能大量共存
    如①Fe3＋与SCN －：Fe3＋＋SCN－===[Fe(SCN)]2＋；②Ag＋与NH3•H2O：Ag＋＋2NH3•H2O===[Ag(NH3)2]＋＋2H2O。
    6．水解显酸性的离子(如Al3＋、Fe3＋等)和水解显碱性的离子(AlO－2、CO2－3、HCO－3、ClO－等)不能大量共存
    如：①Al3＋与AlO－2、HCO－3：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓，Al3＋＋3HCO－3===Al(OH)3↓＋3CO2↑；②Fe3＋与ClO－：Fe3＋＋3ClO－＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3HClO；③Fe2＋与ClO－：2Fe2＋＋ClO－＋4OH－＋H2O===2Fe(OH)3↓＋Cl－。
    7．溶液若无色，则不存在有色(溶液中)离子
    如Fe3＋、Cu2＋、MnO－4、Fe2＋等。
    8．不能在中性溶液中大量存在的离子
    Al3＋、Fe3＋、Cu2＋等弱碱的阳离子，其本性是使溶液呈酸性，它们不能在中性溶液中大量存在；CO2－3、ClO－、PO3－4等酸根阴离子，它们的本性是使溶液呈碱性，它们不能在中性
    溶液中大量存在。
      例1 　下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是(　　)
    A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等
    B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
    C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
    D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解
    答案　B
    解析　本题考查了沉淀溶解平衡的建立与特征。A项：反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系；B项正确；C项：沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等；D项：沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，故平衡不发生移动。
     沉淀溶解平衡是化学平衡的一种，平衡移动原理仍适用于该平衡体系。在学习该部分知识时，要注意平衡移动原理对该部分知识的指导作用。
     例2 　难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡。在常温下，溶液里各离子的浓度以它们系数为次方的乘积是一个常数，叫溶度积常数(Ksp)。例如：Cu(OH)2 Cu2＋＋2OH－，Ksp＝c(Cu2＋)•[c(OH－)]2＝2×10－20。当溶液中各离子的浓度次方的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之沉淀溶解。
    (1)某CuSO4溶液里c(Cu2＋)＝0.02 mol/L，如要生成Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的pH，使之大于____________才能达到目的。
    (2)要使0.2 mol/L CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全(使Cu2＋浓度降至原来的千分之一)，则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH为________。
    答案　(1)5　(2)6
    解析　(1)根据题意：当c(Cu2＋)•[c(OH－)]2＝2×10－20时开始出现沉淀，则c(OH－)＝2×10－20c(Cu2＋) mol/L＝2×10－200.02 mol/L＝10－9 mol/L，c(H＋)＝10－5 mol/L，pH＝5，所以要生成Cu(OH)2沉淀，应调整pH≥5。
    (2)要使Cu2＋浓度降至0.2 mol/L/1 000＝2×10－4 mol/L，c(OH－)＝ 2×10－202×10－4 mol/L＝
    10－8 mol/L，c(H＋)＝10－6 mol/L。此时溶液的pH＝6。
    1．分析表所提供的或从有关书籍、网站上查找的更多电解质在水中溶解度的数据，在溶解度的大小、易溶和难溶界限等方面你能得到哪些有关信息？谈谈你对书后所附部分酸、碱和盐的溶解性表中“溶”与“不溶”的理解。
    几种电解质的溶解度(20℃)
    化学式 溶解度/g 化学式 溶解度/g
    AgCl  1.5×10－4 Ba(OH)2 3.89
    AgNO3 222 BaSO4 2.4×10－4
    AgBr 8.4×10－6 Ca(OH)2 0.165
    Ag2SO4 0.796 CaSO4 0.21
    Ag2S 1.3×10－16 Mg(OH)2 9×10－4
    BaCl2 35.7 Fe(OH)3  3×10－9
    点拨　溶解度可以很小，但仍有度。溶与不溶是相对的，没有绝对不溶的物质。
    2．根据你对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识，说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底。
    点拨　生成沉淀的离子反应不能真正进行到底。一般说生成沉淀的离子反应能够完全，这是相对的说法。
    　利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀生成的反应进行得越完全越好。
    1．如果要除去某溶液中的SO2－4，你选择加入钙盐还是钡盐？为什么？
    点拨　从溶解度大小考虑，应选择钡盐。
    2．以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可从哪些方面考虑？是否可能使要除去的离子全部通过沉淀除去？说明原因。
    点拨　从溶解度是否足够小考虑。选择合适的沉淀剂或不断破坏溶解平衡使平衡向生成沉淀的反应方向移动。在溶液中，不可能通过沉淀的方法除去 要除去的全部离子，一般认为，当欲除去的离子浓度小于1×10－5 mol/L时，可认为沉淀基本完全。
     1．写出实验3－3中有关反应的化学方程式。
    点拨　溶于盐酸：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
    溶于氯化铵：Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3•H2O
    2．应用平衡移动原理分析、解释实验3－3中发生的反应，并试从中找出使沉淀溶解的规律。
    点拨　上面两个反应中，Mg(OH)2在水中少量溶解，电离出的OH－分别与酸和盐电离出的H＋、NH＋4作用，生成弱电解质H2O和NH3•H2O。它们的电离程度小，在水中比Mg(OH)2更难释放出OH－，H2O和NH3•H2O的生成使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动，直至完全溶解。
    该法从沉淀溶解平衡体系中不断移去沉淀溶解电离出的离子，如使生成弱电解质，可达到使沉淀溶解的目的。
     1．根据你观察到的现象，分析所发生的反应。
    点拨　在上述两个实验中，AgCl沉淀转化为

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