特尖班专用难容电解质PPT课件

第三章 水溶液中的离子平衡,第四节 难溶电解质的溶解平衡,人教版选修4 化学反应原理,思考:将 0.1mol/LAgNO3 溶液10mL与 0.1 mol/L NaCl溶液10 mL 混合时,生成白色的AgCl,反应后溶液中还有Ag+和Cl-？,1、问题讨论：,（1）恰好反应没有？（2）溶液中还含有Ag+和Cl-？,我们通常认为,等物质的量的Ag+和Cl-相混合,可以完全反应,溶液中不再含有Ag+和Cl-,它们的浓度为0 mol/L,难溶电解质的溶解度,尽管很小,但不会等与0比如: Ag2S的溶解度为1.310-16g AgCl的溶解度为1.510-4g,生成沉淀的离子反应之所以能够发生,在于生成物的溶解度很小,它们的离子在水溶液中不能大量共存,AgNO3 溶液与 NaCl溶液混合时,有以下关系,在水溶液中, Ag+和Cl-结合成AgCl固体的时候,同时AgCl固体也有极少量的溶解到溶液中,产生Ag+和Cl-,AgCl溶解平衡的建立,当v（溶解） v（沉淀）时， 得到饱和AgCl溶液，建立溶解平衡,注意写法,沉淀、溶解之间这种动态变化的存在,决定了Ag+和Cl-反应不完全进行到底,使溶液中C(Ag+)和C(Cl-)不可能降低到0mol/L,为何通常可以认为离子之间生成难容电解质的反应能够进行到底完全呢?,溶解度与溶解性的关系：20,10,易溶,可溶,1,微溶,0.01,难溶,S /g,1.习惯上.将溶解度小于0.01g的电解质称为难熔电解质2.化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达到完全,即认为不存在这种溶质的离子,离子在溶液中存在,所以我们由此引出了难容电解质溶解平衡的有关概念,在一定条件下，难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，溶液中各离子的浓度保持不变的状态。（也叫沉淀溶解平衡）,（4）溶解平衡的特征：,逆、等、动、定、变,溶解平衡的概念：,平衡的共性,二、沉淀反应的应用,1、沉淀的生成,沉淀反应在生产、科研、环保等领域的许多作用正是利用了难溶电解质的溶解平衡,通过改变条件,使平衡发生移动,尽可能(1)溶液中的离子转化为沉淀(2)使沉淀转化为溶液中的离子,(1)应用:在物质的检验、提存以及工业废水的处理等方面,利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的(2)原则: 生成沉淀的反应能反生,且进行得越完全,那么沉淀的溶解度越小越好,沉淀的方法, 调pH值,如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，使其溶解于水，再加氨水调 pH值至78，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。,Fe3 + 3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4,简介:把溶液中的H+或者OH-的溶度调节到一定范围,使溶液中的离子恰好转变成沉淀除去,沉淀的方法,另外,分离、除去杂质的方法还有:加沉淀剂,使溶液中的离子变成沉淀而除去,化学沉淀法废水处理工艺流程示意图,沉淀的方法, 加沉淀剂 如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂,生成极难溶解的硫化物 离子反应方程式如下:,Cu2+S2= CuS Hg2+S2= HgS,思考与交流,1、如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加 入钡盐还是钙盐？为什么？,加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42-沉淀更完全,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通过沉淀反应全部除去？说明原因。,从溶解度方面可判断沉淀能否生成；不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去，因为不溶是相对的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。,(1)沉淀剂的选择:要求除去溶液中的某些离子,又不能影响其它离子的存在,并且由沉淀剂引入溶液中的杂质离子还要便于除去,(2)形成沉淀和沉淀完全的条件:由于难溶电解质溶解平衡的存在,在合理选用沉淀剂的同时,有时还要考虑溶液的PH和温度的调控,2. 沉淀的溶解原理：不断移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就达到使沉淀溶解的目的。例：CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq),HCO3-,+H+,+H+,H2CO3,H2O + CO2,类似可以用强酸溶解的难容电解质还有: FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等 (总结) 根据平衡移动的原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断移去平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的反向移动,就可以使沉淀溶解,思考：写出氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式.,1、若使氢氧化镁沉淀溶解，可以采取什么方法？所依据的原理是什么？2、现提供以下试剂，请你设计可行的实验方案。蒸馏水、盐酸、饱和NH4Cl溶液。,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),讨论,溶解,沉淀,根据勒夏特列原理，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动,固体无明显溶解现象，溶液变浅红,迅速溶解,逐渐溶解,Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O,Mg(OH)2 + 2NH4Cl MgCl2 + 2NH3H2O,完成实验,记录现象,写出反应的化学方程式。,实验方案：分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、酸、 盐，根据实验现象，得出结论。,在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡： Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),加入盐酸时，H中和OH，使c(OH)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。,加入NH4Cl时，NH4与OH结合，生成弱电解质NH3H2O（它在水中比Mg（OH）2更难电离出OH-），使c(OH)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。,【思考与交流】： 应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应，并试从中找出使沉淀溶解的规律。,【解释】,思考： 溶液中的沉淀能不能变成别的沉淀呢?,3、沉淀的转化,【实验3-4】,有白色沉淀析出,白色沉淀转化为黄色,黄色沉淀转化为黑色,AgCl,AgI,Ag2S,(结论)溶液中沉淀之间可以发生相互转变思考:转变的条件是什么呢?,通过分析,在相同浓度的Cl-、I-、S2-的溶液中逐滴加入AgNO3溶液,Ag2S最先沉淀,其次是AgI,最后是AgCl,它们的溶解度大小为: Ag2S AgI AgCl,向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液,生成白色沉淀,向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液,白色沉淀转变为红褐色,静置,红褐色沉淀析出，溶液变无色,【实验3-5】,（实验34、35沉淀转化）,AgCl,AgI,Ag2S,Mg(OH)2,Fe(OH)3,讨论:从实验中可以得到什么结论？,实验说明：沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化，两者差别越大，转化越容易。沉淀一般从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动。一般溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。沉淀转化的应用沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。,思考 如果对于一些用酸或者其他方法也不能溶解的沉淀,可以将其转化为另一种用酸或其它方法能溶解的沉淀,CaSO4 SO42 + Ca2,+CO32,CaCO3,应用1：锅炉除水垢：P64锅炉的水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。,CaSO4 2.110-1CaCO3 1.510-3,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CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4,用饱和Na2CO3溶液浸泡数天,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,用盐酸或饱氯化铵液,除去水垢,应用2：一些自然现象的解释,CaCO3 Ca2+ + CO32-,2HCO3-,各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。,ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：,ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+,ZnS与CuS是同类难溶物，CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。,应用3：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?,由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.91.5)，如果服下BaCO3，胃酸会与CO32反应生成CO2和水，使CO32浓度降低，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。,所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。,而SO42不与H结合生成硫酸，胃酸中的H对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4 作“钡餐”。,思考： 如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0的Na2SO4溶液给患者洗胃，为什么？能用Na2CO3溶液吗？,【小结】：沉淀的生成、溶解、转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程，其基本依据主要有：浓度：加水，平衡向溶解方向移动。温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。,科学视野溶度积KSP,对于溶解平衡：MmAn(s) mMn+(aq) + nAm-(aq)有：KSP=c(Mn+)mc(Am-)n在一定温度下， KSP是一个常数。2、溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积QC（任意时刻溶液中离子浓度幂的乘积）。,溶液过饱和，有沉淀析出,溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态,溶液未饱和，可继续溶解该难溶电解质,1、溶度积（Ksp）：难溶电解质的溶解平衡中，离子浓度幂的乘积。,例1：在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中，加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl Ksp=1.810-10) （ ） A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀 C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl,A,c(Cl-)=(O.O10.1) 0.101=9.910-3mol/L,c(Ag+)=(O.O10.001) 0.101=9.910-5mol/L,QC =9.910-39.910-5=9.810-7KSP,例2： 在1L含1.010-3molL-1 的SO42-溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)= 1.110-10 mol2L-2,解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+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SO42-=1.210-8mol/L1.010-5mol/L 所以， SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。,注意：当剩余离子即平衡离子浓度10-5mol/L时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。,交 流 与 讨 论,阅读P66 氟化物防治龋齿的化学原理,+ F-,牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH（s） 5 Ca2+ +3PO43-+OH- 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是 。已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产物更小、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：因 。,生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿,5Ca23PO43FCa5(PO4)3F,思考：,例1：已知25时，AgCl的溶解度是1.9210-3g/L，求它的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.5g/mol。,解 ：依题意可知25时AgCl饱和溶液中 c(Ag+)=c(Cl-)=0.00192/143.5mol/L =1.3410-5mol/L则KSP,AgCl=c(Ag+).c(Cl-) =(1.3410-5)2 =1.810-10,3. 溶度积与溶解度之间的换算,例2：已知25时KSP(AgCl)=1.810-10,把足 量的AgCl放入1L 1 .0 mol L的 盐酸溶液中溶解度是多少？（g/L）,解：设AgCl 在盐酸中的溶解度为S（molL), AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平衡 S S 1 1,AgCl在盐酸溶液中溶解度比在水中的小。,例3：已知Ksp,AgCl1.810-10， Ksp,Ag2CrO49.