难溶电解质的溶解平衡上课用讲解课件

难溶电解质的溶解平衡,第四节,复习,1、什么叫饱和溶液？什么叫不饱和溶液？,一定温度下，不能再溶解溶质的溶液叫饱和 溶液。能继续溶解溶质的溶液叫不饱和溶液。,2、溶解性是指：_ 溶解性是物质的_性质。 溶解性大小跟 _有关。,一种物质溶解在另一种物质中的能力。,物理,溶质、溶剂的性质,物质的溶解性只能粗略表示物质的溶解能力的强弱，为了精确表示物质的溶解能力，化学上引入了“溶解度”的概念。,固体物质的溶解度,定义：,注意：,在一定温度下，某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。,条件：一定温度。,标准：100克溶剂,状态：饱和状态,单位：克（g）,任何物质的溶解是有条件的，在一定的条件下某物质的溶解量一般是有限的。,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,讨论：（1）饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？,探究：在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸,（2）要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可采取什么措施？,蒸发结晶、降温结晶,现象:NaCl饱和溶液中析出固体,解释: 在NaCl的饱和溶液中，存在溶解平衡 NaCl(S) Na+(aq) + Cl-(aq),加浓盐酸Cl- 的浓度增加,平衡向左移, NaCl析出,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呢？,阅读课本P6162,我们知道，溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一。例如，AgNO3溶液与NaCl溶液混合，生成白色沉淀AgCl：Ag+Cl-=AgCl，如果上述两种溶液是等物质的量浓度、等体积的，一般认为反应可以进行到底。,Ag和Cl的反应真能进行到底吗？,一、Ag和Cl的反应能进行到底吗？,【实验】向盛有2 mL 0.1mol/LAgNO3溶液的试管中加入2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液。,问题讨论：,溶液中依然有Ag+、Cl-存在,1、恰好反应没有？ 2、溶液中还含有Ag+和Cl-吗？,【继续试验】取上层清液，滴加KI溶液， 有何现象？说明了什么？,资料：化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5 mol/L时，沉淀达到完全。,沉淀是难溶物，但不是绝对不溶，只不过溶解度很小，难溶物在水中存在溶解平衡。,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,二、难溶电解质的溶解平衡,(1)概念： 在一定条件下，难溶电解质_的速率等于离子重新_的速率，溶液中各离子的浓度_的状态。（也叫沉淀溶解平衡),溶解成离子,结合成沉淀,保持不变,(2)溶解平衡的建立,以AgCl(s)的溶解平衡为例,(3)表达方法,(4)溶解平衡的特征,不等于零,相等,保持不变,发生移动,注：标明物质状态和可逆符号,练 习,1.书写CaCO3,Mg(OH)2溶解平衡的表达式. 2.向有固体Mg(OH)2存在的饱和溶液中,分别加入固体醋酸钠,氯化铵时固体Mg(OH)2的质量有什么变化?,加入固体醋酸钠,固体Mg(OH)2的质量增加; 加入固体氯化铵,固体Mg(OH)2的质量减少,5、影响难溶电解质溶解平衡的因素：,a、绝对不溶的电解质是没有的。 b、同是难溶电解质，溶解度差别也很大。,内因：电解质本身的性质,外因：,a、浓度：加水，平衡向溶解方向移动。,b、温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。,特例： Ca(OH)2,C.同离子效应(向沉淀方向移动）,d.能反应的物质（向溶解方向移动）,三、沉淀反应的应用,1、沉淀的生成,（1）应用：生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。,工业废水的处理,工业废水,硫化物等,重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀,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。,（2）方法, 调pH值,如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至78,Fe3 + 3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4, 加沉淀剂 如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂,Cu2+S2-= CuS Hg2+S2-= HgS,同离子效应,思考：写出氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式.,2、沉淀的溶解,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、NaOH溶液、NaCl溶液、Na2CO3溶液、 FeCl3溶液,讨论,固体无明显溶解现象，溶液变浅红,迅速溶解,逐渐溶解,完成实验,记录现象,写出反应的化学方程式。,有红褐色沉淀生成,说明溶解,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。,1、原理：根据勒夏特列原理，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动,沉淀的溶解,2、方法：设法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,3、沉淀的溶解方法,生成弱电解质,CaCO3(s) +2H+ = Ca2+ +,H2O + CO2,生成易挥发性物质,加入的试剂能与沉淀所产生的离子发生反应，生成挥发性物质或弱电解质(弱酸、弱碱或水)使溶解平衡向溶解的方向移动，则沉淀就会溶解。,FeS + 2H+ = Fe2+ + H2S, 发生氧化还原反应,3CuS + 8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+ 3S+ 2NO+ 4H2O, 生成络合物,AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl-,沉淀的转化,思考：白色的氢氧化镁沉淀加入氯化铁溶液后， 为什么会有红褐色沉淀生成？ 试用平衡移动原理解释之。,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq)，,【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,沉淀的转化,AgCl,AgI,Ag2S,沉淀的转化示意图,KI = I- + K+,+,AgI(s),s(AgCl)=1.510-4g,s(AgI)=3.710-7g,s(Ag2S)=1.310-16g,沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,沉淀的转化,思考与交流:从实验中可以得到什么结论？,注意：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。,（1）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。 （2）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。,3、沉淀的转化,CaSO4 (s) SO42-(aq)+ Ca2+(aq),+ CO32,CaCO3,应用1：锅炉除水垢：P64 锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。,化学法除锅炉水垢的流程图,CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O Mg(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CaCO3 Mg(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(s) Ca2+(aq) + CO32-(aq),2HCO3-,对一些自然现象的解释,CuSO4,铜蓝(CuS),CuSO4 + ZnS = CuS + ZnSO4,CuSO4 + PbS = CuS + PbSO4,龋齿,应用3：龋齿的形成原因及防治方法,牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：,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： 。,发酵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,已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因,应用4：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”。,科学视野溶度积KSP（重点）,对于溶解平衡： MmAn(s) mMn+(aq) + nAm-(aq)有： KSP=c(Mn+)mc(Am-)n(式中浓度指平衡浓度） 在一定温度下， KSP是一个常数。 2、离子积QC（任意时刻溶液中离子浓度幂的积）。,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。,3.Ksp与溶解度的关系 同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大，Ksp较大的沉淀可以转化为Ksp较小的沉淀。 不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。,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 =1.810-10,4. 与溶度积相关的计算,例2：已知Ksp,AgCl1.810-10， Ksp,Ag2CrO49.010-12，试 求AgCl和Ag2CrO4的溶解度（用g/L表示）,解：（1）设AgCl的溶解度为S1（molL),则： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平衡 S1 S1,(2)设Ag2CrO4的溶解度为S2（mol/L),则： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) 平 2S2 S2,在水中：AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度,例3：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Ag+浓度是多少？(假设溶液体积不变）,解：设c(Ag+)为xmol/L,由KSP=c(Ag+) c(Cl-) =x(x+1)=1.810-10,x=1.810-10,故c(Ag+) =1.810-10mol/L,例4 在20mL 0.0020molL-1Na2SO4溶液中加入 20 mL 0.020molL-1 BaCl2溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断 SO42- 离子是否沉淀完全？已知BaSO4的Ksp= 1.0710-10 .,解:（1）, 有BaSO4沉淀生成,5.判断能否生成沉淀及沉淀是否完全,沉淀完全是指离子残留量 10-5 mol L-1,故SO42- 沉淀完全,由Ksp = c(Ba2+)c(SO42-) 有 c(SO42-)=1.0710-10 0.0090 1.210-8 mol L-1,由题意知Ba2+过量，沉淀后溶液中c(Ba2+)=0.0090 mol L-1,例5：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 molL-1, 使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么? 已知Ksp(Fe（OH）3)=4.010-39，Ksp(Mg（OH）2)=1.810-11,pOH = 11.1 , pH = 2.9,解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全时的OH-为:,Mg2+开始沉淀的pH值为:,pOH = 4.9, pH =9.1 因此, 只要控制pH值在2.9 9.1之间即可使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀。,练习3：为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是（ ） A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO,D,练习5：以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯