[理化生]难溶电解质的溶解平衡第一课时.ppt

1.什么是饱和溶液？,在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。,复 习,2.如何判断某NaCl溶液是否已经达到饱和？,蒸发结晶、降温结晶,3.要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可以采取什么措施？,4.饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？,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？,?,第四节 难溶电解质的溶解平衡 Dissolution electrolyte equlibrium,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。,一、Ag和Cl的反应真能进行到底吗？,一、Ag和Cl的反应真能进行到底吗？,Ag + Cl= AgCl,表3-4 几种电解质的溶解度(20),讨论1: 在溶解度的大小、易溶和难溶界限等方面你能得到哪些相关信息谈谈你对酸、碱和盐的溶解度表中“溶”与“不溶”的理解。,200C时，溶解性与溶解度的大小关系,1、溶解是绝对的,不溶是相对的.,2、没有绝对不溶的电解质，难溶电解质 都会发生微量溶解。,讨论2: 当AgNO3与NaCl反应生成难溶AgCl时，溶液中是否含有Ag+和Cl-？,有,讨论3 .难溶电解质(如AgCl)是否存在溶解平衡？如何表示？,初始状态：(溶解) (沉淀),溶解平衡：(溶解) = (沉淀),一、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,要求：标明物质状态和可逆符号,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?,练 习,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,既然难溶电解质中存在溶解平衡,为什么通常情况下,可以认为生成沉淀的反应可以进行到底呢?,化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5mol/L时，沉淀达到完全。,若要除去溶液中的SO42-离子你选择钙盐还是钡盐?为什么?,加入可溶性钡盐.因硫酸钡的溶解度比硫酸钙小,用Ba2+沉淀SO42-更完全,(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。 c、易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也存在溶解平衡。,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。,C.同离子效应,d.能反应的物质,案例辩析 【例1】 下列有关AgCl沉淀的溶解平衡的说法中，正确的是 ( ) AAgCl 沉淀的生成和溶解在不断进行，但速率相等 BAgCl难溶于水，溶液中没有Ag和Cl C升高温度，AgCl的溶解度增大 D向AgCl沉淀的溶解平衡体系中加入NaCl固体，AgCl的溶解度不变,AC,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,B,在一定温度下，一定量的水中，石灰乳悬浊液存在下列平衡：Ca(OH)2(s) Ca(OH)2(aq) Ca2(aq)2OH(aq)，当向此悬浊液中加入少量生石灰时，下列说法正确的是( ) A溶液中n(Ca2)增大 Bc(Ca2)不变 C溶液中n(OH)增大 Dc(OH)不变,BD,二.溶度积常数,1.定义,在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为一常数,叫做溶度积常数.简称溶度积.用Ksp表示.,2.表达式,Kspc(Mn+)mc(Am-)n,练习：写出下列物质达溶解平衡时的溶度积常数表达式,AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq),Ag2CrO4 (s) 2Ag+ (aq) + CrO4 2-(aq),3、溶度积规则,AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq),QcKsp时，溶液过饱和，有沉淀析出,直至达到平衡. Qc=Ksp时，沉淀与饱和溶液的平衡. QcKsp时，溶液不饱和，若体系中有沉淀，则沉淀会溶解直至达到平衡.,Qc称为离子积，其表达式中离子浓度是任意的，为此瞬间溶液中的实际浓度.,溶度积规则,离子积,Qc= c(Am+)n c(Bn-)m,例1:室温下,AgCl的溶解度是1.9310-3g/L,求AgCl的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.3g/mol。 解： 把AgCl溶解度单位(g/L)换算成molL-1 s=1.9310-3g/L143.3g/mol =1.3510-5molL-1 求Ksp AgCl(s) Ag+ + Cl- 饱和、平衡 1.3510-5 1.3510-5 Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-) =(1.3510-5)2 =1.8210-10 答：AgCl的Ksp为1.8210-10,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。 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 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）,所以 有BaSO4沉淀生成,5.判断能否生成沉淀及沉淀是否完全,即 1.0710-10 0.0090 x 所以 x = c(SO42-) 1.210-8 mol L-1, 设平衡时 c(SO42-) = x molL-1,沉淀完全是指离子残留量 10-5 mol L-1,故加入BaCl2 可使SO42- 沉淀完全,Ksp = c(Ba2+)c(SO42-) = ( 0.0090 + x ) x,起始浓度/molL-1 0.010 0.0010 平衡浓度/ molL-1 0.010-(0.0010-x) x,BaSO4 (s) Ba 2+ + SO42-,所以 0.0090 + x 0.0090,由于 x 很小,1.沉淀的生成 (1)沉淀生成的应用 在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 (2)沉淀法工艺流程示意图。(如下图所示),三、溶解平衡的应用,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,（3）方法,a 、调pH,如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至78,b 、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂,Cu2+S2=CuS Hg2+S2HgS,Fe3+3H2O Fe（OH）3+3H+,加氨水，OH-浓度上升，平衡右移，有利于生成沉淀,c、同离子效应法,例如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。,硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。,d、加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物或气体时，平衡向溶解方向移动。但Ksp不变。 如：AgCl中加入KI（s）,AgCl溶解，生成AgI.,思考与交流,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,例 计算298K时使0.010molL-1Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=2.6410-39。,解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-, 开始沉淀, Fe3+OH-3 Ksp,pOH = 13lg 6.42 = 12.19, pH = 14-12.19=1.81,金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算示例,Fe3+ 10-5 molL-1, pH = 14(12lg6.42) =2.81,由此可见:氢氧化物沉淀不一定在碱性环境； 不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通过控制pH值分离金属离子。,(2)完全沉淀,(4)不同沉淀方法的应用 直接沉淀法：除去指定溶液中某种离子或获取该难溶电解质。 分步沉淀法：鉴别溶液中离子或分别获得不同难溶电解质。 共沉淀法：加入合适的沉淀剂，除去一组离子中某种性质相似的离子。 氧化还原法：改变某种离子的存在形式，促使其转变为溶解度更小的难溶电解质便于分离。,分步沉淀 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离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。 Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S,例1：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。,2、沉淀的溶解,（1）原理,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,强酸是常用于溶解难溶性电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物等。,（2）举例, 、难溶于水的盐溶于酸中 如：CaCO3溶于盐酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸,思考与交流,用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因,固体无明显溶解现象,迅速溶解,逐渐溶解,加入某些盐促进沉淀溶解,实验3-3,解释,在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：,加入NH4Cl时，,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),解释: NH4直接结合OH，使c(OH)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。,小结：难溶电解质溶解的规律,不断减小溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。,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,(3)、沉淀的溶解方法,生成弱电解质,a 生成弱酸,CaCO3(s) +2H+ = Ca2+ +,H2O + CO2,b 生成弱酸盐,PbSO4(s) + 2Ac-,Pb(Ac)2 + SO42-,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-,Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O,d 生成水,Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3H2O,c 生成弱碱,(3)、沉淀的溶解方法,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） 5Ca2+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 。,课堂练习,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, 氧化还原法(复习回顾),例：已知Fe3+在PH3-4之间开始沉淀，在PH7-8之间沉淀完全，而Fe2+，Cu2+在8-9之间开始沉淀, 11-12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？,先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调PH至7到8使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。,氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）,调PH可用：氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）,氧化剂:硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等,调PH:氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜,3、沉淀的转化,对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀.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。,CaSO4 SO42- + Ca2+,+ CO32-,CaCO3,依据实验3-4,3-5，解释沉淀转换的原因,实验34：,NaCl和AgNO3混合,生成白色沉淀,向所得固液混合物中滴加KI溶液,白色沉淀转变为黄色,向新得固液混合物中滴加Na2S溶液,黄色沉淀转变为黑色,（实验34、35 沉淀转化）,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,有白色沉淀析出,白色沉淀变红褐色,红褐色沉淀析出，溶液褪至无色,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、根据你所观察到的现象，分析所发生 的反应。,AgCl+I-=AgI+Cl-,2AgI+S2-=Ag2