高中化学（情景导入+课前导读+知识解惑+课堂演练）第三章 第3节 沉淀溶解平衡课件 鲁科版选修4.ppt

第3节沉淀溶解平衡 物质在水溶液中的行为 自然界中有许多神奇的景观 其中溶洞景观就是一绝 石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后 会形成各种奇形异状的溶洞 见下图 溶洞里的石笋 石柱 千奇百怪 引人入胜 你一定会惊叹大自然的妙笔神工 在惊叹自然界美丽之余 你也一定会疑问 如此坚硬的石头怎么会溶成一个大洞呢 溶洞里造型奇特的石柱 石笋又是怎样形成的呢 一 沉淀溶解平衡1 不同的电解质在水中的 差别很大 习惯上将溶解度小于 的电解质称为难溶电解质 2 在有agcl沉淀生成的溶液中存在着如下平衡 上述平衡存在两个过程 一方面 在水分子的作用下 少量的 和 脱离agcl表面进入水中 另一方面 和 受agcl表面 的吸引 回到agcl表面析出 在一定温度下 当 的速率与 的速率相等时 形成 达到平衡状态 人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡 一 1 溶解性0 01g2 agcl s ag aq cl aq ag cl 溶液中ag cl 阴阳离子沉淀溶解沉淀生成agcl饱和溶液 3 描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为 或简称 用 表示 4 一定 下 ksp为一常数 难溶电解质的ksp的大小反映了难溶电解质在水中的 二 沉淀溶解平衡的应用1 沉淀溶解平衡是一个 平衡 当条件发生改变时 平衡也会相应地发生 2 如果误食可溶性钡盐 造成钡中毒 应尽快用 给患者洗胃 3 溶度积常数溶度积ksp4 温度溶解能力二 1 动态移动2 na2so4溶液 3 精制食盐水时 可加入适量的 除去氯化钠溶液中的镁离子 4 除去cuso4溶液中的少量铁离子 可向溶液中加入 或 调节溶液的ph至3 4 铁离子即可转化为氢氧化铁除去 5 20世纪50年代 流行病学研究发现 具有防治龋齿的作用 含氟牙膏的重要功能之一是防治 6 当糖粘在牙齿上后 在酶的作用下产生了一种有机弱酸 而 是造成龋齿的主要原因 3 naoh溶液4 cu oh 2cu2 oh 2co35 氟化物龋齿6 乳酸乳酸 7 agno3溶液和nacl溶液反应 生成 沉淀 当向体系中滴加ki溶液时 溶液中的 和 结合生成了更难溶解的 由于 减小 促进了agcl的溶解 最终agcl全部转化为 8 重晶石是制备钡化合物的重要原料 但 不溶于酸 若用 处理即可转化为易溶于酸的baco3 总反应的离子方程式为 7 agclag i agic ag agi8 baso4饱和na2co3溶液baso4 baco3 沉淀溶解平衡与溶度积 1 探究物质的溶解性电解质在水中的溶解度 有的很大 有的很小 在20 时溶解性与溶解度的关系如表 说明 物质在水中 溶 与 不溶 是相对的 不溶 是指难溶 没有绝对不溶的物质 2 难溶物的转化 1 实验 水垢成分 污水处理加固体fes 水垢成分是caco3和mg oh 2 ca hco3 2caco3 co2 h2omg hco3 2mgco3 co2 h2o而水垢中mg oh 2的形成可以用以下化学方程式或离子方程式来表示 mg hco3 2mgco3 h2o co2 mgco3 mg2 h2o oh mg2 2oh mg oh 2 mgco3转化为mg oh 2的过程涉及到盐的水解 mgco3的溶解性大于mg oh 2 mgco3 h2omg oh 2 co2 污水中的cu2 hg2 pb2 等重金属离子要用fes固体除去 加入fes后 发生的离子反应有 cu2 aq fes s cus s fe2 aq hg2 aq fes s hgs s fe2 aq pb2 aq fes s pbs s fe2 aq 2 在溶液中 沉淀向溶解性更小的物质转化 结论 难溶物之间是可以转化的 3 难溶电解质的含义 像caco3 fes mg oh 2等物质是盐或碱 因而属于电解质 却因其在水中的溶解度不大 是难溶的电解质 但在水中也会建立一种溶解平衡 4 实验探究pbi2固体的溶解平衡见下表 5 沉淀溶解平衡的建立以pbi2沉淀溶解为例 从固体pbi2溶于水时所发生的过程分析有两个方面 一方面是在水分子的作用下 部分pb2 和i 离开固体表面进入溶液 同时另一方面进入溶液中的pb2 和i 又会在固体表面沉积下来 当这两个过程的速率相等时 pb2 和i 的沉积与pbi2固体的溶解达到平衡状态 固体的量不再减少 从而得到pbi2的饱和溶液 此时pbi2沉淀溶解的速率和pb2 与i 结合成沉淀的速率相等 pb2 与i 的浓度不再变化 即建立下列动态平衡 pbi2 s pb2 aq 2i aq 6 溶度积 1 含义 在一定的温度下 难溶电解质的饱和溶液中 存在沉淀溶解平衡 其平衡常数叫做溶度积常数或溶度积 2 符号 ksp 3 表达式 以pbi2 s pb2 aq 2i aq 为例来表示 ksp pb2 i 2 4 影响因素 ksp只与难溶电解质的性质 温度有关 而与沉淀的量无关 并且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动 并不改变溶度积 5 意义 ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 当化学式所表示的组成中阴 阳离子个数比相同时 ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解性越大 可以利用ksp来计算饱和溶液中某种离子的浓度 注意 1 对于化学式中阴 阳离子个数比不同的难溶电解质 不能直接比较ksp的大小来确定其溶解能力的大小 需转化为溶解度 2 溶液中的各离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动 并不改变溶度积 7 沉淀溶解平衡的影响因素 1 沉淀溶解平衡是众多平衡中的一种 具有化学平衡的特征 2 影响沉淀溶解平衡的因素内因 难溶电解质本身的性质 外因 浓度 加水冲稀 沉淀溶解平衡向溶解的方向移动 但ksp不变 温度 升高温度 沉淀溶解平衡向吸热的方向移动 同时ksp变化 同离子效应 向沉淀溶解平衡体系中 加入相同的离子 使平衡向沉淀方向移动 但ksp不变 其他 向沉淀溶解平衡体系中 加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或气体的离子 使平衡向溶解的方向移动 ksp不变 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 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 答案 b点评 沉淀溶解平衡是平衡的一种 平衡移动原理仍适于该平衡体系 在学习该部分知识时 要注重平衡移动原理对该部分知识的指导作用 对于难溶盐mx 其饱和溶液中m 和x 的物质的量浓度之间的关系类似于 h oh kw 存在等式 m x ksp 现将足量的agcl分别放入下列物质中 agcl的溶解度由大到小的排列顺序是 20ml0 01mol l 1kcl溶液 30ml0 02mol l 1cacl2溶液 40ml0 03mol l 1hcl溶液 10ml蒸馏水 50ml0 05mol l 1agno3溶液 a b c d 解析 agcl s ag cl 由于 ag cl ksp cl 或 ag 越大 越能抑制agcl的溶解 agcl的溶解度就越小 注意agcl的溶解度大小只与溶液中ag 或cl 的浓度有关 而与溶液体积无关 中 cl 0 01mol l 1 中 cl 0 04mol l 1 中 cl 0 03mol l 1 中 cl 0mol l 1 中 ag 0 05mol l 1 ag 或cl 浓度由小到大的顺序为 答案 b 沉淀溶解平衡的应用 沉淀的溶解与生成 由于沉淀的溶解平衡也是动态平衡 因此可以改变条件使平衡发生移动 溶液中的离子转化为沉淀 或沉淀转化为溶液中的离子 1 利用难溶电解质达到沉淀平衡时 温度一定 各离子浓度的系数次方的乘积是个常数 ksp 利用ksp计算溶液中某种离子的浓度 即已知某种难溶盐的ksp 利用ksp的表达式 可以求出溶液中相关离子的浓度 2 判断沉淀生成与否的方法 比较溶度积与浓度商的大小 通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积 浓度商qc的相对大小 可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解 qc ksp溶液过饱和 有沉淀析出 直至溶液饱和 达到新的平衡 qc ksp 溶液饱和 沉淀与溶解处于平衡状态 qc ksp溶液未饱和 无沉淀析出 若加入过量难溶电解质 难溶电解质溶解直至溶液饱和 说明 溶度积和溶解度的值都可用来表示物质的溶解能力 用溶度积直接比较时 物质的类型必须相同 3 沉淀的溶解根据平衡移动原理 对于水中难溶的电解质 如果能不断地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 就可以使沉淀溶解 难溶于水的caco3沉淀可以溶于盐酸中 caco3 s aq ca2 aq h h2co3h2o co2 说明 1 上述反应中co2气体的生成和逸出使caco3溶解平衡体系中的co浓度不断减小 平衡向沉淀溶解的方向移动 2 当盐酸的量足够时 caco3就可以完全溶解 3 难溶电解质fes al oh 3 cu oh 2也可溶于强酸 其反应的方程式如下 fes 2h fe2 h2s al oh 3 3h al3 3h2oca oh 2 2h ca2 2h2o除了酸可以溶解难溶电解质外 某些盐溶液也可用来溶解沉淀 沉淀的转化 1 硫化锌是一种难溶于水的白色固体 硫化铜为难溶于水的黑色固体 它们在水中分别存在如下沉淀溶解平衡 zns s zn2 aq s2 aq ksp 1 6 10 24mol2 l 2cus s cu2 aq s2 aq ksp 6 3 10 36mol2 l 2zns与cus的阴 阳离子个数比相同 因此可以用ksp比较它们的溶解能力 由于ksp cus ksp zns 所以cus的溶解能力要比zns差很多 当向zns固体中加入cuso4溶液时 对于cus qc ksp 因此zns电离生成的s2 可与cu2 结合生成更难溶的cus 并促进zns的沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动 结果使zns沉淀逐渐转化为cus沉淀 总反应为 zns s cu2 aq cus s zn2 aq 2 fes固体在水中存在如下平衡 fes s fe2 aq s2 aq ksp 6 3 10 18mol2 l 2 与fes的ksp对比可知 cus hgs pbs等重金属离子的硫化物的溶解能力更小 将fes固体投入到含cu2 hg2 pb2 等重金属离子的废水中 fes溶解生成的s2 可以和这些离子结合生成更难溶的硫化物沉淀 对于这些硫化物而言 q ksp 以达到除去这些离子的目的 以hg2 为例 沉淀转化反应为 fes s hg2 aq hgs s fe2 aq 小结 沉淀的转化是一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程 沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动 为了除去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 naohb na2co3c 氨水d mgo解析 要除fecl3 实际上是除去fe3 除fe3 的方法是加入某物质使之成为沉淀 过滤即可 同时该题巧妙运用了fe oh 3的溶解度小于mg oh 2的溶解度 从而可以使fe3 沉淀 而不致使mg2 转化为沉淀而析出 答案 d 难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡 在常温下 溶液里各种离子的浓度以它们化学计量数为方次的乘积是一个常数 叫溶度积常数 ksp 例如 cu oh 2 cu2 2oh ksp cu2 oh 2 2 10 20mol3 l 3 当溶液中各种离子的浓度方次的乘积大于溶度积时 则产生沉淀 反之固体溶解 1 某cuso4溶液里 cu2 0 02mol l 1 如要生成cu oh 2沉淀 应调整溶液的ph 使之大于 2 要使0 2mol l 1cuso4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 影响沉淀溶解平衡的因素 1 内因难溶性电解质本身的性质 2 外因 1 浓度 加水冲稀 沉淀溶解平衡向溶解的方向移动 但ksp不变 2 温度 多数难溶性电解质溶解于水是吸热的 所以升高温度 沉淀溶解平衡向溶解的方向移动 同时ksp变大 3 同离子效应 向沉淀溶解平衡体系中 加入相同的离子 使平衡向沉淀方向移动 但ksp不变 4 其他 向沉淀溶解平衡体系中 加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子 使平衡向溶解的方向移动 ksp不变 注意 一定温度下 当改变难溶电解质溶液中对应的离子浓度大小时 使溶解平衡移动 该难溶电解质的溶解度可能会发生变化 但不能改变该难溶电解质的溶度积ksp al oh 3为两性氢氧化物 在水溶液中存在酸式电离和碱式电离两种形式 试根据平衡移动原理 解释下列有关问题 1 向al oh 3沉淀中加入盐酸 沉淀溶解 其原因是 有关离子方程式是 2 向al oh 3沉淀中加入苛性钠溶液 沉淀溶解 其原因是 有关离子方程式是 答案 1 al oh 3的碱式电离为al oh 3 al3 3oh 加入酸溶液 由于h 与al oh 3电离出来的少量oh 中和生成水 使al oh 3的电离平衡向正反应方向移动al oh 3 3h al3 3h2o 2 al oh 3的酸式电离为al oh 3 h2o h al oh 4 当向al oh 3沉淀中加入碱溶液时 oh 与h 反应生成水 al oh 3的酸式电离平衡向正方向移动al oh 3 oh al oh 4 点评 al oh 3为两性氢氧化物 在强酸或强碱中都能反应生成盐和水 从而破坏了al oh 3的溶解平衡 故al oh 3既能溶于酸又能溶于碱 1 已知 25 时 ksp mg oh 2 5 61 10 12 ksp mgf2 7 42 10 11 下列说法正确的是 a 25 时 饱和mg oh 2溶液与饱和mgf2溶液相比