化学选修四第四节难溶电解质.ppt

难溶电解质的溶解平衡 第四章第四节 高二化学备课组 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 1 NaCl在水溶液里达到溶液平衡状态时有何特征 2 要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体 可采取什么措施 蒸发 减溶剂 降温 NaCl的溶解速率与结晶速率相等 并且只要溶解平衡的条件不变 该溶液中溶解的NaCl的量就是一个恒定值 加入浓盐酸 交流 讨论 在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸 现象 解释 在NaCl的饱和溶液中 存在溶解平衡NaCl s Na aq Cl aq 加浓盐酸会使c Cl 增加 平衡向左移动 因而有NaCl晶体析出 NaCl饱和溶液中有固体析出 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 一 Ag 和Cl 的反应能进行到底吗 实验 向盛有2mL0 1mol LAgNO3溶液的试管中加入2mL0 1mol LNaCl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 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 5mol 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 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 溶解平衡的特征 逆 等 动 定 变 溶解平衡的概念 平衡的共性 练一练 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 沉淀的速率与溶解的速率相等C 沉淀溶解达到平衡时 溶液中离子的浓度相等且保持不变D 沉淀溶解达到平衡时 如果再加入该沉淀物 将促进溶解 B 2 难溶等于不溶吗 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可存在溶解平衡 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 练 书写碘化银 氢氧化镁溶解平衡的表达式 特例 Ca OH 2 练习 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 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 石灰乳中存在下列平衡 Ca OH 2 s Ca2 aq 2OH aq 加入下列溶液 可使Ca OH 2减少的是 A Na2CO3溶液B AlCl3溶液C NaOH溶液D CaCl2溶液 练一练 AB 难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时 离子浓度保持不变 或一定 在一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 各离子浓度幂之乘积为一常数 这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积 用Ksp表示 2 溶度积常数或溶度积 Ksp 表达式 概念 溶度积 Ksp 的大小只与温度有关 影响因素 25 时 Ksp c Mg2 c OH 2 5 6 10 12mol3 L 3 练 请写出BaSO4 Al OH 3的沉淀溶解平衡与溶度积KSP表达式 BaSO4 s Ba2 SO42 KSP c Ba2 c SO42 Al OH 3 s Al3 3OH KSP c Al3 c OH 3 概念 一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 各离子浓度幂的乘积为一常数 这个常数称为溶度积常数简称为溶度积 用Ksp表示 2 溶度积 科学视野P65 对于溶解平衡 MmAn s mMn aq nAm aq 有 KSP c Mn m c Am n 注意 Ksp只与温度有关 相同类型的难溶电解质溶度积越小 其溶解度越小 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 离子积QC 任意时刻溶液中离子浓度幂的乘积 例 下列情况下 有无CaCO3沉淀生成 已知Ksp CaCO3 2 8 10 91 往盛有1 0L纯水中加入0 1mL浓度为0 01mol L的CaCl2和Na2CO3 2 改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1 0mol L呢 C Ca2 C CO32 0 1 10 3 0 01 1 0 10 6mol LQc C Ca2 C CO32 10 12 Ksp 2 8 10 9因此无CaCO3沉淀生成 C Ca2 C CO32 10 4mol LQc C Ca2 C CO32 10 8 Ksp 2 8 10 9因此有CaCO3沉淀生成 练一练 2 下列叙述正确的是 A 由于AgCl水溶液导电性很弱 所以它是弱电解质B 难溶电解质离子浓度的乘积就是该物质的溶度积常数C 溶度积常数大者 溶解度也大D 用水稀释含有AgCl固体的溶液时 AgCl的溶度积常数不变 D 意义 Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解度 几种难熔电解质在25 时的溶解平衡和溶度积 AgCl s Ag Cl Ksp c Ag c Cl 1 8 10 10S 1 5 10 4AgBr s Ag Br Ksp c Ag c Br 5 0 10 13S 8 4 10 6AgI s Ag I Ksp c Ag c I 8 3 10 17S 9 1 10 9 相同类型 如AB型 的难溶电解质的Ksp越小 溶解度越小 越难溶 如 Ksp AgCl Ksp AgBr Ksp AgI 溶解度 AgCl AgBr AgI 能与溶解度之间换算算出溶解度 例1 已知Ksp AgCl 1 56 10 10 Ksp Ag2CrO4 9 0 10 12 试求AgCl和Ag2CrO4的溶解度 用g L表示 解 1 设平衡时AgCl的浓度为S1 mol L 则 AgCl s Ag aq Cl aq 平衡S1S1 2 设溶解平衡时Ag2CrO4的浓度为S2 mol L 则 Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 平2S2S2 在水中 AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度 AnBm s nAm aq mBn aq Qc Ksp时 沉淀从溶液中析出 溶液过饱和 体系中不断析出沉淀 直至达到平衡 此时Qc Ksp 2 Qc Ksp时 沉淀与饱和溶液的平衡Qc Ksp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 此时Qc Ksp Qc Am n Bn m 与Qc相比较 可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀是否生成或溶解 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 所以其数值不定 但对一难溶电解质 在一定温度下 Ksp为一定值 例1 下列情况下 有无CaCO3沉淀生成 Ksp CaCO3 2 8 10 9 1 往盛有1 0L纯水中加入0 1mL浓度为0 01mol L的CaCl2和Na2CO3 2 改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1 0mol L呢 Ca2 CO32 0 1 10 3 0 01 1 0 10 6mol LQc Ca2 CO32 10 12 Ksp CaCO3 2 8 10 9因此无CaCO3沉淀生成 Ca2 CO32 10 4mol LQc Ca2 CO32 10 8 Ksp CaCO3因此有CaCO3沉淀生成 二 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 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7 8 Fe3 3NH3 H2O 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 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 沉淀的溶解 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 分析 难溶于水的盐能溶于酸中如 CaCO3 FeS Al OH 3 Cu OH 2溶于盐酸 思考 写出氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式 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 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 讨论 溶解 沉淀 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 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 2NH3 H2O 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 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NH3 H2O 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 3 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 Ksp 1 8 10 11 Ksp 4 0 10 38 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 3 沉淀的转化 有黑色沉淀析出 黑色沉淀没变化 黑色沉淀没变化 逆向进行 有何现象 沉淀的转化 思考与交流 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 沉淀的转化示意图 KI I K AgI s s AgCl 1 5 10 4g s AgI 3 7 10 7g s Ag2S 1 3 10 16g 沉淀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 沉淀的转化 CaSO4SO42 Ca2 CO32 CaCO3 应用1 锅炉除水垢 P 64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 H2OMg OH 2 2H Mg2 2H2O 水垢成分CaCO3Mg OH 2CaSO4 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 CaCO3Ca2 CO32 2HCO3 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 9 1 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Na2SO3溶液吗 限用试剂 氧化剂 HNO3 KMnO4 Cl2 O2 H2O2水等 调PH 氨水 氢氧化钠 氧化铜 碳酸铜 氧化还原法 应用5 已知Fe3 Fe2 Cu2 沉淀完全的pH如下 如何除去CuCl