【优秀课件】难溶电解质的溶解平衡.ppt

高中化学 选修4 人教版 第四节难溶电解质的溶解平衡 目标导航 1 知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素 2 能用平衡移动原理分析沉淀的溶解与生成 沉淀转化的实质 并会解决生产 生活中的实际问题 3 明确溶度积和离子积的关系 学会判断反应进行的方向 一 难溶电解质的溶解平衡1 固体物质的溶解度 S 与溶解性的关系2 溶解平衡状态 在一定温度下 固体溶质在水中形成 溶液时 溶液中 保持不变的状态 该状态下 固体溶质 的速率和溶液中溶质分子 的速率达到相等 但溶解和结晶仍在进行 0 01g 1g 10g 饱和 溶质质量 溶解 结晶 3 沉淀溶解平衡 1 概念在一定温度下 当沉淀 和 的速率相等时 即建立了动态平衡 叫做难溶电解质的溶解平衡 如AgCl溶于水的溶解平衡表示为 2 特征 溶解 生成 动态平衡 溶解速率和沉淀速率不等于零 溶解速率和沉淀速率 平衡状态时 溶液中的离子浓度 当改变外界条件时 溶解平衡 相等 保持不变 发生移动 议一议 1 根据对溶解度及反应限度 化学平衡原理的认识 生成沉淀的离子反应能否真正进行到底 答案不能进行到底 向右 减小 减小 增大 增大 向右 向左 向右 向左 减小 减小 增大 增大 增大 减小 影响沉淀溶解平衡的因素 1 内因 溶质本身的性质 绝对不溶的物质是没有的 同是微溶物质 溶解度差别也很大 易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡 2 外因 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 少数平衡向生成沉淀的方向移动 如Ca OH 2的溶解平衡 同离子效应 向平衡体系中加入相同的离子 使平衡向生成沉淀的方向移动 其他 向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时 平衡向溶解方向移动 3 从物质类别 变化过程角度分析沉淀溶解平衡与弱电解质的电离平衡有何区别 答案 1 从物质类别看 难溶电解质可以是强电解质 也可以是弱电解质 如BaSO4是强电解质 而Al OH 3是弱电解质 而难电离物质只能是弱电解质 2 从变化的过程来看 沉淀溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成沉淀与溶解的平衡状态 而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态 二 沉淀溶解平衡的应用1 沉淀的生成 1 调节pH法 如加入氨水调节pH 4 可除去氯化铵中的杂质氯化铁 反应离子方程式 2 加沉淀剂法 以Na2S H2S等作沉淀剂 使Cu2 Hg2 等生成极难溶的硫化物CuS HgS等沉淀 反应离子方程式如下 加Na2S生成CuS 通入H2S生成CuS Fe3 3NH3 H2O Fe OH 3 3NH4 S2 Cu2 CuS H2S Cu2 CuS 2H 2 沉淀的溶解 1 原理 根据平衡移动原理 对于在水中难溶的电解质 只要不断 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 2 实例 CaCO3沉淀溶于盐酸中 移去 H2CO3 HCO3 CO2气体的生成和逸出 使CaCO3溶解平衡体系中的CO32 浓度不断减小 平衡向 的方向移动 分别写出用HCl溶解难溶电解质FeS Al OH 3 Cu OH 2的离子方程式 向Mg OH 2悬浊液中分别滴加蒸馏水 稀盐酸 NH4Cl溶液 白色沉淀将 填 溶解 或 不溶解 沉淀溶解 FeS 2H Fe2 H2S Al OH 3 3H Al3 3H2O Cu OH 2 2H Cu2 2H2O 不溶解 溶解 溶解 溶解度小 溶解度更小 越大 1 实验探究 AgCl AgI Ag2S的转化 教材实验3 4 有白色沉淀生成 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀 溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀 Mg OH 2与Fe OH 3的转化 教材实验3 5 产生白色沉淀 产生红褐色沉淀 上层为无色溶液 下层为红褐色沉淀 MgCl2 2NaOH Mg OH 2 2NaCl 2 沉淀转化的实质沉淀转化的实质就是 的移动 即将 的沉淀转化成 的沉淀 沉淀溶解平衡 溶解度小 溶解度更小 议一议 1 除去溶液中的SO42 选择钙盐还是钡盐 为什么 怎样选择沉淀剂 答案 1 根据CaSO4微溶于水 BaSO4难溶于水 除去SO42 时 应选择钡盐 因为钡盐可使SO42 沉淀更完全 2 选择沉淀剂时 使生成沉淀的反应越完全越好 不能影响其他离子的存在 由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子 2 向Mg OH 2悬浊液中分别滴加稀盐酸和NH4Cl溶液 溶液变澄清 试解释原因 三 溶度积 Ksp 1 溶度积Ksp一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 各 幂之积为常数 称之为溶度积常数 用Ksp表示 2 表达式Ksp cm An cn Bm 例如 Ag2SO4的溶度积常数为 Ksp Ag2SO4 c2 Ag c SO42 离子浓度 3 影响因素4 溶度积Ksp与离子积Qc的关系通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积 离子积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 1 Qc Ksp 溶液过饱和 有沉淀析出 直至溶液饱和达到新的平衡 2 Qc Ksp 溶液饱和 沉淀与溶解处于平衡状态 3 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 议一议 1 溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀 而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化 这种认识对吗 答案不对 只要离子积Qc Ksp 溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀 2 同温条件下 Ksp数值越大 难溶电解质在水中的溶解能力越强 这种认识对吗 答案不对 对于同类型物质而言 Ksp数值越大 难溶电解质在水中的溶解能力越强 如AgCl AgBr AgI 而对于不同类型的物质 则不能直接比较 如Ksp AgCl 1 8 10 10 Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 不能认为Mg OH 2比AgCl更难溶 需转化为溶解度进行比较 3 试以Ksp BaSO4 1 1 10 10为例 进行溶度积和溶解度的换算 答案由于沉淀的饱和溶液是很稀的 其密度可近似认为是1g mL 1 根据Ksp BaSO4 1 1 10 10 得 1 沉淀溶解平衡在工业除杂中的应用 例1 工业制氯化铜时 是将浓盐酸用蒸气加热至80 左右 慢慢加入粗制氧化铜粉 含杂质氧化亚铁 充分搅拌使之溶解 反应如下 CuO 2HCl CuCl2 H2O FeO 2HCl FeCl2 H2O 已知 pH 9 6时 Fe2 以Fe OH 2的形式完全沉淀 pH 6 4时 Cu2 以Cu OH 2的形式完全沉淀 pH为3 4时 Fe3 以Fe OH 3的形式完全沉淀 1 为除去溶液中的Fe2 可采用的方法是 A 直接加碱 调整溶液pH 9 6B 加纯铜粉 将Fe2 还原出来C 先将Fe2 氧化成Fe3 再调整pH到3 4D 通入硫化氢 使Fe2 直接沉淀 2 工业上为除去溶液中的Fe2 常使用NaClO 当溶液中加入NaClO后 溶液pH变化情况是 A 肯定减小B 肯定增大C 可能减小D 可能增大 3 若此溶液中只含有Fe3 时 要调整pH为3 4 此时最好向溶液中加入 A NaOH溶液B 氨水C CuCl2溶液D CuO固体答案 1 C 2 B 3 D解析 1 A项中pH 9 6时 Cu2 也将沉淀 B项中 铜粉不能将Fe2 还原出来 D项中 Fe2 与H2S不反应 2 NaClO具有强氧化性 能将Fe2 氧化 2Fe2 ClO 2H 2Fe3 Cl H2O 反应中消耗H pH一定增大 3 此溶液中只含杂质Fe3 要调整pH到3 4 加入的物质必须能与酸反应 使c H 减小 且不引入新的杂质离子 D项符合条件 特别提醒在物质除杂 提纯实验中 一定要避免引入新的杂质 如上题中的第 3 问 NaOH溶液 氨水虽能调节pH为3 4 但会引入杂质离子 变式训练1某小型化工厂生产皓矾 ZnSO4 7H2O 的工艺流程如下图所示 已知 开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe OH 3 2 7 3 7 Fe OH 2 7 6 9 6 Zn OH 2 5 7 8 0 试回答下列问题 1 加入的试剂 应是 其目的是 2 加入的试剂 供选择使用的有 氨水 NaClO溶液 20 H2O2溶液 浓硫酸 浓硝酸等 应选用 其理由是 3 加入的试剂 是 目的是 答案 1 Zn将Cu2 Fe3 等杂质离子除去 2 20 H2O2溶液H2O2作氧化剂 可将Fe2 氧化为Fe3 且不引入其他杂质 3 ZnO或Zn OH 2 答案合理即可 调节溶液的pH 使Fe3 转化为Fe OH 3沉淀除去解析向溶液中加入Zn 发生反应 Cu2 Zn Zn2 Cu 2Fe3 Zn 2Fe2 Zn2 然后把Fe2 氧化成Fe3 在选择氧化剂时 应使用H2O2 因为H2O2的还原产物为H2O 不引入杂质 然后通过调节溶液的pH 使Fe3 水解生成Fe OH 3沉淀而除去 2 沉淀溶解平衡曲线 例2 在t 时 AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 又知t 时AgCl的Ksp 4 10 10 下列说法不正确的是 A 在t 时 AgBr的Ksp为4 9 10 13B 在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体 可使溶液中c点变到b点C 图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液答案B 解析根据图中c点的c Ag 和c Br 可得该温度下AgBr的Ksp为4 9 10 13 A正确 在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后 c Br 增大 溶解平衡逆向移动 c Ag 减小 故B错 在a点时Qc Ksp 故为AgBr的不饱和溶液 C正确 选项D中K c Cl c Br Ksp AgCl Ksp AgBr 代入数据得K 816 D正确 解题策略沉淀溶解平衡图像题的解题策略 1 沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线 曲线上任一点都表示饱和溶液 曲线上方的任一点均表示过饱和 此时有沉淀析出 曲线下方的任一点 均表示不饱和 2 从图像中找到数据 根据Ksp公式计算得出Ksp的值 3 比较溶液的Qc与Ksp的大小 判断溶液中有无沉淀析出 4 涉及Qc的计算时 所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度 因此计算离子浓度时 所代入的溶液体积也必须是混合液的体积 变式训练2如图所示 有T1 T2两种温度下两条BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线 回答下列问题 讨论T1温度时BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线 下列说法不正确的是 A 加入Na2SO4可使溶液由a点变为b点B 在T1曲线上方区域 不含曲线 任意一点时 均有BaSO4沉淀生成C 蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a b之间的某一点 不含a b D 升温可使溶液由b点变为d点答案D解析A项 加入Na2SO4 c SO42 增大 Ksp不变 c Ba2 减小 正确 B项 在T1曲线上方任意一点 由于Qc Ksp 所以均有BaSO4沉淀生成 C项 不饱和溶液蒸发溶剂 c SO42 c Ba2 均增大 正确 D项 升温 Ksp增大 c SO42 c Ba2 均增大 错误 1 下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是 A AgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行B AgCl难溶于水 溶液中没有Ag 和Cl C 升高温度 AgCl沉淀的溶解度增大D 向AgCl沉淀中加入NaCl固体 AgCl沉淀的溶解度不变答案C解析难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止 但溶解和生成速率相等 没有绝对不溶的物质 温度越高 一般物质的溶解度越大 向AgCl沉淀中加入NaCl固体 使溶解平衡左移 AgCl的溶解度减小 3 已知25 时 CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 向100mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400mL0 01mol L 1Na2SO4溶液 下列叙述正确的是 A 溶液中析出CaSO4固体沉淀 最终溶液中c SO42 比原来的大B 溶液中无沉淀析出 溶液中c Ca2 c SO42 都变小C 溶液中析出CaSO4固体沉淀 溶液中c Ca2 c SO42 都变小D 溶液中无沉淀析出 但最终溶液中c SO42 比原来的大答案D 4 工业上制取纯净的CuCl2 2H2O的主要过程是 将粗氧化铜 含少量Fe 溶解于稀盐酸中 加热 过滤 调节滤液的pH为3 对 所得滤液按下列步骤进行操作 已知Cu2 Fe2 在pH为4 5时不水解 而Fe3 却几乎完全水解而沉淀 请回答下列问题 1 X是什么物质 其反应的离子方程式是 2 Y物质应具备的条件是 生产中Y可选 3 溶液乙在蒸发结晶时应注意 答案 1 Cl2Cl2 2Fe2 2Fe3 2Cl 2 调节溶液酸性 使pH为4 5 且不引进新杂质CuO或Cu OH 2 3 通入HCl气体 或加入盐酸 并不断搅拌且不能蒸干 5 钡 Ba 和锶 Sr 及其化合物在工业上有着广泛的应用 它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在 BaSO4和SrSO4都是难溶性盐 工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐 1 将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为 该反应的平衡常数表达式为 该反应能发生的原因是 用沉淀溶解平衡的有关理论解释 2 对于上述反应 实验证明增大CO32 的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率 判断在下列两种情况下 平衡常数K的变化情况 填 增大 减小 或 不变 升高温度 平衡常数K将 增大CO32 的浓度 平衡常数K将 3 已知 SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与B