高中化学选修四第三章第四节难溶电解质的溶解平衡完整版ppt课件.ppt

第四节难溶电解质的溶解平衡 1 固体物质的溶解度 定义 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 注意 条件 一定温度标准 100克溶剂状态 饱和状态单位 克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 溶解度的简单计算 2 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 3 1 NaCl在水溶液里达到溶解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 4 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 5 一 难溶电解质的溶解平衡 6 1 问题讨论 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 有黄色沉淀生成 说明溶液中依然有Ag Cl 存在 即Ag 和Cl 的反应不能进行到底 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 7 Ag 和Cl 的反应真能进行到底吗 1 谈谈对部分酸 碱和盐的溶解度表中 溶 与 不溶 的理解 2 根据对溶解度及反应限度 化学平衡原理的认识 说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底 3 上表中哪些物质属于易溶物质 可溶 微溶 难溶 难溶物质溶解度差别 8 不移动 不变 不变 不变 不变 正反应 正反应 正反应 正反应 逆反应 逆反应 增大 增大 增大 增大 增大 增大 减小 减小 减小 减小 9 1 生成沉淀的离子反应能发生的原因 生成物的溶解度很小 2 难溶电解质的溶解平衡 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 10 2 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 11 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 4 溶解平衡的特征 逆 等 动 定 变 3 溶解平衡的概念 平衡的共性 12 几点说明 溶解平衡的存在 决定了生成难溶电解质的反应不能进行到底 习惯上将生成难溶电解质的反应 认为反应完全了 因对于常量的反应来说 0 01g是很小的 当溶液中残留的离子浓度 1 10 5mol L时 沉淀就达到完全 难溶电解质的溶解度尽管很小 但不会等于0 如Ag2S的溶解度为1 3 10 16g 溶解平衡与化学平衡一样 受外界条件的影响而发生移动 13 结论 在电解质的溶液中 不管是易溶的 微溶的 难溶的电解质都存在着溶解平衡 14 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 15 6 溶解平衡常数 溶度积KSP 对于溶解平衡 MmAn s mMn aq nAm aq 有 KSP c Mn m c Am n KSP是一个常数 只与温度有关与浓度无关 溶液中有关离子浓度幂的乘积 离子积QC 任意时刻溶液中离子浓度幂的乘积 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 溶度积 Ksp 难溶电解质的溶解平衡中 离子浓度幂的乘积 16 在AgCl的饱和溶液中 有AgCl固体存在 当分别向溶液中加入下列物质时 将有何种变化 加入物质平衡溶液中浓度AgClAgCl引起变化移动 Ag Cl 溶解度KSP原因 HCl 0 1mol L 1 课堂练习 AgCl s Ag Cl 不变不变不变不变稀释 不变生成配离子 增大温度 不变同离子效应 AgNO3 0 1mol L 1 升高温度 NH3 H2O 2mol L 1 加H2O 不变同离子效应 17 例题 1 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不断进行 但速率相等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沉淀的溶解度不变例题 2 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 AC AB 18 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 19 2 生成沉淀的方法 调pH值 如 工业原料氯化铵中混有氯化铁 使其溶解于水 再加氨水调pH值至7 8 可使Fe3 转变为Fe OH 3沉淀而除去 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 20 化学沉淀法废水处理工艺流程示意图 21 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些方面考虑 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 22 2 沉淀的溶解原理 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 就达到使沉淀溶解的目的 例 CaCO3 s CO32 aq Ca2 aq HCO3 H H H2CO3 H2O CO2 强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂 如可溶解难溶氢氧化物 难溶碳酸盐 某些难溶硫化物等 除酸外 某些盐溶液也可用来溶解沉淀 23 思考 写出氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式 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 根据勒夏特列原理 使沉淀溶解平衡向溶解方向移动 24 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 25 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 26 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 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 3 沉淀的转化 27 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 28 向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液 生成白色沉淀 向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液 白色沉淀转变为红褐色 静置 红褐色沉淀析出 溶液变无色 实验3 5 29 实验3 4 3 5沉淀转化 AgCl AgI Ag2S Mg OH 2 Fe OH 3 30 讨论 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 31 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 32 思考与交流 1 根据你所观察到的现象 写出所发生的反应 2 如果将上述两个实验中的沉淀生成和转化的步骤颠倒顺序 会产生什么结果 试用平衡移动原理和两种沉淀溶解度上的差别加以解释 找出这类反应发生的特点 溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀 两者差别越大 转化越容易 AgCl I AgI Cl 2AgI S2 Ag2S 2I 3Mg OH 2 2Fe3 2Fe OH 3 3Mg2 转化不会发生 33 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 34 CaSO4SO42 Ca2 CO32 CaCO3 应用1 锅炉除水垢 P 64锅炉的水垢中含有CaSO4 可先用Na2CO3溶液处理 使之转化为疏松 易溶于酸的CaCO3 35 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 36 应用2 一些自然现象的解释 37 CaCO3Ca2 CO32 2HCO3 38 各种原生铜的硫化物经氧化 淋滤作用后可变成CuSO4溶液 并向深部渗透 遇到深层的闪锌矿 ZnS 和方铅矿 PbS 便慢慢地使之转变为铜蓝 CuS 39 ZnS沉淀转化为CuS沉淀 1 在1试管中加入ZnSO4溶液 再滴入Na2S溶液 观察现象 2 静置后倾去上层清液 蒸馏水洗涤沉淀2 3次 3 向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液 观察现象 实验现象 有白色沉淀出现 白色沉淀转化成为黑色沉淀 为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀 40 ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应 ZnS s Cu2 aq CuS s Zn2 ZnS与CuS是同类难溶物 CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度 41 应用3 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 42 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Na2CO3溶液吗 43 小结 沉淀的生成 溶解 转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程 其基本依据主要有 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 加入相同离子 平衡向沉淀方向移动 加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子 使平衡向溶解的方向移动 44 练习 1 下列说法正确的是 A 硫酸钡放入水中不导电 则硫酸钡是非电解质B 物质溶于水达到饱和时 溶解过程就停止了C 绝对不溶解的物质是不存在的D 某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为零2 在有固态Mg OH 2存在的饱和溶液中 存在如下平衡 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 向该饱和溶液中分别加入固体CH3COONa NH4Cl时 固体Mg OH 2的质量有何变化 C 加入CH3COONa固体 CH3COO 水解得OH 抑制Mg OH 2溶解 Mg OH 2质量增大 加入NH4Cl固体时 NH4 与溶液中OH 结合得NH4OH 使Mg OH 2溶解平衡正向移动 Mg OH 2质量减少 45 3 将足量的AgCl分别放入 1 5ml水 2 10ml0 2mol L MgCl2溶液 3 20ml0 5mol L NaCl溶液 4 40ml0 1mol L 盐酸中溶解至饱和 各溶液中Ag 浓度由大到小的顺序为 4 常温下 在500ml0 011mol L 的Ba OH 2溶液中加入500ml0 01mol L 的硫酸溶液生成沉淀 已知Ksp BaSO4 1 1 10 10mol2 L 2 1 沉淀生成后溶液的PH 2 沉淀生成后溶液中c SO4 1 4 2 3 解析 OH Ba2 5 10 4mol L 1 H 1 0 10 11mol L 1 溶液PH 11 设沉淀后SO42 浓度为x 则有 BaSO4 Ba2 SO42 5 10 4 x Ksp BaSO4 5 10 4 x 1 1 10 10mol2 L 2 X 2 2x10 7mol L 1 46 AgCl s Ag aq Cl aq 温度 多数难溶电解质的溶解是吸热的 通常情况 升高温度 平衡正向移动 溶解度增大 加入水 平衡正向移动 加入AgCl固体 平衡不移动 加入NaCl晶体 平衡逆向移动 H 0 47 三 溶度积常数KSP及其应用 48 三 溶度积常数KSP及其应用 1 定义 在一定条件下 难溶性电解质形成饱和溶液 达到溶解平衡 其溶解平衡常数叫做溶度积常数或简称溶度积 例 写出下列难溶电解质的溶解平衡关系式和溶度积表达式 AgBrAg Br Ksp c Ag c Br Fe OH 3Fe3 3OH Ksp c Fe3 c3 OH Ksp AnBm An m Bm n Ksp只与温度有关与浓度无关 49 3 Ksp的意义Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 对于同类型物质 Ksp数值越大 难溶电解质在水中的溶解能越强 如由Ksp数值可知 p61 溶解能力 AgCl AgBr AgI Cu OH 2 Mg OH 2 不同类型的物质 Ksp差距不大时不能直接作为比较依据 如某温度下 AgCl s Ag aq Cl aq Ksp 1 8 10 10Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq Ksp 5 6 10 12 虽然Mg OH 2的Ksp较小 但不能认为Mg OH 2比AgCl更难溶 一般比较难溶物质 往往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度 则AgCl的浓度约为1 3 10 5mol L 1 Mg OH 2约为1 2 10 4mol L 1 显然Mg OH 2更易溶解 50 4 溶度积规则 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 3 Qc Ksp时 溶液不饱和 若加入过量难溶电解质 难溶电解质会溶解直至达到平衡 此时Qc Ksp 51 例1 下列情况下 有无CaCO3沉淀生成 已知Ksp CaCO3 4 96 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 4 96 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 5 溶度积的应用 1 判断有无沉淀的生成 离子能否共存 52 例1 在100mL0 01mol LKCl溶液中 加入1mL0 01mol LAgNO3溶液 下列说法正确的是 AgClKsp 1 8 10 10 A 有AgCl沉淀析出B 无AgCl沉淀C 无法确定D 有沉淀但不是AgCl A c Cl O O1 0 1 0 101 9 9 10 3mol L c Ag O O1 0 001 0 101 9 9 10 5mol L QC 9 9 10 3 9 9 10 5 9 8 10 7 KSP 53 例2 在1L含1 0 10 3mol L 1的SO42 溶液中 注入0 01molBaCl2溶液 假设溶液体积不变 能否有效除去SO42 已知 Ksp BaSO4 1 1 10 10mol2 L 2 解 c Ba2 0 01mol L c SO42 0 001mol L 生成BaSO4沉淀后 Ba2 过量 剩余的即 Ba2 0 01 0 001 0 009mol L SO42 Ksp Ba2 1 1 10 10 9 0 10 3 1 2 10 8 mol L 因为 剩余的即 SO42 1 2 10 8mol L 1 0 10 5mol L所以 SO42 已沉淀完全 即有效除去了SO42 注意 当剩余离子即平衡离子浓度 10 5mol L时 认为离子已沉淀完全或离子已有效除去 54 例3 08广东 已知Ag2SO4的Ksp为2 0 10 5 将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和 该过程中Ag 和SO42 浓度随时间变化关系如图1 饱和Ag2SO4溶液中c Ag 0 034mol L 若t1时刻在上述体系中加入100mL0 020mol LNa2SO4溶液 下列示意图中 能正确表示t1时刻后Ag 和SO42 浓度随时间变化关系的是 图1 B 55 例4 若某溶液中Fe3 和Mg2 的浓度均为0 10mol L 使Fe3 完全沉淀而使Mg2 不沉淀的pH条件是什么 Ksp Fe OH 3 4 10 39Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 pOH 10 8 pH 3 2 解 Fe OH 3Fe3 3OH Fe3 沉淀完全时的 OH 为 56 Mg2 开始沉淀的pH值为 pOH 4 9 pH 9 1 因此 只要控制pH值在3 2 9 1之间即可使Fe3 定量沉淀而使Mg2 不沉淀 Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 57 例5 向1 0 10 3mol L 3的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液 求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的 Ag CrO42 沉淀完全时 Ag 已知 Ksp Ag2CrO4 9 0 10 12 解 Ag2CrO42Ag CrO42 Ksp Ag 2 CrO42 CrO42 沉淀完全时的浓度为1 0 10 5mol L 3故有 58 59 60 例1 已知25 时 AgCl的溶解度是1 92 10 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 34 10 5mol L则KSP AgCl c Ag c Cl 1 34 10 5 2 1 8 10 10 溶度积与溶解度之间的换算 61 例2 已知25 时KSP AgCl 1 8 10 10 把足量的AgCl放入1L1 0mol L的盐酸溶液中溶解度是多少 g L 解 设AgCl在盐酸中的溶解度为S mol L AgCl s Ag aq Cl aq 平衡SS 1 1 AgCl在盐酸溶液中溶解度比在水中的小 62 例3 已知Ksp AgCl 1 8 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AgCl的溶解度为S1 mol L 则 AgCl s Ag aq Cl aq 平衡S1S1 2 设Ag2CrO4的溶解度为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 63 由以上例题的结果可得到如下结论 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 64 练习 1 向盛有0 1mol LAgNO3溶液的试管中滴加0 1mol LNaCl溶液 至不再有白色沉淀生成为止 取其中澄清溶液 逐滴加入饱和Na2S溶液 有无沉淀生成 如果先向AgNO3溶液中加Na2S溶液至沉淀完全 再向上层清液中滴加NaCl 情况又如何 试解释原因 是否可以用Na2SO4代替Na2S 没有沉淀生成 Ag2S饱和溶液中Ag 太少 不能生成AgCl沉淀 有黑色沉淀生成 65 不可以 设c SO42 0 1mol L 为使而之沉淀 c Ag 1 4 10 5 0 1 1 2 1 18 10 2mol L 而在AgCl饱和溶液中c Ag 1 8 10 10 1 2 1 34 10 5mol L 66 2 在粗制CuSO4 5H2