难溶物质的溶解平衡.ppt

第29讲 难溶电解质溶解平衡 难溶电解质的沉淀溶解平衡一 难溶电解质的溶解平衡1 沉淀溶解平衡 1 概念 在一定条件下 当难溶电解质的溶解速率与溶液中的有关离子重新生成沉淀的速率相等时 此时溶液中存在的溶解和沉淀间的动态平衡 称为沉淀溶解平衡 溶解平衡时的溶液是饱和溶液 2 特征 逆 等 动 定 变 3 影响因素 内因 外因 浓度 温度 4 过程表示 例如 AgCl s Ag aq Cl aq 2 溶度积常数 1 难溶电解质的溶度积常数的含义AgCl s Ag aq Cl aq 当溶解与结晶速度相等时 达到平衡状态Ksp AgCl Ag Cl 为一常数 该常数称为难溶电解质的溶度积常数 简称溶度积 2 难溶电解质的溶度积常数用Ksp表示 通式 AnBm s nAm aq mBn aq 则Ksp AnBm Am n Bn m练习 BaSO4 Ag2CrO4 Mg OH 2 Fe OH 3的溶度积 3 溶度积 Ksp 的性质溶度积 Ksp 的大小与难溶电解质性质和温度有关 与沉淀的量无关 离子浓度的改变可使平衡发生移动 而不能改变溶度积 不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同 相同类型的难溶电解质的Ksp越小 溶解度越小 越难溶 如 Ksp AgCl Ksp AgBr Ksp AgI 溶解度 AgCl Ksp AgBr Ksp AgI Ksp决定于难溶电解质的本性 与温度有关 与溶液浓度无关 一定温度下 Ksp是常数 Ksp的大小反应了难溶电解质在水中的溶解能力 对相同类型的难溶电解质溶度积大 溶解度就大 可直接比较 2 对不同类型的难溶电解质不能认为溶度积大 溶解度也大 注意 3 同一物质的Ksp与温度有关 与溶液中的溶质离子浓度无关 练习1 已知Ksp AgCl AgBr AgI向一含Cl Br I 的混合溶液 离子浓度相同 中滴加AgNO3 求离子的沉淀顺序 I Br Cl 4 溶度积与溶解度之间的关系 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AgCl的浓度为S1 mol L 则 AgCl s Ag aq Cl aq 平衡S1S1 2 设Ag2CrO4的浓度为S2 mol dm3 则 Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 平2S2S2 在水中 AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度 例2 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的溶解度为S mol L AgCl s Ag aq Cl aq 平SS 1 1 AgCl在盐酸溶液中溶解度比在水中的小 已知 Ksp AgCl 1 56 10 10 二 沉淀溶解平衡的应用 1 沉淀的溶解与生成 离子的浓度商Qc和离子积Ksp的关系 1 当Qc Ksp时是过饱和溶液 离子生成沉淀即反应向生成沉淀方向进行 直到平衡状态 饱和为止 2 当Qc Ksp时是饱和溶液 已达到沉淀溶解平衡状态 3 当Qc Ksp时是不饱和溶液 沉淀溶解即反应向沉淀溶解的方向进行 直到平衡状态 饱和为止 以上规则称为溶度积规则 沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小 控制离子浓度的大小 可以使反应向所需要的方向转化 1 沉淀溶解的原理根据平衡移动 对于在水中难溶的电解质 如果能设法不断的移去溶解平衡体系中的相应离子 使平衡向沉淀溶解方向移动 就可以使沉淀溶解 1 生成弱电解质例 CaC2O4 s Ca2 C2O42 CaC2O4 s 2H H2C2O4 Ca2 2 发生氧化还原反应而溶解CuS s Cu2 S2 HNO3 S NO 3CuS 8HNO3 Cu NO3 2 3S 2NO 4H2O 3 生成配离子而溶解AgCl 2NH3Ag NH3 2 Cl 请书写化学方程式 2 沉淀的生成 例1 将4 10 3mol L 1的AgNO3溶液与4 10 3mol L 1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出 Ksp AgCl 1 8 10 10mol2 L 2 解 只有当Qc Ksp时 离子才能生成沉淀 混合后 Ag 2 10 3mol L 1 Cl 2 10 3mol L 1Qc Ag Cl 2 10 3mol L 1 2 10 3mol L 1 4 0 10 6mol2 L 2 1 8 10 10mol2 L 2Qc Ksp 所以有AgCl沉淀析出 练习 将4 10 3mol L 1的Pb NO3 2溶液与4 10 3mol L 1的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出 Ksp PbI2 7 1 10 9mol3 L 3 解 Qc pb2 I 2 2 10 3mol L 1 2 10 3mol L 1 2 8 10 9 Ksp PbI2 所以有PbI2沉淀析出 例2 下列情况下 有无CaCO3沉淀生成 已知Ksp CaCO3 4 96 10 9mol2 L2 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 12mol2 L2 Ksp CaCO3 4 96 10 9mol2 L2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 例3 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 例 用5 的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2 已知 Ksp BaSO4 1 1 10 10mol2 L 2 解 5 的Na2SO4溶液中的 SO42 0 352mol L Ba2 1 1 10 10mol2 L 2 0 352mol L 2 9 10 10mol L 1因为剩余的 Ba2 10 5mol L所以有效除去了误食的Ba2 小结 沉淀生成的原理是什么 利用生成沉淀分离或除去某种离子 首先要使生成沉淀的反应能够发生 其次希望沉淀生成的反应进行得越完全越好 钡离子是有毒的重金属离子 如果误食可溶性钡盐 应采取什么措施 可以用碳酸钠或硫酸钠洗胃吗 应想办法使钡离子沉淀 生成的沉淀既不溶于水也不溶于酸 因此 应选用硫酸钠将钡离子沉淀 3 沉淀的转化 沉淀的转化原理 沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动 一般来说 溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现 1 沉淀的转化的实质 使溶液中的离子浓度更小 3 沉淀转化的应用 锅炉除水垢 CaSO4 一些自然现象的解释 2 沉淀转化的方法 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 3 沉淀的转化 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 CaSO4SO42 Ca2 CO32 CaCO3 水滴石穿 滴水成石 对一些自然现象的解释 例 重晶石不溶于水 也不溶于酸 且溶解度小于BaCO3的溶解度 但在实际生产中 常用重晶石 BaSO4 为原料制备其它钡化合物 例如通常用饱和Na2CO3溶液处理却可使BaSO4转化为溶解度较大且可溶于盐酸 硝酸的BaCO3 处理方法是 在饱和Na2CO3溶液中加入BaSO4 搅拌 静置 移走上层清液 再加饱和Na2CO3溶液 如此多次重复 可使大部分BaSO4转化为BaCO3 如果加入盐酸 可使BaCO3转变成可溶的氯化钡 1 反应的一般规律通常都是向生成更难溶的沉淀的方向 为什么这里生成的是溶解度更大些的BaCO3 请运用相关原理作一说明 2 上层清液是什么 写出有关的化学反应方程式 1 把BaSO4加入饱和Na2CO3溶液中 虽然Ba2 浓度低 但C032 浓度高 可以使离子积大于其溶度积 从而使BaCO3沉淀析出 2 上层清液是Na2SO4溶液 BaSO4 Na2CO3 BaCO3 Na2SO4 练习1 08江苏 17改编题 已知 向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr 当两种沉淀共存时 Ksp AgCl 2 0 10 10 2 7 10 3 5 4 10 13 求 Ksp AgBr 练习2 08山东改编题 某温度时 BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 下列说法不正确的是 A 加入Na2SO4可以使溶液由a点变到c点B 使溶液由d点变到c点不可以通过通过蒸发实现C b点有BaSO4沉淀生成D b点对应的Ksp大于c点对应的Ksp D 练习3 在50ml0 2mol L 1MgCl2溶液中加入等体积的0 2mol L 1的氨水 有无Mg OH 2沉淀生成 已知Mg OH 2的Ksp 1 8 10 10 氨水的Kb 1 78 10 5 解 c Mg2 0 2 2 0 1 mol L 1 c NH3 H2O 0 2 2 0 1 mol L 1 NH3 H2ONH4 OH Qc c Mg2 c2 OH 0 1 1 33 10 3 2 1 78 10 7 Qc Ksp Mg OH 2 有Mg OH 2沉淀生成 练习4 在1mol L 1CuSO4溶液中含有少量的Fe3 杂质 pH值控制在什么范围才能除去Fe3