3.4《难溶电解质的溶解平衡》(2)112.ppt

第四节难溶电解质的 溶解平衡 第三章 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 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也是有限的 不存在无限可溶解的物质 溶解度与溶解性的关系 20 实验探究 讨论 NaCl在水溶液里达到溶液平衡状态时有何特征 要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体 可采取什么措施 加热浓缩 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 在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸 探究实验 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 我们知道 溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一 例如 AgNO3溶液与NaCl溶液混合 生成白色沉淀AgCl Ag Cl AgCl 如果上述两种溶液是等物质的量浓度 等体积的 一般认为反应可以进行到底 一 Ag 和Cl 的反应能进行到底吗 认真阅读思考与交流表3 4 1 问题讨论 1 当AgNO3与NaCl恰好完全反应生成难溶AgCl时 溶液中是否含有Ag 和Cl 有 2 有沉淀生成的复分解类型的离子反应能不能完全进行到底呢 不能 沉淀即是难溶电解质 不是绝对不溶 只不过溶解度很小 难溶电解质在水中存在溶解平衡 问题讨论 3 难溶电解质的定义是什么 难溶物的溶解度是否为0 习惯上 将溶解度小于0 01g的电解质称为难溶电解质 难溶电解质的溶解度尽管很小 但不会等于0 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 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 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 2 特征 等 V溶解 V沉淀 结晶 动 动态平衡 V溶解 V沉淀 0 定 达到平衡时 溶液中离子浓度不再改变 变 当外界条件改变 溶解平衡将发生移动 逆 等 定 动 变 逆 溶解与沉淀互为可逆 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 遵循平衡移动原理 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 c 同离子效应 加入含有相同离子电解质 平衡向结晶的方向移动 1 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 在难溶电解质的饱和溶液中 饱和溶液达到溶解平衡状态 此时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 则Ksp AnBm Am n Bn m练习 BaSO4 Ag2CrO4 Mg OH 2 Fe OH 3的溶度积 三 溶度积和溶度积规则 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 3 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 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 3 溶度积规则 2 离子积 练习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 1 下列说法中正确的是 A 物质的溶解性为难溶 则该物质不溶于水B 不溶于水的物质溶解度为0C 绝对不溶解的物质是不存在的D 某粒子被沉淀完全是指该粒子在溶液中的浓度为零 2 下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是 A 开始时 溶液中各离子浓度相等B 平衡时 沉淀的速率和溶解的速率相等C 平衡时 溶液中溶质的离子浓度相等 且保持不变D 平衡时 如果再加入难溶性的该沉淀物 将促进溶解 练习 C B 练习 3 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 AB 讨论 溶度积和溶解度都可以表示难溶电解质在水中的溶解能力 分析下表 你将如何看待溶度积和溶解度的关系 结论 相同类型的难溶电解质的Ksp越小溶解度越小 一定条件下 注意 只有在同种类型的电解质之间才能通过Ksp的大小来直接比较溶解度的大小 Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解度 例 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 二 沉淀反应的应用 1 沉淀的生成 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 加入沉淀剂 应用同离子效应 控制溶液的pH 当时有沉淀生成 原理 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 同离子效应法 氧化还原法 硫酸中硫酸根浓度大 使平衡向沉淀方向移动 有利于沉淀的生成 例 已知Fe3 在PH3到4之间开始沉淀 在PH7到8之间沉淀完全 而Fe2 Cu2 在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全 CuCl2中混有少量Fe2 如何除去 例 为什么硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小 先把Fe2 氧化成Fe3 然后调PH至7到8使Fe3 转化为Fe OH 3沉淀 过滤除去沉淀 氧化剂可用 氯气 双氧水 氧气等 不引入杂质 调PH可用 氧化铜 碳酸铜等 不引入杂质 氧化剂 硝酸 高锰酸钾 氯气 氧气 双氧水等 调PH 氨水 氢氧化钠 氧化铜 碳酸铜 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 认识1 生成沉淀的离子反应之所以能够发生 在于生成物的溶解度很小 认识2 难溶电解质的溶解度尽管很小 但不会为0 认识3 溶解度小于0 01g的电解质称为难溶电解质 残留在溶液中的离子浓度小于1X10 5mol L 就认为反应完全了 沉淀的生成小结 生成沉淀的离子反应的本质 反应生成沉淀使溶液中某些离子浓度变得更小 要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3 不宜选用的试剂是 A MgOB MgCO3C NaOHD Mg OH 2 c 课堂练习 2 沉淀的溶解 1 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 2 举例 a 难溶于水的盐溶于酸中如 CaCO3溶于盐酸 FeS Al OH 3 Cu OH 2溶于强酸 b 难溶于水的电解质溶于某些盐溶液如 Mg OH 2溶于NH4Cl溶液 思考与交流 用平衡移动的原理分析Mg OH 2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因 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 分析 Mg OH 2沉淀溶解的原因 观点 Mg OH 2 s Mg2 2OH NH4 H2ONH3 H2O H H OH H2O由于 反应的发生 使平衡 右移 Mg OH 2溶解 观点 Mg OH 2 s Mg2 2OH NH4 OH NH3 H2O由于 反应的发生 使平衡 右移 沉淀溶解 你支持哪种观点 如何证明自己的观点是正确的 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 产生白色沉淀 白色沉淀变黄色 黄色沉淀变黑色 AgNO3 NaCl AgCl 白色 NaNO3 AgCl KI AgI 黄色 KCl 2AgI Na2S Ag2S 黑色 2NaI 3 沉淀的转化 二 沉淀反应的应用 沉淀转化的实质 就是沉淀溶解平衡的移动 沉淀转化的规律 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 难溶物的溶解能力差别越大 沉淀转化的趋势越大 思考 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 pH0 9 1 5 如果服下BaCO3 胃酸会与CO32 反应生成CO2和水 使CO32 离子浓度降低 使Qc Ksp 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 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 沉淀转化的实质 沉淀转化的条件 动脑思考 平衡体系中离子浓度改变 沉淀溶解平衡发生移动一般是难溶的物质转化成更加难溶的物质 两者溶解度差别越大 转化越容易 溶解度大的沉淀 溶度积常数大的沉淀 溶解度小的沉淀 溶度积常数小的沉淀 沉淀转化的应用 锅炉除水垢 CaSO4 P64 对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀 可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀 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 一些自然现象的解释P65 CaCO3Ca2 CO32 2HCO3 练习3 龋齿的形成原因及防治方法 1 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 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 2 已知Ca5 PO4 3F的KSP 2 8 10 61 比Ca5 PO4 3OH更难溶 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 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 ZnS在水中存在沉淀溶解平衡 CuS在水中存在沉淀溶解平衡 ZnS与CuS是同类难溶物 Ksp ZnS Ksp CuS CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度 当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时 ZnS溶解产生的S2 与CuSO4溶液中的Cu2 足以满足Qc Ksp CuS 的条件 S2 与Cu2 结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡 CuS沉淀的生成 使得S2 的浓度降低 导致S2 与Zn2 的Qc Ksp ZnS 使得ZnS不断的溶解 结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀 1 ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释 ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应 ZnS s Cu2 aq CuS s Zn2 沉淀的转化是 沉淀的转化实质是 的移动 通常 一种沉淀可转化为更难溶的沉淀 两种难溶物的 差别越大 这种转化的趋势就越大 沉淀溶解平衡 溶解能力 一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程 例 将足量的ZnS粉末加入到10mL0 001mol L 1的CuSO4溶液中 是否有CuS沉淀生成 请通过计算后回答 已知 Ksp ZnS 1 6 10 24mol2 L 2Ksp CuS 1 3 10 36mol2 L 2 解 在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为 S2 Zn2 Ksp 1 2 1 6 10 24mol2 L 2 1 2 1 26 10 12mol L 1 Qc CuS C Cu2 C S2 1 0 10 3mol L 1 1 26 10 12mol L 1 1 26 10 15mol2 L 2 因为 Qc CuS Ksp CuS 所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀 有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算 2 为除去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 1 在饱和澄清石灰水中加入生石灰反应后 恢复至原来温度下列说法正确的是 A溶液中钙离子浓度变大B溶液中氢氧化钙的质量分数增大C溶液的PH不变D溶液中钙离子的物质的量减少 CD D 例1 如果溶液中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 pOH 10 8 pH 3 2 解 Fe OH 3Fe3 3OH Ksp Fe3 OH 3 4 0 10 39Fe3 沉淀完全时的 OH 为 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 控制pH值在3 12 3 87之间即可将Zn2 和Fe2 分离完全 Fe2 开始沉淀时的PH值为 pH 3 87 CuCl2溶液中含有少量杂质FeCl2 为制备纯净的晶体CuCl2 2H2O 拟定实验步骤如下 已知 溶度积 Ksp Cu OH 2 2 2 10 20Ksp Fe OH 2 8 0 10 16Ksp Fe OH 3 4 0 10 38 1 第一步将Fe2 氧化为Fe3 最适宜的氧化剂是 A K2Cr2O7B NaClOC H2O2D KMnO4 2 加入Y的目的是为了调节溶液的pH以促使Fe3 沉淀完全 Y可选用下列物质中的 A NaOHB NH3 H2OC CuOD Cu OH 2E Cu2 OH 2CO3F Cu C CDE 3 当溶液中c Fe3 1 0 10 5mol L时可以认为沉淀完全 计算此时溶液中的c OH 此时所得沉淀中是否有Cu OH 2 假定溶液中c Cu2 0 2mol L 3 设此时溶液中的OH 浓度为xmol L 则有 c Fe3 x3 4 0 10 38x3 4 0 10 33x 1 6 10 11 对溶液中的铜离子 此时有 Qc 0 2 1 6 10 11 2 5 12 10 23 Ksp Cu OH 2 2 2 10 20 所以此时所得沉淀中没有氢氧化铜生成 练习2 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