高中化学 34难溶电解质的溶解平衡课件 新人教版选修4.ppt

1 了解沉淀平衡的定义及影响因素 2 掌握沉淀转化的条件及应用 3 了解溶度积及其有关计算 一 ag 和cl 的反应真能进行到底吗 1 生成沉淀的离子反应之所以能够发生的原因生成沉淀的离子反应之所以能够发生 在于 尽管生成物的溶解度很小 但 2 溶解平衡的建立以agcl溶解为例 从固体溶解平衡的角度 agcl在溶液中存在下述两个过程 一方面 在水分子作用下 另一方面 溶液中的ag 和cl 受agcl表面正 负离子的吸引 溶解平衡 在一定温度下 当 时 即得到 如agcl沉淀体系中的溶解平衡可表示为 由于沉淀 溶解之间的这种 平衡的存在 决定了ag 和cl 的反应 进行到底 3 生成难溶电解质的离子反应的限度不同电解质在水中的溶解度差别很大 例如agcl和agno3 但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限 习惯上将溶解度小于 g的电解质称为难溶电解质 对于常见的化学反应来说 0 01g是很小的 因此一般情况下 相当量的离子互相反应生成难溶电解质 可以认为反应完全了 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于 mol l 1时 沉淀就达完全 二 沉淀反应的应用难溶电解质的溶解平衡也是动态平衡 化学平衡中的平衡移动规律同样适用于难溶电解质的溶解平衡 因此可以通过改变条件使平衡移动 溶液中的离子或转化为沉淀 或沉淀转化为溶液中的离子 1 沉淀的生成 1 沉淀生成的应用 在涉及 的生产 科研 等领域中 常利用 来达到分离或除去某些离子的目的 2 沉淀的方法 调节ph法 如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁 使其溶解于水 再加入氨水调节ph至7 8 可使fe3 转变为 沉淀而除去 反应如下 加沉淀剂法 如以na2s h2s等作沉淀剂 使某些金属离子 如cu2 hg2 等生成极难溶的硫化物cus hgs等沉淀 也是分离 除去杂质常用的方法 反应如下 cu2 s2 cu2 h2s hg2 s2 hg2 h2s 2 沉淀的溶解 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 如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的 使平衡向 的方向移动 就可以使沉淀溶解 2 溶解沉淀的试剂类型 主要类型是 用 溶解 例如 溶解caco3 fes al oh 3 cu oh 2等难溶电解质 用某些盐溶液溶解 例如 mg oh 2沉淀可溶于nh4cl溶液 化学方程式为 3 沉淀的转化 1 沉淀转化的方法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 或其他方法能溶解的沉淀 2 沉淀转化的实质沉淀转化的实质就是 一般说来 的沉淀转化成 的沉淀容易实现 两种沉淀的溶解度差别 沉淀转化越容易 3 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 锅炉除水垢水垢 caso4 s 从caso4到caco3的沉淀转化中 并存着两个沉淀溶解平衡 其反应如下 对一些自然现象的解释在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象 例如 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 时 便慢慢地使之转变为铜蓝 cus 其反应如下 cuso4 zns cuso4 pbs 答案 一 1 生成物的溶解度小不会等于02 少量ag 和cl 脱离agcl的表面溶入水中回到agcl的表面析出 沉淀沉淀溶解和生成的速率相等饱和溶液动态不能3 0 011 10 5二 1 1 无机制备提纯工艺废水处理生成沉淀 2 fe oh 3fe3 3nh3 h2o fe oh 3 cus cus 2h hgs hgs 2h 2 1 相应离子沉淀溶解 2 强酸 mg oh 2 2nh4cl mgcl2 2nh3 h2o3 1 另一种用酸 2 沉淀溶解平衡的移动溶解度小溶解度更小越大 3 caso4 na2co3 caco3 na2so4caco3 2hcl cacl2 h2o co2 cus znso4cus pbso4 1 游过闻名于世的桂林溶洞 北京石花洞的人都不会忘记那千姿百态的石钟乳 石笋和石柱 不会忘记那宽敞高大的岩穴 曲折迂回的通道 这些引人入胜 宛如地下龙宫的溶洞 以及其中的钟乳石是怎样形成的呢 提示 溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果 石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸氢钙 由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同 被侵蚀的程度不同 就逐渐被溶解分割成互不相依 千姿百态 陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞 溶有碳酸氢钙的水 当从溶洞顶滴到洞底时 由于水分蒸发或压强减小 以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀 这些沉淀经过千百万年的积聚 渐渐形成了钟乳石 石笋等 2 若要除去某溶液中的你选择加入钙盐还是钡盐 为什么 提示 加入可溶性钡盐 因为baso4的溶解度比caso4的溶解度小 用ba2 沉淀更完全 1 溶解平衡的建立在一定条件下 难溶电解质溶于水形成饱和溶液时 溶质的离子与该固态物质之间建立了动态平衡 叫做沉淀溶解平衡 以agcl溶解为例 ag aq cl aq agcl s agcl在溶液中存在以下两个过程 一方面 在水分子的作用下 少量ag 和cl 脱离agcl固体表面溶入水中 另一方面 溶液中的ag 和cl 受agcl固体表面正 负离子的吸引 回到agcl表面析出沉淀 在一定温度下 当沉淀溶解和生成的速率相等时 便得到agcl的饱和溶液 即建立起下列动态平衡 2 溶解平衡的特征与化学平衡一样 也可以概括为 动 等 定 变 四个字 动 动态平衡 溶解速率和沉淀速率不等于零 即溶解过程和沉淀过程都在进行 等 溶解速率和沉淀速率相等 定 溶解达平衡状态时 溶液中的离子浓度保持不变 变 当改变外界条件时 溶解平衡发生移动 直到建立新的平衡 3 生成难溶电解质的离子反应的限度不同电解质在水中的溶解度差别很大 例如agcl和agno3 但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限 习惯上将溶解度小于0 01g的电解质称为难溶电解质 对于常见的化学反应 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1 10 5mol l时 沉淀就达完全 生成沉淀的离子反应之所以能够发生 是因为生成物的溶解度很小 3 生成难溶电解质的离子反应的限度不同电解质在水中的溶解度差别很大 例如agcl和agno3 但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限 习惯上将溶解度小于0 01g的电解质称为难溶电解质 对于常见的化学反应 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1 10 5mol l时 沉淀就达完全 生成沉淀的离子反应之所以能够发生 是因为生成物的溶解度很小 4 沉淀溶解平衡的影响因素 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 外因 包括浓度 温度等 遵循勒夏特列原理 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 少数平衡向生成沉淀的方向移动 如ca oh 2的溶解平衡 案例精析 例1 下列有关agcl沉淀的溶解平衡的说法中 正确的是 a agcl沉淀的生成和溶解在不断进行 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的溶解度增大d 向agcl沉淀的溶解平衡体系中加入nacl固体 agcl的溶解度不变 解析 agcl固体在溶液中存在溶解平衡 当达到溶解平衡时 agcl固体生成ag 和cl 的速率必然等于ag 和cl 结合成agcl固体的速率 a正确 没有绝对不溶的物质 b错误 一般来说 温度升高 固体的溶解度增大 c正确 但少数固体的溶解度随温度升高而降低如ca oh 2 向agcl沉淀的溶解平衡体系中加入nacl固体 增大了c cl 平衡向左移动 agcl的溶解度减小 d错误 故选ac 答案 ac 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 沉淀的速率和溶解的速率相等c 沉淀溶解达到平衡时 溶液中溶质的离子浓度相等 且保持不变d 沉淀溶解达到平衡时 如果再加入难溶性的该沉淀物 将促进溶解 解析 本题考查了沉淀溶解平衡的建立与特征 a项 反应开始时 各离子的浓度没有必然的关系 错误 b项正确 c项沉淀溶解达到平衡时 溶液中溶质的离子浓度保持不变 但不一定相等 d项中 沉淀达到溶解平衡时 如果再加入难溶性的该物质 由于固体的浓度为常数 故平衡不发生移动 答案 b 在一定温度下 一定量的水中 石灰乳悬浊液存在下列平衡 ca oh 2 s ca oh 2 aq ca2 aq 2oh aq 当向此悬浊液中加入少量生石灰时 下列说法正确的是 a n ca2 增大b c ca2 不变c n oh 增大d c oh 不变 解析 本题考查的是对沉淀溶解平衡的理解 加入少量生石灰发生反应 cao h2o ca oh 2 溶液中水的量减少 析出ca oh 2固体 但溶液仍为饱和溶液 所以溶液中的离子浓度不变 但离子数会减少 故正确答案为bd 答案 bd 点评 平衡移动原理也适用于溶解平衡 如果促进难溶物质的溶解平衡 则固体逐渐溶解 如果抑制难溶物质的溶解平衡 则有固体生成或固体不溶解 2009 广东卷 硫酸锶 srso4 在水中的沉淀溶解平衡曲线如下 下列说法正确的是 a 温度一定时 ksp srso4 随c so 的增大而减小b 三个不同温度中 313k时ksp srso4 最大c 283k时 图中a点对应的溶液是不饱和溶液d 283k下的srso4饱和溶液升温到363k后变为不饱和溶液 解析 温度一定 ksp srso4 不变 a错误 由题中沉淀溶解平衡曲线可看出 313k时 c sr2 c so 最大 ksp最大 b正确 a点c sr2 小于平衡时c sr2 故未达到饱和 沉淀继续溶解 c正确 从283k升温到363k要析出固体 依然为饱和溶液 答案 bc 1 沉淀的生成 1 沉淀生成的应用在涉及无机制备 提纯工艺的生产 科研 废水处理等领域中 常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的 2 沉淀法工艺流程示意图 如下图所示 3 沉淀的方法 调节ph法 例如 工业原料氯化铵中含有杂质氯化铁 使其溶于水 再加入氨水调节ph至7 8 可使fe3 转变为fe oh 3沉淀而除去 离子反应方程式为fe3 3nh3 h2o fe oh 3 加沉淀剂法 如以na2s h2s等作沉淀剂 使某些金属离子如cu2 hg2 等生成极难溶的硫化物cus hgs等沉淀 也是分离 除去杂质常用的方法 反应为cu2 s2 cus cu2 h2s cus 2h 和hg2 s2 hgs hg2 h2s hgs 2h 4 不同沉淀方法的应用 直接沉淀法 除去指定溶液中某种离子或获取该难溶电解质 分步沉淀法 鉴别溶液中离子或分别获得不同难溶电解质 共沉淀法 加入合适的沉淀剂 除去一组离子中某种性质相似的离子 氧化还原法 改变某种离子的存在形式 促使其转变为溶解度更小的难溶电解质便于分离 2 沉淀的溶解 1 沉淀溶解的原理 根据平衡移动的原理 对于在水中难溶的电解质 如能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 就可以使沉淀溶解 2 沉淀溶解的规律 加入的试剂能与沉淀所产生的离子发生反应 生成挥发性物质或弱电解质 弱酸 弱碱或水 使溶解平衡向溶解的方向移动 则沉淀就会溶解 如难溶于水的caco3 fes al oh 3 cu oh 2等都可溶于盐酸中 caco3 2h ca2 co2 h2ofes 2h fe2 h2s al oh 3 3h al3 3h2ocu oh 2 2h cu2 2h2o 3 沉淀的转化 1 沉淀转化的方法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 2 沉淀转化的实质 沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动 一般说来 溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现 两种沉淀的溶解度差别越大 沉淀转化越容易 案例精析 例2 为了除去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 解析 要除fecl3实际上是除去fe3 除fe3 的方法是加入某物质使之成为沉淀过滤即可 同时该题巧妙运用了fe oh 3的溶解度小于mg oh 2的溶解度 从而可以使fe oh 3沉淀 而不致使mg2 转化为沉淀而析出 答案 d 点评 对于除杂问题 要把握以下几个问题 1 加入的试剂能与杂质反应或通过调整酸碱性 使之发生水解而除去 2 添加的试剂允许过量 且过量的试剂易于除去 不能引入新的杂质 本题常规方法是加入化学物质直接与fe3 反应形成沉淀 但在这里却巧妙地利用了mgo消耗fecl3水解生成的hcl 促使fecl3水解成fe oh 3 同时mgo转化成mgcl2 不引入新杂质 即使mgo过量 因为它不溶于水也不会引起二次污染 除去氯化钠溶液中的氯化镁 氯化钙的方法是 a 将样品溶于蒸馏水 加入过量氢氧化钠过滤后 加盐酸蒸发b 将样品溶于蒸馏水 加入过量碳酸钠过滤后 加盐酸蒸发c 将样品溶于蒸馏水 加入过量氢氧化钠过滤 在滤液中加过量盐酸后蒸发d 用半透膜有选择地除去钙离子和镁离子 答案 c 做过ag 或cl 检验实验的试管壁上易附着agcl固体 不易用水或酸洗去 却可用氨水浸泡后洗净 试解释用氨水可洗掉agcl沉淀的原因 解析 agcl固体在水中存在溶解平衡 agcl s ag aq cl aq 当加入氨水后 ag 与nh3 h2o结合生成难以电离的 ag nh3 2 从而使c ag 减小 上述平衡向右移动 使agcl固体逐渐溶解而被洗掉 答案 加入氨水后生成难电离的 ag nh3 2 使agcl的溶解平衡发生移动 而逐渐完全溶解 1 溶度积 ksq 概念 在一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 各离子浓度幂之积为一常数 2 表达式以mman的饱和溶液为例 ksq c mn