难溶电解质的溶解平衡第一课时.ppt

1 什么是饱和溶液 在一定温度下 在一定量的溶剂里 不能再溶解某种溶质的溶液 叫做这种溶质的饱和溶液 复习 2 如何判断某NaCl溶液是否已经达到饱和 蒸发结晶 降温结晶 3 要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体 可以采取什么措施 4 饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗 现象 NaCl饱和溶液中析出固体 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Cl 的浓度增加 平衡向左移 NaCl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 第四节难溶电解质的溶解平衡Dissolutionelectrolyteequlibrium 阅读课本P61 62 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 的反应真能进行到底吗 一 Ag 和Cl 的反应真能进行到底吗 Ag Cl AgCl 表3 4几种电解质的溶解度 20 讨论1 在溶解度的大小 易溶和难溶界限等方面你能得到哪些相关信息谈谈你对酸 碱和盐的溶解度表中 溶 与 不溶 的理解 200C时 溶解性与溶解度的大小关系 1 溶解是绝对的 不溶是相对的 2 没有绝对不溶的电解质 难溶电解质都会发生微量溶解 讨论2 当AgNO3与NaCl反应生成难溶AgCl时 溶液中是否含有Ag 和Cl 有 讨论3 难溶电解质 如AgCl 是否存在溶解平衡 如何表示 初始状态 溶解 沉淀 溶解平衡 溶解 沉淀 一 难溶电解质的溶解平衡 1 概念 在一定条件下 难溶电解质 的速率等于离子重新 的速率 溶液中各离子的浓度 的状态 也叫沉淀溶解平衡 溶解成离子 结合成沉淀 保持不变 2 溶解平衡的建立 以AgCl s 的溶解平衡为例 3 表达方法 4 溶解平衡的特征 不等于零 相等 保持不变 发生移动 要求 标明物质状态和可逆符号 1 书写CaCO3 Mg OH 2溶解平衡的表达式 2 向有固体Mg OH 2存在的饱和溶液中 分别加入固体醋酸钠 氯化铵时固体Mg OH 2的质量有什么变化 练习 加入固体醋酸钠 固体Mg OH 2的质量增加 加入固体氯化铵 固体Mg OH 2的质量减少 既然难溶电解质中存在溶解平衡 为什么通常情况下 可以认为生成沉淀的反应可以进行到底呢 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 若要除去溶液中的SO42 离子你选择钙盐还是钡盐 为什么 加入可溶性钡盐 因硫酸钡的溶解度比硫酸钙小 用Ba2 沉淀SO42 更完全 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 C 同离子效应 d 能反应的物质 案例辩析 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 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 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 溶液中n Ca2 增大B c Ca2 不变C 溶液中n OH 增大D c OH 不变 BD 二 溶度积常数 1 定义 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 叫做溶度积常数 简称溶度积 用Ksp表示 2 表达式 Ksp c Mn m c Am n 练习 写出下列物质达溶解平衡时的溶度积常数表达式 AgCl s Ag aq Cl aq Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 3 溶度积规则 AnBm s nAm aq mBn aq Qc Ksp时 溶液过饱和 有沉淀析出 直至达到平衡 Qc Ksp时 沉淀与饱和溶液的平衡 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 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 溶度积规则 离子积 Qc c Am n c Bn m 例1 室温下 AgCl的溶解度是1 93 10 3g L 求AgCl的溶度积 已知AgCl的摩尔质量为143 3g mol 解 把AgCl溶解度单位 g L 换算成mol L 1s 1 93 10 3g L 143 3g mol 1 35 10 5mol L 1 求KspAgCl s Ag Cl 饱和 平衡1 35 10 51 35 10 5Ksp AgCl c Ag c Cl 1 35 10 5 2 1 82 10 10答 AgCl的Ksp为1 82 10 10 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 例在20mL0 0020mol L 1Na2SO4溶液中加入20mL0 020mol L 1BaCl2溶液 有无BaSO4沉淀生成 并判断SO42 离子是否沉淀完全 已知BaSO4的Ksp 1 07 10 10 解 1 所以有BaSO4沉淀生成 5 判断能否生成沉淀及沉淀是否完全 即1 07 10 10 0 0090 x所以x c SO42 1 2 10 8mol L 1 设平衡时c SO42 xmol L 1 沉淀完全是指离子残留量 10 5mol L 1 故加入BaCl2可使SO42 沉淀完全 Ksp c Ba2 c SO42 0 0090 x x 起始浓度 mol L 10 0100 0010平衡浓度 mol L 10 010 0 0010 x x BaSO4 s Ba2 SO42 所以0 0090 x 0 0090 由于x很小 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 三 溶解平衡的应用 工业废水的处理 工业废水 硫化物等 重金属离子 如Cu2 Hg2 等 转化成沉淀 3 方法 a 调pH 如 工业原料氯化铵中混有氯化铁 加氨水调pH值至7 8 b 加沉淀剂 如沉淀Cu2 Hg2 等 以Na2S H2S做沉淀剂 Cu2 S2 CuS Hg2 S2 HgS Fe3 3H2OFe OH 3 3H 加氨水 OH 浓度上升 平衡右移 有利于生成沉淀 c 同离子效应法 例如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小 硫酸中硫酸根浓度大 使平衡左移有利于沉淀生成 d 加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物或气体时 平衡向溶解方向移动 但Ksp不变 如 AgCl中加入KI s AgCl溶解 生成AgI 思考与交流 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 例计算298K时使0 010mol L 1Fe3 开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值 已知Fe OH 3的Ksp 2 64 10 39 解 Fe OH 3 s Fe3 3OH 开始沉淀 Fe3 OH 3 Ksp pOH 13 lg6 42 12 19 pH 14 12 19 1 81 金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算示例 Fe3 10 5mol L 1 pH 14 12 lg6 42 2 81 由此可见 氢氧化物沉淀不一定在碱性环境 不同氢氧化物的Ksp值不同 沉淀的pH值也不同 因此可通过控制pH值分离金属离子 2 完全沉淀 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 分步沉淀溶液中含有几种离子 加入某沉淀剂均可生成沉淀 沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀 叫作分步沉淀 Ksp越小越先沉淀 且Ksp相差越大分步沉淀越完全 如AgCl AgBr AgI Ag2S 例1 如果溶液中Fe3 和Mg2 的浓度均为0 10mol L 1 使Fe3 沉淀而使Mg2 不沉淀的pH条件是什么 已知Ksp Fe OH 3 4 0 10 39 Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 pOH 11 1 pH 2 9 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2 9 9 1之间即可使Fe3 沉淀而使Mg2 不沉淀 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 强酸是常用于溶解难溶性电解质的试剂 如可溶解难溶氢氧化物 难溶碳酸盐 某些难溶硫化物等 2 举例 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 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 迅速溶解 逐渐溶解 加入某些盐促进沉淀溶解 实验3 3 解释 在溶液中存在Mg OH 2的溶解平衡 加入NH4Cl时 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 解释 NH4 直接结合OH 使c OH 减小 平衡右移 从而使Mg OH 2溶解 小结 难溶电解质溶解的规律 不断减小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 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 3 沉淀的溶解方法 生成弱电解质 a生成弱酸 CaCO3 s 2H Ca2 H2O CO2 b生成弱酸盐 PbSO4 s 2Ac Pb Ac 2 SO42 生成易挥发性物质 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 FeS 2H Fe2 H2S 发生氧化还原反应 3CuS 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 3S 2NO 4H2O 生成络合物 AgCl 2NH3 Ag NH3 2 Cl Fe OH 3 s 3H Fe3 3H2O d生成水 Mg OH 2 s 2NH4 Mg2 2NH3 H2O c生成弱碱 3 沉淀的溶解方法 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 Ca5 PO4 3OH s 5Ca2 3PO43 OH 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 已知Ca5 PO4 3F s 的溶解度比上面的矿化产物更小 质地更坚固 用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因 课堂练习 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 5Ca2 3PO43 F Ca5 PO4 3F 氧化还原法 复习回顾 例 已知Fe3 在PH3 4之间开始沉淀 在PH7 8之间沉淀完全 而Fe2 Cu2 在8 9之间开始沉淀 11 12之间沉淀完全 CuCl2中混有少量Fe2 如何除去 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 3 沉淀的转化 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 CO32 CaCO3 依据 实验3 4 3 5 解释沉淀转换的原因 实验3 4 NaCl和AgNO3混合 生成白色沉淀 向所得固液混合物中滴加KI溶液 白色沉淀转变为黄色 向新得固液混合物中滴加Na2S溶液 黄色沉淀转变为黑色 实验3 4 3 5沉淀转化 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 有白色沉淀析出 白色沉淀变红褐色 红褐色沉淀析出 溶液褪至无色 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 1 根据你所观察到的现象 分析所发生的反应 AgCl I AgI C