难溶电解质的溶解平衡.ppt

1 第4节难溶电解质的溶解平衡 第三章水溶液中的离子平衡 2 3 一 Ag 和Cl 的反应真能进行到底吗 我们知道 溶液中有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 等体积混合 一般认为反应可以进行到底 溶液中是否还含有Ag 和Cl 阅读教材61页的表格 难溶物质也会溶解 取有AgCl沉淀的饱和溶液中的上层清液 滴加几滴Na2S溶液 发现生成黑色沉淀AgS 说明仍有部分Ag 和Cl 在溶液中 难溶物在水中是否完全不能溶解了呢 难溶电解质的溶解度尽管很小 但不会为0 4 事实上绝对不溶解的物质是没有的 20 时 溶解性与溶解度的大小关系 我们所说的生成沉淀的离子反应能进行完全 是生成物的溶解度很小 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 溶液中还有相应的离子 5 溶解平衡的建立 练 书写碘化银 氢氧化镁溶解平衡的表达式 二 难溶电解质的溶解平衡 尽管AgCl固体难溶于水 但仍有部分Ag 和Cl 离开固体表面进入溶液 同时进入溶液的Ag 和Cl 又会在固体表面沉淀下来 当这两个过程速率相等时 Ag 和Cl 的沉淀与AgCl固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态 2 溶解平衡的特点 逆等动定变 2020 3 26 6 三 溶度积 平衡常数 Ksp 对于沉淀溶解平衡 平衡时 Ksp cm Mn cn Am 固体物质不列入平衡常数 上述反应的平衡常数为 AgCl s Ag aq Cl aq 在一定温度下 Ksp是一个常数 称为溶度积常数 简称溶度积 Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 练 写出下列物质达溶解平衡时的溶度积常数表达式 难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时 离子浓度保持不变 或一定 其离子浓度的幂之积为一个常数 这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积 用Ksp表示 Ksp c Ag c Cl Ksp c2 Ag c CrO42 相同类型的难溶电解质的Ksp越小 溶解度越小 越难溶 7 写出PbI2 s 溶解平衡表达式和的溶度积表达式 练习 8 溶度积 Ksp 的大小与难溶电解质的性质 内因有关 影响溶度积 Ksp 的因素 不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同 与温度有关 大多数温度升高 溶度积增大也有少数减小 9 溶度积规则 在难溶电解质的溶液中 各离子浓度幂之乘积称为离子积 Qc c Mn m c Am nQc Ksp 溶液处于过饱和溶液状态 生成沉淀 Qc Ksp 沉淀和溶解达到平衡 溶液为饱和溶液 Qc Ksp 溶液未达饱和 沉淀发生溶解 离子浓度的改变可使平衡发生移动 但不能改变溶度积 10 四 影响沉淀溶解平衡的因素 1 内因 溶质本身的性质 绝对不溶的物质是没有的 同是难溶物质 溶解度差别也很大 易溶溶质只要是饱和溶液也可存在溶解平衡 2 外因 遵循平衡移动原理 浓度 加水 平衡向溶解方向移动 温度 升温Ksp变化 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 11 对于平衡AgCl s Ag Cl 增加或减少C Ag 或C Cl 平衡向哪个方向移动 沉淀的生成和溶解这两个相反的过程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 3 外加电解质 12 练习 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 13 1 沉淀的生成 五 沉淀溶解平衡的应用 在物质的检验 提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义 沉淀法工艺流程示意图 14 当Qc Ksp时有沉淀生成 增加溶解平衡体系中的相应离子浓度 平衡就向生成沉淀方向移动 15 1 调节pH法 加入试剂不引入杂质为了除去MgCl2溶液中的FeCl3 可在加热搅拌条件下加入下列哪种试剂 A NaOHB Na2CO3C 氨水D MgO D 工业原料氯化铵中混有杂质氯化铁 加氨水调pH值至7 8除杂质 Fe3 3NH3 H2O Fe OH 3 3NH4 16 2 加沉淀剂法 沉淀剂的选择 要求除去溶液中的某种离子 又不能影响其他离子的存在 并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去 如 以Na2S H2S等作为沉淀剂 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 原则 生成沉淀的反应能发生且进行得越完全越好 Cu2 S2 CuS Hg2 S2 HgS 若沉淀Fe2 只能用Na2S H2S不行 2020 3 26 17 练习 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 练习 如果误食可溶性钡盐 造成钡中毒 应尽快用5 0 的硫酸钠溶液给患者洗胃 为什么 练习 粗食盐中含有 Ca2 Mg2 SO42 精制食盐水时 加入的沉淀剂及顺序 NaOHNaCO3BaCl2 18 练习 已知CaCO3的Ksp 5 0 10 9判断下列情况下 有无CaCO3沉淀生成 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 c Ca2 c CO32 0 1 10 3 0 01 1 0 10 6mol L c Ca2 c CO32 10 4mol L Qc c Ca2 c CO32 10 12 Ksp 5 0 10 9 因此无CaCO3沉淀生成 Qc c Ca2 c CO32 10 8 Ksp 因此有CaCO3沉淀生成 19 3 分步沉淀 溶液中含有几种离子 加入某种沉淀剂均可生成沉淀 沉淀生成的先后顺序按溶度积从小到大的先后顺序沉淀 叫作分步沉淀 练习 已知Ksp Fe OH 3 4 0 10 38Ksp Cu OH 2 2 2 10 20将硫酸铜溶液的pH调节到3 4 就可以除去溶液中的铁离子 为什么不形成氢氧化铜沉淀 对同一类型的沉淀 Ksp越小越先沉淀 且Ksp相差越大分步沉淀越完全 如AgCl AgBr AgI 20 2 沉淀的溶解 CaCO3Ca2 CO32 H 根据平衡移动原理 对于在水中难溶的电解质 如果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 例如难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中 21 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 当Qc Ksp时有沉淀溶解 2020 3 26 22 方法 加入足量的水使沉淀转化为气体 使沉淀转化为弱电解质氧化还原法适用于具有明显氧化性或还原性的难溶物 使沉淀转化为配合物 AgCl加氨水生成银氨离子可溶 2020 3 26 23 固体无明显溶解现象 迅速溶解 逐渐溶解 Mg OH 2 2020 3 26 24 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 水解 产生的H 中和OH 使c OH 减小 平衡右移 从而使Mg OH 2溶解 2020 3 26 25 H2SFeSFe2 S2 S NO H2O 26 向盛有2mLAgNO3溶液的试管中逐滴滴入氯化钠溶液 完成下列实验并记录实验现象 实验1 实验2 向实验1的试管中滴加碘化钾溶液 实验3 向实验2的试管中滴加硫化钠溶液 生成白色沉淀 白色沉淀转化为淡黄色沉淀 淡黄色色沉淀转化为黑色沉淀 3 沉淀的转化 2020 3 26 27 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 2020 3 26 28 思考 如果将上述两个实验中沉淀生成和转化的操作步骤颠倒顺序 会产生什么结果 沉淀不会转化 沉淀只是从溶解度小的向溶解度更小的方向转化 29 加入可与体系中某些离子发生反应生成更难溶物质 Ksp更小 的离子 平衡会向溶解的方向移动 同时生成另一种溶解度更小的沉淀 两者差别越大 转化越容易 使溶液中的离子浓度更小 沉淀转化的实质也是沉淀溶解平衡的移动 沉淀的转化 30 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 2020 3 26 31 小结 沉淀的生成 溶解 转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题 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 32 课堂练习 1 下列说法中正确的是 A 不溶于不的物质溶解度为0B 绝对不溶解的物质是不存在的C 某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0D 物质的溶解性为难溶 则该物质不溶于水 B 33 2 下列各组离子 在水溶液中能以较高浓度大量共存的是 I ClO NO3 H K NH4 HCO3 OH SO42 SO32 Cl OH Fe3 Cu2 SO42 Cl H K AlO2 HSO3 Ca2 Na SO42 CO32 A B C D B 34 3 以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2 Pb2 Cd2 等金属离子 通过添加过量难溶电解质MnS 可使这些金属离子形成硫化物沉淀 经过滤除去包括MnS在内的沉淀 再经蒸发 结晶 可得纯净的MnCl2 根据上述实验事实 可推知MnS具有的相关性质是 A 具有吸附性B 溶解度与CuS PbS CdS等相同C 溶解度大于CuS PbS CdSD 溶解度小于CuS PbS CdS C 35 4 试利用平衡移动原理解释下列事实 1 FeS不溶于水 但能溶于稀盐酸中 2 CaCO3难溶于稀硫酸 却能溶于醋酸中 3 分别用等体积的蒸馏水和0 010mol L 1硫酸洗涤BaSO4沉淀 用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量 36 5 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 37 6 牙齿的主要成份是什么 为什么吃糖会引起龋齿 为什么使用含氟牙膏可以降低龋齿的发生率 使牙齿更健康 羟基磷灰石 Ca5 PO4 3 OH 食物在酶的作用下会生成一种有机弱酸 乳酸 电离出的H 与OH 反应 使溶解平衡正向移动 F 可以和Ca2 PO43 反应生成更难溶的氟基磷灰石 Ca5 PO4 3F 2020 3 26 38 7 氢氧化钙的溶解度较小 20 时 每100g水中仅溶解0 165g 20 时 在烧杯中放入7 40gCa OH 2固体 加水100g 经充分搅拌后 所得饱和溶液的体积为100mL 计算溶液中的OH 的物质的量浓度 在 的烧杯中 需要加入多少升0 1mol L的Na2CO3溶液 才能使沉淀全部转为CaCO3 并使原溶液中的Ca2 降至0 01mol L 0 0446mol L 0 9L 2020 3 26 39 8 已知 某温度时 Ksp AgCl c Ag c Cl 1 8 10 10Ksp Ag2CrO4 Ag 2 CrO42 1 1 10 12 试求 1 此温度下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度 并比较两者的大小 2 此温度下 在0 010mo1 L 1的AgNO3溶液中 AgCl与Ag2CrO4分别能达到的最大物质的量浓度 并比较两者的大小 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 2020 3 26 40 1 1 10 8 6 5 10 5 1 1 10 12 Ag2CrO4 1 8 10 8 1 3 10 5 1 8 10 10 AgCl 0 010AgNO3中溶解度mol dm 3 水中溶解度mol dm 3 溶度积Ksp 2020 3 26 41 9 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 2020 3 26 42 10 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 D 2020 3 26 43 11 将AgNO3溶液依次加入氯化钠溶液 溴化钠溶液 碘化钾溶液中都会出现不同颜色的沉淀 沉淀的颜色变化是 出现这种颜色变化的原因是 2020 3 26 44 12 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