难溶电解质的溶解平衡PPT课件VIP

人教版选修4 化学反应原理 第三章水溶液中的离子平衡 第四节难溶电解质的溶解平衡 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 讨论1 在NaCl的饱和溶液中 再加入固体溶质 固体会不会继续溶解 是否发生着溶解过程 饱和NaCl溶液 一昼夜后观察发现 固体变为规则的立方体 质量并未发生改变 思考 得到什么启示 一昼夜后 探究1 结论 NaCl的饱和溶液中存在溶解平衡 探究2 在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸 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 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2 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 3 生成沉淀的离子反应能发生的原因 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1 10 5mol L 沉淀就达完全 实验 向盛有2mL0 1mol LAgNO3溶液的试管中加入2mL0 1mol LNaCl溶液 讨论3 现象 有白色沉淀生成 说明溶液中依然有Ag Cl 存在 即Ag 和Cl 的反应不能进行到底 1 是否恰好反应 2 溶液中是否还含有Ag 和Cl 继续试验 取上层清液 滴加NaCl溶液 有何现象 说明了什么 沉淀是难溶物 但不是绝对不溶 只不过溶解度很小 难溶物在水中存在溶解平衡 初始状态 溶解 沉淀 溶解平衡 溶解 沉淀 得到饱和AgCl溶液 建立溶解平衡 思考 把AgCl固体加到水中都发生着怎样的过程 二 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 标明物质状态和可逆符号 逆 等 动 定 变 5 生成难溶电解质的离子反应的限度 离子浓度小于1 10 5mol L时 认为反应完全 6 沉淀溶解平衡的影响因素 内因 电解质本身的性质 只要是饱和溶液都存在溶解平衡 绝对不溶的物质是没有的 不同难溶物其溶解度差别也很大 0 01g 10g 难溶 微溶 易溶 可溶 1g 外因 加相同离子 平衡向沉淀方向移动 温度 浓度 加水 平衡向溶解方向移动 压强 气体 加压 多数溶解 气体 Ca OH 2除外 升温 多数平衡向溶解方向移动 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 3 1 AgCl s Ag aq Cl aq 2 AgCl Ag Cl 问 1 式和 2 式所表示的意义 4 常温条件下 CaCO3在水中的溶解度大还是在Na2CO3溶液中的溶解度大 三 溶度积常数 1 定义 2 表达式 Ksp c Mn m c Am n 在难溶电解质的饱和溶液中 当溶解与结晶速率相等时 溶液达到溶解平衡状态 则该反应的平衡常数表示为 Ksp AgCl Ag Cl 该常数称为难溶电解质的溶度积常数 简称溶度积 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 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 练一练 1 下列叙述正确的是 A 由于AgCl水溶液导电性很弱 所以它是弱电解质B 难溶电解质离子浓度的乘积就是该物质的溶度积常数C 溶度积常数大者 溶解度也大D 用水稀释含有AgCl固体的溶液时 AgCl的溶度积常数不变 D 练习1 25 时 Ksp AgBr 5 0 10 10 求AgBr的饱和溶液中的c Ag 和c Br 4 利用溶度积计算某种离子的浓度 练习2 25 时 Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 求Mg OH 2的饱和溶液中的C Mg2 和c OH C Mg2 1 65 10 4 c OH 3 3 10 4 c Ag c Br 2 2 10 5 例 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 aq Cl aq 饱和 平衡1 35 10 51 35 10 5Ksp AgCl Ag Cl 1 35 10 5 2 1 82 10 10答 AgCl的Ksp为1 82 10 10 5 溶度积与溶解度的相互换算 6 判断能否生成沉淀 例 25 时 在1 00L0 03mol LAgNO3溶液中加入0 50L0 06mol L的CaCl2溶液 能否生成AgCl沉淀 已知 AgCl的Ksp 1 8 10 10 c Ag 0 03mol L 1 00L 1 00L 0 50L 0 020mol Lc Cl 0 06mol L 2 0 50L 1 00L 0 50L 0 040mol LQc c Ag c Cl 0 020mol L 0 040mol L 8 0 10 4 由于Qc Ksp 所以有AgCl沉淀生成 练习 将5mL1 10 5mol L的AgNO3溶液和15mL4 10 5mol L的K2CrO4溶液混和时 有无砖红色Ag2CrO4沉淀生成 已知Ag2CrO4的Ksp 9 10 12 c Ag 2 5 10 6mol L c CrO42 3 10 5mol L Qc c Ag 2 c CrO42 2 5 10 6mol L 2 3 10 5mol L 1 9 10 16 由于Qc Ksp 所以无Ag2CrO4沉淀生成 例 实验测得某水样中的铁离子的浓度为6 10 6mol l 1若要使水中的铁离子转化为沉淀 则溶液的PH值至少要控制在多少以上 已知Fe OH 3的Ksp为2 6 10 39 解 设溶液中的OH 离子的浓度最少为X才能使水中的铁离子转化为沉淀 KSP c Fe3 c3 OH 2 6 10 39 6 10 6 X3求得X 7 57 10 12mol L 1 c OH C H 1 32 10 3mol L 1PH 2 88答 PH至少要控制在2 88以上 7 计算某离子开始沉淀的pH值 小结 电离平衡 水解平衡 溶解平衡的比较 平衡右移 K增大 c H 增大 电离度增大 平衡右移 K不变 c H 减小 电离度增大 平衡右移 K不变 c H 增大 电离度减小 平衡右移 K增大 c H 增大 水解程度增大 平衡右移 K不变 c H 减小 水解程度增大 平衡右移 K不变 c H 增大 水解程度减小 平衡右移 Ksp增大 平衡右移 Ksp不变 c OH 不变 平衡不移动 Ksp不变 c OH 不变 第四节难溶电解质的溶解平衡Dissolutionelectrolyteequlibrium 第二课时 二 沉淀反应的应用 1 沉淀的生成 1 应用 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 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 2 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 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 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 讨论 在溶液中存在Mg OH 2的溶解平衡 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 若使氢氧化镁沉淀溶解 可加入什么试剂 所依据的原理是什么 1 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 KCl溶液C NaOH溶液D CaCl2溶液 AB 练习 2 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 实验3 4 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 AgCl AgI Ag2S 3 沉淀的转化 向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液 生成白色沉淀 向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液 白色沉淀转变为红褐色 静置 红褐色沉淀析出 溶液变无色 实验3 5 实验3 4 3 5沉淀转化 AgCl AgI Ag2S Mg OH 2 Fe OH 3 讨论 从实验中可以得到什么结论 实验说明 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 沉淀的转化示意图 KI I K AgI s s AgCl 1 5 10 4g s AgI 3 7 10 7g s Ag2S 1 3 10 16g 沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化 1 沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动 一般溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现 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 难溶物的溶解能力差别越大 沉淀转化的趋势越大 练习 1 在NaCl溶液中含有少量的Na2S 欲将S2 除去 可加入 A CuCl2B AgClC NaOHD Ag2S B 2 已知25 时 AgCl的溶度积Ksp 1 8 10 10 则下列说法正确的是 A 向饱和AgCl水溶液中加入盐酸 Ksp值变大B AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中 一定有c Ag c Cl C 温度一定时 当溶液中c Ag c Cl Ksp时 此溶液中必有AgCl的沉淀析出D 将AgCl加入到较浓的KI溶液中 部分AgCl转化为AgI 因为AgCl溶解度大于AgI D CaSO4SO42 Ca2 CO32 CaCO3 锅炉的水垢中含有CaSO4 可先用Na2CO3溶液处理 使之转化为疏松 易溶于酸的CaCO3 3 沉淀转化的应用 a 锅炉除水垢 化学法除锅炉水垢的流程图 CaSO4 CO32 CaCO3 SO42 CaCO3 2H Ca2 CO2 H2OMg OH 2 2H Mg2 2H2O 水垢成分CaCO3Mg OH 2CaSO4 用饱和Na2CO3溶液浸泡数天 疏松的水垢CaCO3Mg OH 2 写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式 用盐酸或饱氯化铵液 除去水垢 b 一些自然现象的解释 CaCO3Ca2 CO32 2HCO3 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 便慢慢地使之转变为铜蓝 CuS 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