高三一轮复习沉淀溶解平衡PPT课件.ppt

高三化学第一轮复习化学反应原理 沉淀溶解平衡 1 1 了解难溶电解质在水中的溶解情况和特点 2 正确理解和掌握溶度积KSP的概念 3 掌握运用浓度商和平衡常数来分析沉淀的溶解 生成和沉淀的转化 4 掌握简单的利用KSP的表达式计算溶液中相关离子的浓度 课程标准与考纲要求 2 1 书写Fe OH 3的沉淀溶解平衡方程式 其Ksp的表达式为 2 已知Fe OH 3溶解时吸热 则温度升高 Ksp Fe OH 3的溶解度 向Fe OH 3饱和溶液中 加入少量NaOH 则ksp Fe OH 3的溶解度 填 增大 变小 或 不变 预习检测 3 1 固态物质的溶解度一定温度下 某固态溶质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量 有时也用1L水中所溶解的溶质的物质的量来表示 2 溶解度与溶解性的关系 0 01110S g 溶解性 20 易溶 可溶 微溶 难溶 不溶 溶解度 4 一 沉淀溶解平衡 3特征 逆 动 等 定 变 一定温度下 当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时 形成电解质的饱和溶液 达到平衡状态 我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡 2表达式 1概念 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 沉淀溶解平衡和化学平衡 电离平衡一样 符合平衡的基本特征 满足平衡的变化基本规律 4意义 不表示电离平衡表示 一方面 少量的Mg2 和OH 脱离Mg OH 2表面进入水中 另一方面 溶液中的Mg2 和OH 受Mg OH 2表面的阴 阳离子的吸引回到Mg OH 2的表面 5 4影响溶解平衡的因素 内因 电解质本身的性质 外因 a 浓度 b 温度 平衡右移 多数平衡向溶解方向移动 升温 加水 c 同离子效应 d 其它 加入相同的离子 使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物质或更难电离的离子 使平衡向溶解的方向移动 6 思考 对于平衡AgClAg Cl 若改变条件 对其有何影响 不移动不变不变 7 对于平衡Cu OH 2 S Cu2 aq 2OH aq 改变哪些条件 平衡能发生移动 不变不变 不移动不变不变 8 练一练 1 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 沉淀的速率与溶解的速率相等C 沉淀溶解达到平衡时 溶液中离子的浓度相等且保持不变D 沉淀溶解达到平衡时 如果再加入该沉淀物 将促进溶解 B 9 2 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 练一练 AB 10 二 溶度积常数 Ksp 表达式 溶度积 Ksp 的大小与难溶电解质性质和温度有关 与沉淀的量无关 离子浓度的改变可使平衡发生移动 而不能改变溶度积 溶度积 Ksp 的性质 25 时 Ksp Mg2 OH 2 5 6 10 12mol3 L 3 11 相同类型 如AB型 的难溶电解质的Ksp越小 溶解度越小 越难溶 如 Ksp AgCl Ksp AgBr Ksp AgI 溶解度 AgCl AgBr AgI Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解性 注意 Ksp与其它化学平衡常数一样 只与难溶性电解质的性质和温度有关 12 三 溶度积规则及沉淀溶解平衡的应用 Qc Ksp时 过饱和溶液 沉淀生成 Qc Ksp时 饱和溶液 沉淀溶解平衡状态 Qc Ksp时 溶液未饱和 沉淀溶解 Qc c Mn m c Am n 以上规则称为溶度积规则 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 13 2 沉淀的方法a 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 8Fe3 3NH3 H2O Fe OH 3 3NH4 b 加沉淀剂 如沉淀Cu2 Hg2 等 以Na2S H2S做沉淀剂Cu2 S2 CuS Hg2 S2 HgS 1 沉淀的生成 1 原则 生成沉淀的反应能发生 且进行得越完全越好 2 意义 在物质的检验 提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义 14 c 其它生成沉淀的方法例如利用盐类的水解反应要除去含Cu2 Cl Fe3 的溶液中的Fe3 而不引入新杂质 可加入 CuOCu OH 2CuCO3 加入沉淀剂 应用同离子效应 控制溶液的pH 当Qc Ksp时有沉淀生成 15 1 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 2 精制食盐水时 可加入适量的氢氧化钠溶液除去氯化钠溶液中的镁离子 增大c OH 使Qc Ksp以产生Mg OH 2沉淀 增大c SO42 使Qc Ksp以产生BaSO4沉淀 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 16 2 沉淀的溶解 1 沉淀的溶解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 沉淀的溶解举例a 酸碱溶解法如 CaCO3溶于盐酸 FeS Al OH 3 Cu OH 2溶于强酸 Al OH 3溶于强碱 CaCO3Ca2 CO32 H HCO3 H2CO3 H2O CO2 生成气体 17 b 难溶于水的电解质溶于某些盐溶液Mg OH 2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因解释在溶液中存在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 18 c 其它沉淀溶解的方法如 生成配位化合物使沉淀溶银氨溶液的制取 写出反应的离子方程式 Ag NH3 H2O AgOH NH4 Ag OH 2NH3 H2O Ag NH3 2 OH 2H2O 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 19 例1 医院中进行钡餐透视时 用BaSO4做内服造影剂 为什么不用BaCO3做内服造影剂 20 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 21 沉淀的溶解 例2 吃糖后不刷牙容易形成蛀牙 为什么 信息 1 牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用 其主要成分为Ca5 PO4 3OH 羟基磷酸钙 它是一种难溶电解质 Ksp 2 5 10 59mol9 L 9 2 残留在牙齿上的糖发酵会产生H 22 糖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 已知 会与难溶于水的羟基磷酸钙 Ca5 PO4 3 OH 反应生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙 Ca5 PO4 3F 请解释含氟牙膏使牙齿变坚固原因并写出此离子反应方程式 生成的氟磷酸钙覆盖在牙齿表面 抵抗 的侵袭 Ca5 PO4 3OH F Ca5 PO4 3F OH 23 3 沉淀的转化 实质 沉淀溶解平衡的移动 一般规律 溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质 难溶物的溶解度相差越大 这种转化的趋势越大 如 在AgCl s 中加入NaI溶液可转化为AgI s 沉淀 在CaSO4 s 加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3 s 沉淀 24 例1 重晶石 主要成分是BaSO4 是制备钡化合物的重要原料 BaSO4不溶于酸 但可以用饱和Na2CO3溶液处理转化为易溶于酸的BaCO3 BaSO4 BaCO3 Ba2 BaSO4 BaCO3 25 例1 0 004mol L 1AgNO3与0 004mol L 1K2CrO4等体积混合 有无Ag2CrO4沉淀生成 Ag2CrO4的Ksp 1 1 10 12 解 2Ag CrO42 Ag2CrO4 Qc c2 Ag c CrO42 Qc Ksp Ag2CrO4 有Ag2CrO4沉淀生成 结论 利用溶度积规则可以判断沉淀能否生成 0 002 3 8 10 9 26 例2 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 27 例3 计算当CO32 的浓度达到SO42 浓度的多少倍数时 才能实现由BaSO4转化成BaCO3沉淀 则该反应的平衡常数K 0 043 答案 可以算出当溶液中CO32 的浓度达到SO42 浓度的23 3倍时 就可以实现上述的转化 总结 利用溶度积规则可以判断沉淀能否转化 而且一定条件下溶解能力小的物质也可以转化成溶解能力相对较大的物质 28 例4 在1mol L 1CuSO4溶液中含有少量的Fe3 杂质 pH值控制在什么范围才能除去Fe3 使c Fe3 10 5mol L 1 已知 Fe OH 3的Ksp 2 6 10 39Cu OH 2的Ksp 5 6 10 20 29 Fe OH 3Fe3 3OH Ksp c Fe3 c3 OH 2 6 10 39 C H 1 56 10 13pH 2 8pH 2 8 解 30 Cu OH 2Cu2 2OH Ksp c Cu2 c2 OH 5 6 10 20 C H 4 2 10 5pH 4 4控制pH 2 8 4 4 结论 利用溶度积可以计算离子沉淀的pH值 从而使离子达到有效分离 31 例5 将4 10 3mol L 1的AgNO3溶液与4 10 3mol L 1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出 Ksp AgCl 1 8 10 10 C Ag 2 10 3 c Cl 2 10 3Qc 2 10 3 2 10 3 4 0 10 6 1 8 10 10 Qc Ksp 所以有AgCl沉淀析出 解 32 例6 已知CaCO3在常温下的KSP为5 0 10 9mol2 L 2 则该温度下饱和溶液中Ca2 的物质的量浓度是多少 该温度下的溶解度又是多少 解 CaCO3Ca2 CO32 所以KsP c Ca2 c CO32 因为c Ca2 c CO32 5 0 10 9mol2 L 2 0 5 7 071 10 5mol L 1 因1升水中溶解了7 071 10 5mol的CaCO3则1升水中溶解的CaCO3的质量为 7 071 10 5mol 100g mol 1 7 071 10 3g所以该温度下的溶解度为 7 071 10 4g 33 例7 25 时 Ksp Mg OH 2 5 6 10 12mol3 L 3求Mg OH 2的饱和溶液中的c Mg2 和PH值 若往此饱和溶液中滴入无色酚酞则溶液呈什么颜色 解 设饱和溶液中Mg2 的浓度为XKsp c Mg2 c2 OH X 2X 2 5 6 10 12mol3 L 3得X 1 12 10 4mol L 1c OH 2 24 10 4mol L 1C H 4 46 10 11mol L 1PH 10 4 PH在8 2 10 0时显粉红色 PH大于10 0显红色结论 显红色 34 例4 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 35 课堂练习 1 下列说法中正确的是 A 不溶于水的物质溶解度为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 B 36 课堂练习 C 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 37 4 08山东卷 某温度时 BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 下列说法正确的是 A 加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点B 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点C d点无BaSO4沉淀生成D a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp C 总结 在温度不变时 无论改变哪种离子的浓度 另一种离子的浓度只能在曲线上变化 不会出现在曲线外的点 如B D 溶液在蒸发时 离子浓度的变化分两种情况 原溶液不饱和时 离子浓度要增大 且都增大 原溶液饱和时 离子浓度都不变 溶度积常数只是温度的函数 与溶液中溶质的离子浓度无关 在同一曲线上的点 溶度积常数相同 38 5 09山东 1