高中化学 3.4《难溶电解质沉淀溶解平衡》课件2 苏教版选修4.ppt

专题3溶液中的离子反应 第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡 复习回顾 1 你已经学过哪几类 平衡 并说明它们有哪些共同特征 2 的平衡常数的表达式 影响该平衡常数的因素 影响该平衡的因素 逆 等 动 定 变 温度 温度 浓度等 溶解平衡 1 取一块不规则状的nacl晶体放入nacl饱和溶液中 观察现象 2 向nacl饱和溶液中滴加浓盐酸 观察现象 一 可溶电解质溶解平衡 nacl s na aq cl aq 讨论思考 一定条件下 强电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成晶体 沉淀 的速率 溶液中各离子的浓度保持不变的状态 沉淀溶解平衡的表达式 是否达到饱和 20 时 溶解度 难溶 微溶 易溶 可溶 根据溶解度的不同可将物质分为难溶 微溶 可溶 易溶 影响沉淀溶解平衡的因素 1 内因 电解质本身的性质 2 外因 遵循平衡移动原理 1 温度 升温 多数平衡向溶解方向移动2 浓度 加水 平衡向溶解方向移动 实验 向饱和nacl溶液中加浓盐酸 观察现象现象 有晶体析出结论 加入相同离子 平衡向沉淀方向移动 同离子效应 m g 思考和交流 难溶电解质的溶解度是否为0 课本后面溶解性表中的 不 溶的物质是否真的不溶 生成沉淀的反应是否能真正进行到底 例如 硝酸银溶液和氯化钠完全反应时 溶液中是否存在cl 和ag 结论 1 绝对不溶的电解质是没有的 2 同是难溶电解质 溶解度差别也很大 3 易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡 问题 可溶电解质的饱和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吗 二 难溶电解质的溶解平衡 取有pbi2沉淀的饱和溶液中的上层清液 滴加几滴agno3溶液 观察现象 实验 你能解释观察到的现象吗 有黄色沉淀产生 尽管pbi2固体难溶于水 但在水分子的作用下 仍有少量的pb2 和i 离开固体表面进入水中 沉淀溶解过程 同时溶液中的pb2 和i 受pbi2表面阴 阳离子的吸引 又会在固体表面沉淀下来 沉淀生成过程 在一定温度下 当这两个过程速率相等时 形成了pbi2饱和溶液 pb2 和i 的沉淀与pbi2固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态 pbi2固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为 上清液中存在i 进而说明难溶的pbi2在水中仍有少量溶解 沉淀溶解 沉淀生成 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 fe oh 3 s 固体在水中沉淀溶解平衡可表示为 1 定义 2 特征 逆 等 动 定 变 v 沉淀溶解 v 沉淀生成 达到饱和态 溶解程度最大且为定值 0 3 平衡常数 溶度积常数 ksp ksp c ag c cl agcl s ag aq cl aq 达到沉淀溶解平衡时 难溶电解质电离出的离子浓度的系数次方的乘积为一常数 称为溶度积常数或溶度积 ambn s man aq nbm aq ksp an m bm n 练习 写出下列物质的溶度积常数表达式 baso4fe oh 3ag2s 对ambn s 注 1 ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 一般来说 ksp越小 溶解度越小 2 ksp只与难溶电解质的性质和温度有关 与沉淀的量和离子浓度无关 温度一定 ksp是常数 3 当化学式所表示的组成中阴阳离子个数比相同时 ksp越大 难溶电解质在水中的溶解能力越强 不同时 不能用ksp直接比较 溶解能力 agcl agbr agi agcl s ag aq cl aq ksp 1 8 10 10mol2 l 2 ksp 5 0 10 13mol2 l 2 ksp 8 3 10 17mol2 l 2 agbr s ag aq br aq agi s ag aq i aq ksp 5 6 10 12mol3 l 3 ksp 2 2 10 20mol3 l 3 溶解能力 mg oh 2 cu oh 2 思考 已知硫化亚铁 硫化铜 硫化锌的溶度积分别为3 7 10 19mol2 l2 8 5 10 45mol2 l2 1 2 10 23mol2 l2 向fecl2 cuso4 znso4中滴加0 01mol lna2s溶液时fe2 zn2 cu2 沉淀的先后顺序是 cu2 zn2 fe2 agcl的悬浊液中有 减小 减小 减小 增大 减小 不变 不变 不变 不变 一般温度升高 溶解平衡右移 在饱和溶液中 加入含有相同离子的强电解质时 溶解平衡会被 4 影响沉淀溶解平衡的因素 抑制 加水稀释 ksp 各离子浓度 不变 平衡向沉淀溶解的方向移动 1 温度 2 浓度 3 同离子效应 a 内因 电解质本身的性质 b 外因 思考 在有固态存在的饱和溶液中 存在如下平衡 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq 向饱和溶液中分别加入固体ch3coona nh4cl时 固体mg oh 2的质量有什么变化 加入固体mg oh 2 溶液中mg2 oh 的浓度有什么变化 增大 减小 均不变 填表 25 下agcl固体的饱和溶液中存在 agcl s ag aq cl aq 增大 减小 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 减小 减小 减小 减小 减小 不变 不变 不变 不变 不变 不变 正向 正向 正向 逆向 逆向 交流讨论 一定温度下 把agcl分别放入 100ml硝酸钠溶液 500ml0 1mol l的食盐水 100ml0 1mol l的alcl3溶液 100ml0 1mol l的 nh4 2co3溶液c ag 由大到小的顺序是 1 有关agcl沉淀的溶解平衡说法正确的是a agcl沉淀生成和沉淀溶解不断进行 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沉淀的溶解度增大d 向agcl沉淀中加入nacl固体 agcl沉淀的溶解度不变 课堂检测 2 下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是 a 平衡时 沉淀溶解过程停止 b 沉淀溶解达平衡时 沉淀的速率和溶解的速率相等c 沉淀溶解达平衡时 溶液中溶质的离子浓度相等 且保持不变d 沉淀溶解达平衡时 若再加入难溶性的该沉淀物 将促进溶解 b 3 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 b 4 25 下 向饱和agcl溶液中加水 正确的说法 a agcl溶解度增大 b agcl溶解度 ksp均不变 c agcl的ksp增大d agcl溶解度 ksp均减小 b 5 一定温度下 石灰乳悬浊液中存在平衡 ca oh 2ca2 2oh 当加入少量生石灰时 说法正确的是 a ca2 数目减少b c ca2 增大c ph增大d 溶质的质量分数增大 a 沉淀溶解平衡的应用 探究 将0 001mol l的食盐水和0 001mol l的agno3溶液等体积混合 设qc c ag c cl 已知ksp agcl 1 8 10 10 请据qc与ksp的大小关系 判断是否有沉淀生成 并总结 有 饱和溶液 无 不饱和溶液 练习 知ksp agcl 1 8 10 10 则在0 1mol lalcl3溶液中 c ag 最大可达到mol l 6 10 10 1 沉淀的溶解与生成 溶度积规则 离子的浓度商qc和离子积ksp的关系 1 当qc ksp时是过饱和溶液 离子生成沉淀即反应向生成沉淀方向进行 直到平衡状态 饱和为止 2 当qc ksp时是饱和溶液 已达到沉淀溶解平衡状态 3 当qc ksp时是不饱和溶液 沉淀溶解即反应向沉淀溶解的方向进行 直到平衡状态 饱和为止 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它们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 1 沉淀的溶解 baco3 s 等难溶盐溶解在强酸溶液中 baco3 s 2h co2 h2o ba2 caco3 s 2h co2 h2o ca2 zns s 2h zn2 h2s 难溶于水的氢氧化物溶解在酸中 mg oh 2 s 2h mg2 2h2ofe oh 3 s 3h fe3 3h2omg oh 2 s 溶解在氯化铵等酸性的盐溶液中 mg oh 2 s 2nh4 mg2 h2o 2nh3 从沉淀溶解平衡的角度解释 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 练习 解释下列过程 并写出有关的化学方程式 1 mg oh 2溶于盐酸 2 含agcl s 的溶液中通入足量nh3使agcl溶解 3 ag2s溶于稀hno3 mg oh 2 2hcl mgcl2 2h2o agcl 2nh3 ag nh3 2 cl 3ag2s 8hno3 6agno3 3s 2no 4h2o 生成弱电解质配位溶解法氧化还原溶解法 小结 沉淀的溶解方法 向含有0 1mol l 1cl br 和i 的溶液中 加入ag 则优先生成沉淀的是a agcl ksp 1 77 10 10mol2 l 2 agbr ksp 5 35 10 13mol2 l 2 agi ksp 8 3 10 17mol2 l 2 以上三个选项无法判断 agi ksp 8 3 10 17 思考 沉淀生成的必要条件是什么 溶度积规则 qc ksp 过饱和溶液qc ksp 饱和溶液 处于沉淀溶解平衡状态qc ksp 不饱和溶液 2 沉淀的生成 例1 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 10mol2 l 2 解 只有当qc ksp时 离子才能生成沉淀 混合后 ag 2 10 3mol l 1 cl 2 10 3mol l 1qc ag cl 2 10 3mol l 1 2 10 3mol l 1 4 0 10 6mol2 l 2 1 8 10 10mol2 l 2qc ksp 所以有agcl沉淀析出 练习 将4 10 3mol l 1的pb no3 2溶液与4 10 3mol l 1的ki溶液等体积混合能否有沉淀析出 ksp pbi2 7 1 10 9mol3 l 3 解 qc pb2 i 2 2 10 3mol l 1 2 10 3mol l 1 2 8 10 9 ksp pbi2 所以有pbi2沉淀析出 例2 在1l含1 0 10 3mol l 1的so42 溶液中 注入0 01molbacl2溶液 假设溶液体积不变 能否有效除去so42 已知 ksp baso4 4 10 10mol2 l 2 解 c ba2 0 01mol l c so42 0 001mol l 生成baso4沉淀后 ba2 过量 剩余的即 ba2 0 01 0 001 0 009mol l so42 ksp ba2 1 1 10 10 9 0 10 3 1 2 10 8 mol l 因为 剩余的即 so42 1 2 10 8mol l 1 0 10 5mol l所以 so42 已沉淀完全 即有效除去了so42 注意 当剩余离子即平衡离子浓度 10 5mol l时 认为离子已沉淀完全或离子已有效除去 例3 用5 的na2so4溶液能否有效除去误食的ba2 已知 ksp baso4 1 1 10 10mol2 l 2 解 5 的na2so4溶液中的 so42 0 352mol l ba2 1 1 10 10mol2 l 2 0 352mol l 2 9 10 10mol l 1因为剩余的 ba2 10 5mol l所以有效除去了误食的ba2 误食bacl2如何解毒 1 喝牛奶 重金属使蛋白质变性 2 5 0 的na2so4洗胃 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 是一种难溶电解质 ksp 2 5 10 59mol9 l 92 残留在牙齿上的糖发酵会产生h 3 ca5 po4 3f更难溶 且能抑制酸的产生 氟化物防治龋齿的原理 龋齿的产生 氟化物防龋齿的原因 思考 p83交流与讨论 思考 1 bacl2溶液中通so2气体 有无现象 解释原因 2 在上述体系中再通入哪种气体可以得到沉淀 1 取一支试管 向其中滴加2mlagno3溶液 然后向其中逐滴加入nacl溶液 黄色沉淀变为黑色 白色沉淀 白色沉淀变为黄色 2 向实验 1 中的试管中滴加ki溶液 3 向实验 2 中的试管中滴加na2s溶液 3 沉淀的转化 如何解释 1 沉淀转化的实质 2 沉淀转化的条件 沉淀溶解平衡的移动 难溶电解质转化成更加难溶的电解质 沉淀的生成 沉淀的溶解和沉淀的转化都是通过改变条件促使沉淀溶解平衡发生移动 难溶解的沉淀转化为易溶解的沉淀 k差值越大 沉淀转化越彻底 即生成的沉淀ksp越小 转化越彻底 问题1 如何将baco3转化为baso4 baco3 h2so4 baso4 h2o co2 baso4 s ba2 so42 2 能否将baso4转化为baco3 说出你的方案 并写出有关反应的离子方程式 分析该反应在工业生产中的重要应用 co32 baco3 s ksp baso4 1 1 10 10 ksp baco3 5 1 10 9 1 沉淀的生成原理 选择能与某种离子生成溶解度小的电解质 生成的电解质溶解度越小越好 应用 分离 除杂等2 沉淀的溶解原理 不断移去溶解平衡体系中的相应离子 促使平衡向沉淀溶解的方向移动选用试剂 酸溶液 盐溶液等 小结 沉淀的溶解和生成 问题 某酸性cuso4溶液中混有fe3 已知cu2 fe3 的浓度均为0 01mol l ksp cu oh 2 1 0 10 22 ksp fe oh 3 1 0 10 38 通过计算说明要除去fe3 应调节溶液的ph范围为多少 当c fe3 1 10 5mol l时 认为已除尽 请你选择合适的试剂调节溶液的ph值 2 除杂 常温下氢氧化铜的ksp 2 10 20mol2 l 2 1 某硫酸铜溶液里c cu2 0 02mol l 如要生成cu oh 2沉淀 应调整溶液ph使之大于 5 如何除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子 变式练习 若酸性cuso4溶液中混有fe2 应如何除去fe2 已知 选择合适的试剂 并简述处理方法 提示 可供选择的氧化剂有 稀hno3 h2o2 naclo cu2 fe oh 3 fe2 cu2 cu2 fe3 h2o2 cuo 调ph 例 已知agcl的ksp 1 80 10 10 ag2cro4的ksp 1 1 10 12 在0 1mol lkcl和0 1mol lk2cro4混合溶液中 逐滴加入agno3溶液 问agcl和agcro4两种电解质 哪个最先沉淀 4 分步沉淀 溶液中有两种以上能与同种离子反应产生沉淀的离子时 最先析出的是溶解度较小的化合物 这就是分步沉淀 水垢中的mg oh 2是怎样生成的 硬水 是含有较多ca2 mg2 hco3 cl 和so42 的水 加热时 ca2 2hco3 caco3 co2 h2omg2 2hco3 mgco3 co2 h2omgco3 h2o mg oh 2 co2 为什么在水垢中镁主要以mg oh 2沉淀形式存在 而不是以mgco3沉淀的形式存在 比较它们饱和时 mg2 的大小 因为qc ksp mg oh 2 所以有mg oh 2沉淀析出 即加热后 mgco3沉淀转化为mg oh 2 因此硬水加热后的水垢的主要成分是caco3和mg oh 2而不是caco3和mgco3 洗涤水垢的方法 除出水垢中的caco3和mg oh 2用食醋 caco3 2ch3cooh ch3coo 2ca co2 h2omg oh 2 2ch3cooh ch3coo 2mg 2h2o 锅炉水垢的主要成分为caco3 mg oh 2 caso4 在处理水垢时 通常先加入饱和na2co3溶液浸泡 然后再向处理后的水垢中加入nh4cl溶液 请你思考 1 加入饱和na2co3溶液后 水垢的成分发生了什么变化 说明理由2 nh4cl溶液的作用是什么 请描述所发生的变化 数据 1 几种物质的溶度积常数 ksp 2 mg oh 2饱和溶液中 mg2 1 1 10 4mol lmgco3饱和溶液中 mg2 2 6 10 3mol l 工业废水的处理 工业废水 fes等难溶物质 重金属离子 如cu2 hg2 等 转化成沉淀 利用沉淀转化原理 在工业废水的