高三化学 第7单元第25讲沉淀溶解平衡课件 苏教版.ppt

第25讲沉淀的溶解平衡 一 溶解平衡的概念与特点1 概念在一定温度下 当沉淀溶解的速率和沉淀析出的速率相等时 固体质量 离子浓度不变的状态 2 建立 3 特征 1 逆 可逆过程 离子间生成难溶电解质的反应不能完全进行到底 2 动 动态平衡 溶解的速率和沉淀的速率并不为0 3 等 v溶解 v沉淀 4 定 达到平衡时 固体质量 离子浓度不变 5 变 当外界条件改变时 溶解平衡将发生移动 达到新的平衡状态 4 表示一般用溶解平衡方程式表示 ambn s man aq nbm aq agcl固体的溶解平衡可表示如下 agcl s ag aq cl aq 需要说明的是 agcl s ag aq cl aq 与agclag cl 所表示的意义不相同 相同 或 不相同 前者表示难溶电解质agcl在水溶液中的溶解平衡方程式 后者表示强电解质agcl在水溶液中的电离方程式 5 电解质在水中的溶解度20 时电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系 在agcl的溶液中 一方面 在水分子作用下 少量ag 和cl 脱离agcl的表面溶于水中agclag cl 另一方面 溶液中的ag 和cl 受agcl表面正 负离子的吸引 回到agcl的表面析出沉淀 ag cl agcl 在一定温度下 当沉淀溶解和生成的速率相等时 便得到了agcl的饱和溶液 即建立如下动态平衡 难溶电解质的溶解平衡也是有条件的 条件变化 平衡破坏 如上述的沉淀和溶解平衡就受温度 浓度等的影响 通过条件的变化可以使沉淀生成 沉淀溶解 也可以使沉淀转化 二 沉淀溶解平衡的应用1 沉淀的生成 1 调节ph法 如除去nh4cl溶液中的fecl3杂质 可首先加入氨水调节ph至7 8 离子方程式 2 加沉淀剂法 如用h2s沉淀cu2 离子方程式为 用na2s沉淀hg2 离子方程式为 2 沉淀的溶解 1 酸溶解法 如caco3溶于盐酸 离子方程式为 如cu oh 2溶于稀硫酸 离子方程式为cu oh 2 2 盐溶液溶解法 如mg oh 2溶于nh4cl溶液 离子方程式为 3 沉淀的转化 1 实质 沉淀溶解平衡的移动 2 特征 一般说来 溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现 沉淀的溶解度差别越大 越容易转化 例如 淡黄色沉淀 ag2s 黑色沉淀 3 应用 锅炉除垢将caso4转化为caco3 离子方程式为 矿物转化cuso4溶液遇zns 闪锌矿 转化为cus 铜蓝 的离子方程式为cu2 znscus zn2 在难溶电解质的溶液中 欲使沉淀溶解常用的方法是 在难溶电解质的饱和溶液中加入适当溶剂使之与组成沉淀的一种构晶离子结合成另一类化合物 从而使之溶解 具体方法可采用酸碱溶解法 配位溶解法 氧化还原溶解法以及沉淀转化溶解法 三 溶度积和离子积1 溶度积常数 1 定义 对于溶解平衡 ambn s man aq nbm aq ksp cm an cn bm 与其他平衡常数一样 ksp仅受温度的影响 2 四种重要的动态平衡的比较 2 溶度积规则某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度幂的乘积称为离子积 用qc表示 1 当qcksp时 溶液过饱和 有沉淀析出 直至溶液饱和 达到新的平衡 难溶电解质的溶解平衡也是动态平衡 同样可以改变条件使平衡移动 溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为溶液中的离子 当溶液中qc ksp时 溶液中的离子生成沉淀 直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到平衡状态 当溶液中qcksp 利用的原理是平衡移动原理 改变条件使平衡发生移动 3 溶度积常数与物质的溶解性ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 1 对于同类型物质 ksp数值越大 难溶电解质在水中的溶解能力越强 如由ksp数值可知 溶解能力 agcl agbr agi cu oh 2 mg oh 2 2 不同类型的物质 ksp差距不大时不能直接作为比较依据 如 agcl s ag aq cl aq ksp 1 8 10 10 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq ksp 5 6 10 12 虽然mg oh 2的ksp较小 但不能认为mg oh 2比agcl更难溶 一般比较难溶物质的溶解能力 往往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度 则agcl的浓度约为1 34 10 5mol l mg oh 2约为1 12 10 4mol l 显然mg oh 2更易溶解 3 ksp与物质的量浓度无关 与温度有关 与离子方程式的写法有关 如cu oh 2 s cu2 aq 2oh aq ksp c cu2 c2 oh cu oh 2 s cu2 aq oh aq ksp c1 2 cu2 c oh 与其他的化学平衡常数一样 ksp只与难溶电解质的性质和温度有关 而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关 溶液中离子浓度的变化只能使溶解平衡移动而不改变溶度积 作指示剂 强碱滴定强酸用酚酞作指示剂 外界条件对沉淀溶解平衡的影响 典例1 在有固体mg oh 2存在的饱和溶液中 存在着如下平衡 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq 向该饱和溶液中分别加入固体ch3coona或nh4cl时 固体mg oh 2的质量有什么变化 解析 本题需要将盐类水解平衡和溶解平衡结合起来运用 加入ch3coona固体 因ch3coo 水解溶液呈碱性 相当于增加了c oh 平衡左移 加入nh4cl固体 因结合oh 使平衡右移 参考答案 加入固体ch3coona使mg oh 2固体的质量增加 理由是ch3coona在溶液中水解 ch3coo h2o ch3cooh oh 增大了c oh 使mg oh 2的溶解平衡向着生成mg oh 2的方向移动 加入nh4cl固体使mg oh 2固体的质量减小 理由是nh4cl在溶液中电离出 与oh 发生反应 oh nh3 h2o 减小了c oh 使mg oh 2溶解平衡向着生成mg2 和oh 的方向移动 点拨 物质的溶解性的大小是相对的 没有绝对不溶的物质 在一定条件下 难溶电解质溶于水形成饱和溶液时 固体溶解的速率和离子的沉淀速率相等 固体的质量和离子的浓度不再变化 即建立了难溶电解质的沉淀溶解平衡 迁移训练1 2010 江苏南通中学 已知锶与钡同处于第 a族 硫酸锶 srso4 在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示 下列说法不正确的是 ab a srso4的溶解度随温度的升高而增大b 在常温下 srso4的溶解度比baso4的小c 在363k时 图中a点对应的溶液是饱和溶液d 313k时的饱和溶液升温到363k时 依然是饱和溶液 解析 同主族元素性质具有相似性与递变性 从mgso4 caso4 baso4在水溶液中的溶解情况可知b是错误的 根据图像进行分析 选项a错误 c和d正确 解析 对于除杂问题 要把握以下几个问题 1 加入的试剂能与杂质反应或通过调整酸碱性 使之发生水解而除去 2 添加的试剂允许过量 且过量的试剂易于除去 不能引入新的杂质 本题常规方法是加入化学物质直接与fe3 反应形成沉淀 但在这里却巧妙地利用了mgo消耗fecl3水解生成的hcl 促使fecl3水解成fe oh 3 同时mgo转化成mgcl2 不引入新杂质 即使mgo过量 因为它不溶于水也不会引起二次污染 典例2 为了除去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 沉淀溶解平衡的应用 d 点拨 要除fecl3实际上是除去fe3 除fe3 的方法是加入某物质使之成为沉淀过滤即可 同时该题巧妙运用了fe oh 3的溶解度小于mg oh 2的溶解度 从而可以使fe oh 3沉淀 而不致使mg2 转化为沉淀而析出 迁移训练2 2010 南通二模 cocl2 6h2o是一种饲料营养强化剂 以含钴废料 含少量fe al等杂质 制取cocl2 6h2o的一种新工艺流程如下图 已知 钴与盐酸反应的化学方程式为 co 2hcl cocl2 h2 cocl2 6h2o熔点为86 易溶于水 乙醚等 常温下稳定无毒 加热至110 120 时 失去结晶水变成有毒的无水氯化钴 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的ph见下表 请回答下列问题 1 在上述新工艺中 用 盐酸 代替原工艺中 盐酸与硝酸的混酸 直接溶解含钴废料 其主要优点为 2 加入碳酸钠调节ph至a a的范围是 3 操作 包含3个基本实验操作 它们是 4 制得的cocl2 6h2o需减压烘干的原因是 减少有毒气体的排放 防止大气污染 防止产品中混有硝酸盐 5 2 7 6 蒸发浓缩 冷却结晶和过滤 降低烘干温度 防止产品分解 5 为测定产品中cocl2 6h2o含量 某同学将一定量的样品溶于水 再向其中加入足量的agno3溶液 过滤 并将沉淀烘干后称量其质量 通过计算发现产品中cocl2 6h2o的质量分数大于100 其原因可能是 6 在实验室中 为了从上述产品中获得纯净的cocl2 6h2o 采用的方法是 样品中含有nacl杂质 烘干时失去部分结晶水 将产品溶于乙醚 过滤后再蒸馏 解析 1 含钴废料含少量fe al等杂质 用 盐酸 代替原工艺中 盐酸与硝酸的混酸 可以减少硝酸与fe al反应产生的氮的氧化物等有毒气体的排放 防止大气污染 防止产品中混有硝酸盐 2 加入过氧化氢后 fe2 被氧化为fe3 根据fe oh 3 co oh 2 al oh 3开始沉淀和完全沉淀时的ph 当ph的范围为5 2 7 6时 杂质fe3 al3 完全沉淀下来 而co2 还没开始沉淀 3 操作 是从cocl2溶液得到cocl2 6h2o 需要进行的操作为蒸发浓缩 冷却结晶和过滤 4 减压烘干可以降低烘干温度 从而防止产品cocl2 6h2o分解 5 所得产品中cocl2 6h2o的质量分数大于100 可能原因是样品中含有nacl杂质或烘干时失去了部分结晶水 6 根据提供信息 实验室中将产品溶于乙醚 过滤后再蒸馏 可以得到纯净的cocl2 6h2o 溶度积的计算和应用 典例3 已知常温下ksp agcl 1 8 10 10mol2 l2 ksp agi 1 0 10 16mol2 l2 下列说法中正确的是 a 在相同温度下agcl的溶解度小于agi的溶解度b agcl和agi都不溶于水 因此agcl和agi不能相互转化c 常温下 agcl若要在nai溶液中开始转化为agi 则nai的浓度必须不低于 10 11mol ld 将足量的agcl分别放入下列物质中 20ml0 01mol lkcl溶液 10ml0 02mol lcacl2溶液 30ml0 05mol lagno3溶液 agcl的溶解度由大到小的顺序为 c 解析 本题以溶度积常数为背景综合考查了物质的溶解性 沉淀的转化等问题 在相同温度下 ksp agcl ksp agi agcl的溶解度大于agi的溶解度 而且agcl可以转化为agi 故a b不正确 由ksp agcl 1 8 10 10mol2 l2可求得agcl溶液中c ag mol l 代入ksp agi 1 0 10 16mol2 l2中即可求得c i 10 11mol l 故c正确 d选项中三种溶液中c cl 或c ag 由小到大的顺序是 故d错误 点拨 难溶并不是绝对不溶 绝对不溶的物质是没有的 其溶解度的大小受条件的影响 温度 浓度 同离子效应等都会影响难溶电解质的溶解平衡 溶度积常数ksp是沉淀溶解平衡的平衡常数 它能够反映难溶电解质在水中的溶解能力 用溶度积常数比较难溶电解质的溶解能力大小时要以同种类型 如ab型 a2b型 ab2型等 才能进行比较 对于同种类型的物质ksp越大 难溶电解质的溶解能力越强 ksp和化学平衡常数一样只与难溶电解质的性质和温度有关 而与浓度无关 迁移训练3 2010 南通三模 某科研小组设计出利用工业废酸 10 h2so4 来堆浸某废弃的氧化铜锌矿的方案 实现废物综合利用 方案如下图所示 已知 各离子开始沉淀及完全沉淀时的ph如下表所示 请回答下列问题 1 氧化铜锌矿中含有少量的cus和zns 在h2so4的作用下zns可以溶解而cus不溶 则相同温度下 ksp cus ksp zns 选填 或 2 物质a可使用下列物质中的 a kmno4b o2c h2o2d cl2 3 除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的ph p