高中化学选修四课件：第三章第四节难溶电解质的溶解平衡(完整版)

1、第四节 难溶电解质的溶解平衡,固体物质的溶解度,定义：在一定温度下，某固态物质在100克溶剂 里达到饱和状态时所溶解的质量。叫做这 种物质在这种溶剂里的溶解度。,注意： 条件：一定温度 标准：100克溶剂 状态：饱和状态 单位：克 任何物质的溶解是有条件的，在一定的条 件下某物质的溶解量一般是有限的。,溶解度的简单计算：,溶解度与溶解性的关系：20,10,易溶,可溶,1,微溶,0.01,难溶,S /g,（1）NaCl在水溶液里达到溶解平衡状态时有何特征？,（2）要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可采取什么措施？,蒸发（减溶剂）,降温,NaCl的溶解速率与结晶速率相等；并且只要溶解平衡的条

2、件不变，该溶液中溶解的NaCl的量就是一个恒定值。,加入浓盐酸？,交流、讨论,在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸,现象:,解释: 在NaCl的饱和溶液中，存在溶解平衡 NaCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq) 加浓盐酸会使c(Cl- )增加,平衡向左移动,因而有 NaCl晶体析出.,NaCl饱和溶液中有固体析出,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？,一、难溶电解质的溶解平衡,1、问题讨论： Ag和Cl的反应能进行到底吗？,【实验】向盛有2 mL 0.1mol/LAgNO3溶液的试管中加入2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液。,有黄色沉淀生成，说明

3、溶液中依然有Ag+、 Cl-存在，即Ag和Cl的反应不能进行到底。,（1）、恰好反应没有？ （2）、溶液中还含有Ag+和Cl-？,【继续试验】取上层清液，滴加KI溶液， 有何现象？说明了什么？,资料：化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5 mol/L时，沉淀达到完全。,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。,Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗？,1、谈谈对部分酸、碱和盐的溶解度表中“溶”与”不溶“的理解。 2、根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识，说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底。 3、上表中哪些物质属于易溶物质？可溶？微溶？难溶？

4、难溶物质溶解度差别？,不移动,不变,不变,不变,不变,正反应,正反应,正反应,正反应,逆反应,逆反应,增大,增大,增大,增大,增大,增大,减小,减小,减小,减小,（1）生成沉淀的离子反应能发生的原因,生成物的溶解度很小,2、难溶电解质的溶解平衡,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。,（2）AgCl溶解平衡的建立,当v（溶解） v（沉淀）时， 得到饱和AgCl溶液，建立溶解平衡,注意写法,在一定条件下，难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，溶液中各离子的浓度保持不变的状态。（也叫沉淀溶解平衡）,（4）溶解平衡的特征：,逆、等、动、定、变,

5、（3）溶解平衡的概念：,平衡的共性,几点说明： 溶解平衡的存在，决定了生成难溶电解质的反应不能进行到底。 习惯上将生成难溶电解质的反应，认为反应完全了，因对于常量的反应来说，0.01 g是很小的。当溶液中残留的离子浓度 1 10-5 mol/L时，沉淀就达到完全。 难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0。如Ag2S的溶解度为1.310-16 g。 溶解平衡与化学平衡一样，受外界条件的影响而发生移动。,结论：在电解质的溶液中，不管是易溶的，微溶的，难溶的电解质都存在着溶解平衡。,（5）影响难溶电解质溶解平衡的因素：,a、绝对不溶的电解质是没有的。 b、同是难溶电解质，溶解度差别也很大。 c、易

6、溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可 存在溶解平衡。,内因：电解质本身的性质,外因：,a、浓度：加水，平衡向溶解方向移动。,b、温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。,练：书写碘化银、氢氧化镁溶解平衡的表达式,特例： Ca(OH)2,（6）溶解平衡常数溶度积KSP,对于溶解平衡： MmAn(s) mMn+(aq) + nAm-(aq)有： KSP=c(Mn+)mc(Am-)n KSP是一个常数、只与温度有关与浓度无关。 、溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积QC（任意时刻溶液中离子浓度幂的乘积）。,溶液过饱和，有沉淀析出,溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态,溶液未饱和，可继续溶解该难溶电解质,、溶度积（

7、Ksp）：难溶电解质的溶解平衡中， 离子浓度幂的乘积。,在AgCl的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？,加入物质 平衡 溶液中浓度 AgCl AgCl 引起变化 移动 Ag+ Cl- 溶解度 KSP 原因,HCl(0.1 molL-1),课堂练习：AgCl(s) Ag+ + Cl-, 不变 不变 不变 不变 稀释, 不变 生成配离子, 增大 温度, 不变 同离子效应,AgNO3(0.1 molL-1),升高温度,NH3H2O(2 molL- 1),加H2O, 不变 同离子效应,例题（1） 有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是：（ ） A. AgCl沉

8、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 例题（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,AC,AB,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。,（2）生成沉淀的方法, 调pH值,如

9、：工业原料氯化铵中混有氯化铁，使其溶解于水，再加氨水调 pH值至78，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。,Fe3 + 3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4, 加沉淀剂 如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂,Cu2+S2= CuS Hg2+S2= HgS,化学沉淀法废水处理工艺流程示意图,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些方面考虑？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。,

10、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，因为不溶是相对的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。,2. 沉淀的溶解 原理：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，就达到使沉淀溶解的目的。 例：CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq),HCO3-,+H+,+H+,H2CO3,H2O + CO2,强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物等。除酸外，某些盐溶液也可用来溶解沉淀。,思考：写出氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式.,1、若使氢氧化镁沉淀溶解，可以采取什么方法？所依据的原理是什么？ 2、现提供以下

11、试剂，请你设计可行的实验方案。蒸馏水、盐酸、饱和NH4Cl溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、Na2CO3溶液、 FeCl3溶液。,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),讨论,溶解,沉淀,根据勒夏特列原理，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动,固体无明显溶解现象，溶液变浅红,迅速溶解,逐渐溶解,Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O,Mg(OH)2 + 2NH4Cl MgCl2 + 2NH3H2O,完成实验,记录现象,写出反应的化学方程式。,有红褐色沉淀生成,说明溶解,实验方案：分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、酸、 盐，根据实验现象，得出结论。,在溶液中存在Mg(OH)2

12、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与OH结合，生成弱电解质NH3H2O（它在水中比Mg（OH）2更难电离出OH-），使c(OH)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。,【思考与交流】： 应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应，并试从中找出使沉淀溶解的规律。,【解释】,思考：白色的氢氧化镁沉淀加入氯化铁溶液后， 为什么会有红褐色沉淀生成？,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq)，,3、沉淀的转化,【实验3-4】,有

13、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,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34、35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。 沉淀一般从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,沉淀的转化示意图,KI = I- + K+,+,AgI(s),s(AgCl)=1.510-4g,s(AgI

14、)=3.710-7g,s(Ag2S)=1.310-16g,沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,思考与交流,1.根据你所观察到的现象，写出所发生的反应。 2.如果将上述两个实验中的沉淀生成和转化的步骤颠倒顺序，会产生什么结果？试用平衡移动原理和两种沉淀溶解度上的差别加以解释，找出这类反应发生的特点。,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。两者差别越大，转化越容易。,AgCl+I-=AgI+Cl-,2AgI+S2-=Ag2S+2I-,3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe(OH)3+3Mg2+,转化不会发生,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

15、沉淀容易实现。 沉淀转化的应用 沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。,CaSO4 SO42 + Ca2,+ CO32,CaCO3,应用1：锅炉除水垢：P64 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。,化学法除锅炉水垢的流程图,CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O Mg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O,水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4,用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天,疏松的水垢CaCO3 Mg(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

16、化铵液,除去水垢,应用2：一些自然现象的解释,CaCO3 Ca2+ + 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)。,ZnS沉淀转化为CuS沉淀,(1).在1试管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，观察现象。 (2).静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。 (3).向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。,实验现象：有白色沉淀出现，白色沉淀转化成为黑色沉淀。,为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？,ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总

17、反应：,ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+,ZnS与CuS是同类难溶物，CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。,应用3：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(pH=0.91.5)，如果服下BaCO3，胃酸会与CO32反应生成CO2和水，使CO32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”。,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

18、用BaSO4 作“钡餐”。,思考： 如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0的Na2SO4溶液给患者洗胃，为什么？能用Na2CO3溶液吗？,【小结】：沉淀的生成、溶解、转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程，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。,练习： 1下列说法正确的是：（ ） A.硫酸钡放入水中不导电，则硫酸钡是非电解质 B.物质溶于水达到饱和时，溶解过程就停止了 C.绝对不溶解的物质是不存在的 D.某离子被沉

19、淀完全是指该离子在溶液中的浓度为零 2在有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中，存在如下平衡： Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq) 向该饱和溶液中分别加入固体CH3COONa、NH4Cl时，固体Mg(OH)2的质量有何变化？,C,加入CH3COONa 固体，CH3COO-水解得OH-，抑制Mg(OH)2溶解， Mg(OH)2质量增大,加入NH4Cl固体时， NH4+与溶液中OH-结合得NH4OH，使Mg(OH)2溶解平衡正向移动， Mg(OH)2质量减少。,3将足量的AgCl分别放入：（1）5ml水，（2）10ml 0.2 molL- MgCl2溶液，（3）20ml 0.5

20、molL- NaCl溶液，（4）40ml 0.1 molL-盐酸中溶解至饱和，各溶液中Ag+浓度由大到小的顺序为： 4常温下，在500 ml 0.011 molL-的Ba(OH)2溶液中加入500 ml 0.01 molL-的硫酸溶液生成沉淀。已知Ksp(BaSO4)=1.110-10 mol2L-2 （1）沉淀生成后溶液的PH= （2）沉淀生成后溶液中c(SO4)=,(1)(4)(2)(3),解析： OH-,Ba2+=510-4molL-1 H+=1.010-11 molL-1,溶液PH=11,设沉淀后SO42-浓度为x, 则有： BaSO4 Ba2+ + SO42-,510-4,x,Ksp

21、(BaSO4)= 510-4 x= 1.110-10 mol2L-2,X=2.2 x10-7 molL-1,AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq),温度：,多数难溶电解质的溶解是吸热的，通常情况， 升高温度，平衡正向移动，溶解度增大。,加入水：,平衡正向移动。,加入AgCl固体：,平衡不移动。,加入NaCl晶体：,平衡逆向移动。,H0,三、溶度积常数KSP及其应用,三、溶度积常数KSP及其应用,1、定义,在一定条件下，难溶性电解质形成饱和溶液，达到溶解平衡，其溶解平衡常数叫做溶度积常数或简称溶度积,例：写出下列难溶电解质的溶解平衡关系式和溶度积表达式。,AgBr Ag+ + Br-

22、,Ksp = c(Ag+) . c(Br-),Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-,Ksp = c(Fe3+) . c3(OH-),Ksp, AnBm= An+m . Bm-n,Ksp 只与温度有关与浓度无关！,3.Ksp的意义 Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能越 强。如由Ksp数值可知(p61)，溶解能力：AgClAgBrAgI，Cu(OH)2Mg(OH)2 不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如某温度下：AgCl(s) Ag(aq)Cl-(aq)，Ksp1.810-10 Mg(OH)2(s) Mg2(aq

23、)2OH-(aq)，Ksp5.610-12,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，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1.310-5molL-1，Mg(OH)2约为1.210-4molL-1， 显然Mg(OH)2更易溶解。,4、溶度积规则,Q c Ksp 时，沉淀从溶液中析出（溶液过饱和）， 体系中不断析出沉淀，直至达到平衡（此时Q c =Ksp ） (2) Q c =Ksp 时，沉淀与饱和溶液的平衡（Q c =Ksp） （3）Q c Ksp 时，溶液不饱和，若加入过量难溶电解质， 难溶电解质会溶解直至达到平衡

24、（此时Q c =Ksp ）,例1：下列情况下，有无CaCO3沉淀生成？已知Ksp,CaCO3=4.96 10-9 （1）往盛有1.0 L纯水中加入0.1 mL浓度为0.01 mol /L 的CaCl2和Na2CO3； （2）改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1.0 mol /L 呢？,Ca2+ =CO32- = 0.110-30.01/1.0 = 10-6 mol /L Qc = Ca2+CO32- = 10-12 Ksp,CaCO3=4.96 10-9 因此无 CaCO3沉淀生成。,Ca2+CO32- = 10-4 mol /L Qc = Ca2+CO32- = 10-8 Ksp,CaCO

25、3 因此有CaCO3沉淀生成。,5、溶度积的应用,（1）判断有无沉淀的生成（离子能否共存）,例1：在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中， 加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列 说法正确的是(AgCl Ksp=1.810-10) （ ） 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,c(Cl-)=(O.O10.1) 0.101=9.910-3mol/L,c(Ag+)=(O.O10.001) 0.101=9.910-5mol/L,QC =9.910-39.910-5=9.810-7KSP,例2： 在1L含1.010-3molL-

26、1 的SO42-溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)= 1.110-10 mol2L-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+= 1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L) 因为，剩余的即SO42-=1.210-8mol/L1.010-5mol/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

27、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(08广东)：已知Ag2SO4的Ksp为2.010-5，将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和，该过程中Ag+和SO42-浓度随时间变化关系如图1（饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034mol/L）。若t1时刻在上述体系中加入100mL 0.020mol/L Na2SO4溶液，下列示意图中，能正确表示t1时刻后Ag+和SO42-浓度随时间变化关系的是( ),图1,B,例4：若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 molL, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么? ( Ksp (Fe

28、(OH)3)= 410-39Ksp (Mg(OH)2)= 1.810-11),pOH = 10.8 , pH = 3.2,解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Fe3+ 沉淀完全时的OH-为:,Mg2开始沉淀的pH值为:,pOH = 4.9, pH =9.1,因此, 只要控制pH值在3.2 9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。,Ksp (Mg(OH)2)= 1.810-11,例5. 向1.010-3 molL-3 的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液,求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的Ag+ =? CrO42-沉淀完全时, Ag+= ? 已知：Ksp，Ag2CrO4=

29、9.010-12,解: Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42- Ksp = Ag+2 CrO42-,CrO42-沉淀完全时的浓度为1.0 10-5 molL-3 故有,例1：已知25时，AgCl的溶解度是1.9210-3g/L，求它的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.5g/mol。,解 ：依题意可知25时AgCl饱和溶液中 c(Ag+)=c(Cl-)=0.00192/143.5mol/L =1.3410-5mol/L 则KSP,AgCl=c(Ag+).c(Cl-) =(1.3410-5)2 =1.810-10,. 溶度积与溶解度之间的换算,例2：已知25时KSP(AgCl)=1.81

30、0-10,把足 量的AgCl放入1L 1 .0 mol L的 盐酸溶液中溶解度是多少？（g/L）,解：设AgCl 在盐酸中的溶解度为S（molL), AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平衡 S S 1 1,AgCl在盐酸溶液中溶解度比在水中的小。,例3：已知Ksp,AgCl1.810-10， Ksp,Ag2CrO49.010-12，试 求AgCl和Ag2CrO4的溶解度（用g/L表示）,解：（1）设AgCl的溶解度为S1（molL),则： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平衡 S1 S1,(2)设Ag2CrO4的溶解度为S2（mol/L),则： Ag2Cr

31、O4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) 平 2S2 S2,在水中：AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度,由以上例题的结果可得到如下结论： 同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。 不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。,【练习】,1.向盛有0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LNaCl溶液，至不再有白色沉淀生成为止。取其中澄清溶液，逐滴加入饱和Na2S溶液，有无沉淀生成？ 如果先向AgNO3溶液中加Na2S溶液至沉淀完全，再向上层清液中滴加NaCl，情况又如何？试解释原因。 是否可以用Na2SO4代替Na2S？,没有沉淀生成。Ag2S饱和溶液中Ag太少，不能生成AgCl沉淀。,有黑色沉淀生成。,不可以， 设c(SO42-)=0.1mol/L， 为使而之沉淀， c(Ag+)=(1.410-5/0.1)1/2 =1.1810-2mol/L。 而在AgCl饱和溶液中 c(Ag+)=(1.810-10)1/2=1.34