《难溶电解质的溶解平衡》.ppt

1、第四节 难溶电解质的,溶解平衡,第 三 章,复习,1、什么叫饱和溶液？什么叫不饱和溶液？,一定温度下，不能再溶解溶质的溶液叫饱和 溶液。能继续溶解溶质的溶液叫不饱和溶液。,2、溶解性是指：_ 溶解性是物质的_性质。 溶解性大小跟 _有关。,一种物质溶解在另一种物质中的能力。,物理,溶质、溶剂的性质,物质的溶解性只能粗略表示物质的溶解能力的强弱，为了精确表示物质的溶解能力，化学上引入了“溶解度”的概念。,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

2、：克 任何物质的溶解是有条件的，在一定的条件 下某物质的溶解量也是有限的，不存在无限 可溶解的物质。,溶解度与溶解性的关系：20,实验探究,讨论: NaCl在水溶液里达到溶液平衡状态时有何特征？, 要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可采取什么措施？,加热浓缩,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,在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸,探究实验,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

3、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？,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的反应能进行到底吗？,认真阅读 思考与交流表34,1、问题讨论：,（1）当AgNO3与NaCl恰好完全反应生成难溶AgCl时，溶液中是否含有Ag+和Cl-？,有,（2）有沉淀生成的复分解类型的离子反应能不能完全进行到底呢？,不能，沉淀即是难溶电解

4、质，不是绝对不溶,只不过溶解度很小，难溶电解质在水中存在溶解平衡。,问题讨论：,（3）难溶电解质的定义是什么？难溶物的溶解度是否为0？,习惯上,将溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0,（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,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

5、沉淀溶解平衡）,（4）溶解平衡的特征：,逆、等、动、定、变,（3）溶解平衡的概念：,(2) 特征：,等V溶解 = V沉淀（结晶）,动动态平衡， V溶解 = V沉淀0,定达到平衡时，溶液中离子浓度不再改变,变当外界条件改变，溶解平衡将发生移动,逆、等、定、动、变。,逆溶解与沉淀互为可逆,（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:遵循平衡移动原理,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

6、氧化镁溶解平衡的表达式,c)同离子效应：加入含有相同离子电解质，平衡向结晶的方向移动.,1. 溶度积常数 （1）难溶电解质的溶度积常数的含义 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 当溶解与结晶速度相等时（在难溶电解质的饱和溶液中），饱和溶液达到溶解平衡状态，此时Ksp，AgCl =Ag+Cl- 为一常数，该常数称为难溶电解质的溶度积常数，简称溶度积。 （2）难溶电解质的溶度积常数用Ksp表示。 通式：AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(则Ksp, AnBm= Am+n . Bn-m练习：BaSO4、Ag2CrO4、Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶度积,三.溶度积和溶

7、度积规则,AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq),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，若体系中有沉淀， 则沉淀会溶解直至达到平衡（此时Q c =Ksp ）,Q c= Am+nBn-m ，Q c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，所以其数值不定，但对一难溶电解质，在一定温度下，Ksp 为一定值。,3、溶度积规则,2、离子积,练习1：在100mL 0.01mol/LK

8、Cl 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,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0 C.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

9、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,练习,3.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,AB,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

10、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。,Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解度,例：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

11、 CaCO3沉淀生成。,Ca2+CO32- = 10-4 mol /L Qc = Ca2+CO32- = 10-8 Ksp,CaCO3 因此有CaCO3沉淀生成。,二、沉淀反应的应用,1、沉淀的生成,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。,加入沉淀剂，应用同离子效应， 控制溶液的pH，当 时有沉淀生成。,原理:,（2）方法, 调pH值,如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调 pH值至78,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

12、= HgS,同离子效应法, 氧化还原法,硫酸中硫酸根浓度大，使平衡向沉淀方向移动，有利于沉淀的生成。,例：已知Fe3+在PH3到4之间开始沉淀，在PH7到8之间沉淀完全，而Fe2+，Cu2+在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？,例：为什么硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水 中小。,先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调PH至7到8使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。,氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）,调PH可用：氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）,氧化剂:硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等,调PH:氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜

13、,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，因为不溶是相对的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。,认识1：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小。,认识2：难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会为0。,认识3：溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质，残留在溶液中的离子浓度小于1X10

14、-5mol/L,就认为反应完全了。,沉淀的生成小结,生成沉淀的离子反应的本质,反应生成沉淀使溶液中某些离子浓度变得更小。,要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3，不宜选用的试剂是（ ） A、MgO B、MgCO3 C、NaOH D、Mg(OH)2,c,课堂练习,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,思考与交流,用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐

15、酸和NH4Cl溶液的原因,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。,分析：Mg(OH)2沉淀溶解的原因,观点：Mg(OH)2(s) Mg2+2OH NH4+H2O NH3H2O+H+ H+OH =H2O 由于反应的发生，使平衡右移，Mg(OH)2溶解,观点：Mg(OH)2(s) Mg2+2OH NH4+OH NH3H

16、2O 由于反应的发生，使平衡右移，沉淀溶解,你支持哪种观点？如何证明自己的观点是正确的？,沉淀的转化,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？ 试用平衡移动原理解释之。,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq)，,产生白色沉淀,白色沉淀变黄色,黄色沉淀变黑色,AgNO3NaCl = AgCl(白色)NaNO3,AgClKI = AgI(黄色)KCl,2AgINa2S = Ag2S(黑色)2NaI,3、沉淀的转化,二、沉淀反应的应用,沉淀转化的实质：就是沉淀溶解平衡的移动,沉淀转化的规律：一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。,难溶物的

17、溶解能力差别越大，沉淀转化的趋势越大,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”。,有黑色沉淀析出,黑色沉淀没变化,黑色沉淀没变化

18、,逆向进行，有何现象？,沉淀转化的 实质： 沉淀转化的 条件：,动脑思考,平衡体系中离子浓度改变，沉淀溶解平衡发生移动 一般是难溶的物质转化成更加难溶的物质（两者溶解度差别越大，转化越容易）,溶解度大的沉淀： 溶度积常数大的沉淀,溶解度小的沉淀： 溶度积常数小的沉淀,沉淀转化的应用, 锅炉除水垢（CaSO4） P64,对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀.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。,CaSO4 SO42- + Ca2+, 一些自然现象的解释 P65,CaCO3 Ca2+

19、+ CO32-,2HCO3-,练习3：龋齿的形成原因及防治方法,(1) 牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：,进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是： 。,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,(2)已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.810-61，比Ca5(PO4)3OH更难溶，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因,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

20、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在水中存在沉淀溶解平衡：,CuS在水中存在沉淀溶解平衡：,ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS) Ksp(CuS),CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。,当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时， ZnS溶解产生的S2-与 CuSO4溶液中的Cu2+足以满足QcKsp(CuS)的条件， S2-与Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。 CuS沉淀的生成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与

21、Zn2+的QcKsp(ZnS),使得ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。,(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释,ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：,ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+,沉淀的转化是_。 沉淀的转化实质是_的移动。通常,一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，两种难溶物的_差别越大,这种转化的趋势就越大。,沉淀溶解平衡,溶解能力,一种难溶电解质转化为另一种难溶 电解质的过程,例：将足量的ZnS粉末加入到10mL0.001molL-1的CuSO4溶液中，是否有CuS沉淀生成？请通过计算后回答。已知: Ksp(ZnS)=1.610-

22、24 mol 2 L - 2 Ksp(CuS) =1.310-36 mol 2 L - 2,解：在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为： S2-=Zn2+=(Ksp)1/2 =(1.610-24 mol 2 L - 2 )1/2=1.2610-12 mol L - 1,Qc (CuS) =C(Cu2+) C(S2-) =1.010- 3mol L-1 1.2610-12mol L-1 =1.2610-15mol2L-2,因为：Qc(CuS) Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。,有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算:,2）为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加

23、热搅拌的条件下加入的一种试剂是（ ） A、NaOH B、Na2CO3 C、氨水 D、MgO,1）在饱和澄清石灰水中加入生石灰反应后,恢复至原来温度下列说法正确的是( ) A溶液中钙离子浓度变大 B溶液中氢氧化钙的质量分数增大 C溶液的PH不变 D溶液中钙离子的物质的量减少.,C D,D,例1：如果溶液中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?,pOH = 10.8 , pH = 3.2,解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全时的OH-为:,Mg2开始沉

24、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,控制pH值在3.12-3.87之间即可将Zn2+和Fe2+分离完全,Fe2+ 开始沉淀时的PH值为：,pH = 3.87,CuCl2溶液中含有少量杂质FeCl2，为制备纯净的晶体CuCl22H2O，拟定实验步骤如下： 已知：溶度积：KspCu(OH)22.21020 KspFe(OH)28.01016 KspFe(OH)34.01038,(1)第一步将Fe2氧化为Fe3最适宜的氧化剂是() AK2Cr2O7

25、BNaClO CH2O2 DKMnO4,(2)加入Y的目的是为了调节溶液的pH以促使Fe3沉淀完全，Y可选用下列物质中的() ANaOH BNH3H2O CCuO DCu(OH)2 ECu2(OH)2CO3 FCu,C,CDE,(3)当溶液中c(Fe3)1.0105mol/L时可以认为沉淀完全，计算此时溶液中的c(OH)。此时所得沉淀中是否有Cu(OH)2？假定溶液中c(Cu2)0.2 mol/L,(3)设此时溶液中的OH浓度为x mol/L，则有： c(Fe3)x34.01038 x34.01033 x1.61011；,对溶液中的铜离子，此时有： Qc0.2(1.61011)25.121023KspCu(OH)22.21020，所以此时所得沉淀中没有氢氧化铜生成。,练习2(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