难溶电解质的溶解平衡ppt课件

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1人教版选修人教版选修4 4 化学反应原理化学反应原理 第三章第三章 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡第四节第四节 难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡1.1.什么是饱和溶液?什么是饱和溶液?在一定温度下,在一定量的溶剂在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的溶液,叫做里,不能再溶解某种溶质的溶液,叫做这种溶质的饱和溶液。这种溶质的饱和溶液。复复 习习2.2.如何判断某如何判断某NaClNaCl溶液是否已经达到饱和?溶液是否已经达到饱和?讨论讨论1 1:在在NaClNaCl的饱和溶液中,的饱和溶液中,再加入固体再加入固体溶质,固体会不会继续溶解?是否发生着溶溶质,固体会不会继续溶解?是否发生着溶解过程?解过程?饱和饱和NaClNaCl溶液溶液形状不规则形状不规则的的NaClNaCl固体固体形状规则形状规则的的NaClNaCl固固体体 一昼夜后观察发现:固体变为规则的立方体;一昼夜后观察发现:固体变为规则的立方体;质量并未发生改变质量并未发生改变思考:思考:得到什么启示?得到什么启示?一昼夜后一昼夜后探究1:饱和饱和溶液中溶液中v(v(结晶结晶)=v()=v(溶解溶解)结论:结论:NaCl的的饱和溶液中存在溶解平衡饱和溶液中存在溶解平衡探究探究2 2:在饱和在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸溶液中加入浓盐酸现象现象:NaClNaCl饱和溶液中析出固体饱和溶液中析出固体解释解释:在在NaClNaCl的饱和溶液中,存在溶解平衡的饱和溶液中,存在溶解平衡 NaCl(S)NaNaCl(S)Na+(aq)+Cl(aq)+Cl-(aq)(aq)加浓盐酸加浓盐酸ClCl-的浓度增加的浓度增加,平衡向左移平衡向左移,NaCl,NaCl析出析出可溶的电解质溶液中存在溶解平衡,难溶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?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,是离子反应发生的条件之一。例如,AgNOAgNO3 3溶液溶液与与NaClNaCl溶液混合,生成白色沉淀溶液混合,生成白色沉淀AgClAgCl:AgAg+Cl+Cl-=AgCl=AgCl,如果上述两种溶液是等物质的量浓度,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。、等体积的,一般认为反应可以进行到底。一、一、Ag和和Cl的反应真能进行到底吗?的反应真能进行到底吗?一、一、Ag和和Cl的反应真能进行到底吗?的反应真能进行到底吗?Ag+Cl=AgCl化学式溶解度/g化学式溶解度/gAgCl1.510-4Ba(OH)23.89AgNO3222BaSO42.410-4AgBr8.410-6Ca(OH)20.165Ag2SO40.796CaSO40.21Ag2S1.310-16Mg(OH)2910-4BaCl235.7Fe(OH)3310-9表表3-4 几种电解质的溶解度几种电解质的溶解度(20)讨论讨论2:2:在溶解度的大小在溶解度的大小、易溶和难溶易溶和难溶界限等方面你能得到哪些相关信息界限等方面你能得到哪些相关信息谈谈谈谈你对酸、碱和盐的溶解度表中你对酸、碱和盐的溶解度表中“溶溶”与与“不溶不溶”的理解。的理解。20200 0C C时,溶解性与溶解度的大小关系时,溶解性与溶解度的大小关系溶解性溶解性易溶易溶可溶可溶微溶微溶难溶难溶溶解度溶解度10g1g10g 0.01g1g )(沉淀沉淀)溶解平衡:溶解平衡:(溶解溶解)=)=(沉淀沉淀)得到得到饱和饱和AgCl溶液溶液,建立,建立溶解平衡溶解平衡思考:思考:把把AgCl固体加到水中都发生着怎固体加到水中都发生着怎样的过程?样的过程?二、难溶电解质的溶解平衡二、难溶电解质的溶解平衡1 1、概念:、概念:在一定条件下,难溶电解质在一定条件下,难溶电解质_的速率等的速率等于离子重新于离子重新_的速率,溶液中各离子的速率,溶液中各离子的浓度的浓度_的状态。(也叫沉淀溶解平衡的状态。(也叫沉淀溶解平衡)溶解成离子溶解成离子结合成沉淀结合成沉淀保持不变保持不变2 2、溶解平衡的建立、溶解平衡的建立以以AgCl(s)AgCl(s)的溶解平衡为例的溶解平衡为例3 3、表达方法、表达方法4 4、溶解平衡的特征、溶解平衡的特征标明物质状态和可逆符号标明物质状态和可逆符号逆、等、动、定、变逆、等、动、定、变5 5、生成难溶电解质的离子反应的限度、生成难溶电解质的离子反应的限度离子浓度小于离子浓度小于110-5mol/L时,时,认为反应完全认为反应完全。6 6、沉淀溶解平衡的影响因素、沉淀溶解平衡的影响因素内因:电解质本身的性质。内因:电解质本身的性质。只要是饱和溶液都存在溶解平衡。只要是饱和溶液都存在溶解平衡。绝对不溶的物质是没有的绝对不溶的物质是没有的不同难溶物其溶解度差别也很大不同难溶物其溶解度差别也很大难溶难溶微溶微溶易溶易溶可溶可溶外因外因加加相同离子相同离子,平衡向平衡向沉淀沉淀方向移动方向移动。温度:温度:浓度:浓度:加水加水,平衡向平衡向溶解溶解方向移动;方向移动;压强压强(气体气体):加压加压,多数溶解,多数溶解(气体,气体,Ca(OH)2除外除外)升温升温,多数平衡向,多数平衡向溶解溶解方向移动。方向移动。1、下列说法中正确的是(、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不溶于水的物质溶解度为0C.绝对不溶解的物质是不存在的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的浓度为零某粒子被沉淀完全是指该粒子在溶液中的浓度为零2、下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是、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,将促进溶解平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解练习练习CB3(1)AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)(2)AgCl=AgCl问问(1)式和式和(2)式所表示的意义?式所表示的意义?4常温条件下,常温条件下,CaCO3在水中的溶解在水中的溶解度大还是在度大还是在Na2CO3溶液中的溶解度大?溶液中的溶解度大?三三.溶度积常数溶度积常数1.1.定义定义2.2.表达式表达式Kspc(Mn)mc(Am)n 溶解溶解 AgCl(s)Ag(aq)+Cl(aq)沉淀沉淀 在难溶电解质的在难溶电解质的饱和溶液饱和溶液中中,当溶解与结晶速当溶解与结晶速率相等时率相等时,溶液达到溶解平衡状态溶液达到溶解平衡状态,则该反应的则该反应的平衡常数表示为:平衡常数表示为:Ksp,AgCl=Ag+Cl-。该常数该常数称称为为难溶电解质的溶度积常数难溶电解质的溶度积常数,简称,简称溶度积。溶度积。3、溶度积规则 AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)(1)QcKsp时,时,溶液过饱和,有沉淀析出溶液过饱和,有沉淀析出,直至达直至达到平衡到平衡.(2)Qc=Ksp时,时,沉淀与饱和溶液的平衡沉淀与饱和溶液的平衡.(3)QcKsp,所以,所以有有AgCl沉淀生成沉淀生成。练习:练习:将将5mL 110-5mol/L的的AgNO3溶液和溶液和15mL410-5mol/L的的K2CrO4溶液混和时,有无砖红溶液混和时,有无砖红色色Ag2CrO4沉淀生成?已知沉淀生成?已知Ag2CrO4的的Ksp=910-12 c(Ag)=2.510-6mol/L c(CrO42-)=310-5mol/L Qcc(Ag)2c(CrO42-)(2.510-6mol/L)2310-5 mol/L 1.91016由于由于QcKsp,所以无,所以无Ag2CrO4沉淀生成沉淀生成。例:例:实验测得某水样中的铁离子的浓度为实验测得某水样中的铁离子的浓度为610-6moll-1若要使水中的铁离子转化为沉淀,则溶液的若要使水中的铁离子转化为沉淀,则溶液的PH值至少要值至少要控制在多少以上?控制在多少以上?已知已知Fe(OH)3的的Ksp为为2.610-39解:设溶液中的解:设溶液中的OH-离子的浓度最少为离子的浓度最少为X才能使水中才能使水中的铁离子转化为沉淀。的铁离子转化为沉淀。KSP=c(Fe3+)c3(OH-)=2.610-39 =610-6X3求得求得X=7.5710-12molL-1=c(OH-)C(H+)=1.3210-3molL-1 PH=2.88答:答:PH至少要控制在至少要控制在2.88以上。以上。7.7.计算某离子开始沉淀的计算某离子开始沉淀的pH值值小结:电离平衡、水解平衡、溶解平衡的比较小结:电离平衡、水解平衡、溶解平衡的比较类型类型电离平衡电离平衡水解平衡水解平衡溶解平衡溶解平衡实例实例升温升温加水加水加入加入原溶原溶质质CH3COOH NH4+H2O Fe(OH)3(s)CH3COO-+H+NH3H2O +H+Fe3+(aq)+3OH-(aq)+平衡右移平衡右移,K增增大大,c(H+)增大增大,电离度增大电离度增大平衡右移平衡右移,K不不变变,c(H+)减小减小,电离度增大电离度增大平衡右移平衡右移,K不不变变,c(H+)增大增大,电离度减小电离度减小平衡右移平衡右移,K增增大大,c(H+)增大增大,水解程度增大水解程度增大平衡右移平衡右移,K不不变变,c(H+)减小减小,水解程度增大水解程度增大平衡右移平衡右移,K不不变变,c(H+)增大增大,水解程度减小水解程度减小平衡右移平衡右移,Ksp增大增大平衡右移平衡右移,Ksp不不变变,c(OH-)不变不变平衡不移动平衡不移动,Ksp不变不变,c(OH-)不不变变二、沉淀反应的应用二、沉淀反应的应用1、沉淀的生成、沉淀的生成(1)应用)应用:生成难溶电解质的沉淀,是工: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业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯除杂或提纯物质的重要方法之一。物质的重要方法之一。工业废水工业废水硫化物等硫化物等重金属离子(如重金属离子(如Cu2+、Hg2+等)转等)转化成沉淀化成沉淀(2)方)方法法a、调、调pH如:工业原料氯化铵中混有氯化铁,加氨水调如:工业原料氯化铵中混有氯化铁,加氨水调pH值值至至78b、加沉淀剂:、加沉淀剂:如沉淀如沉淀Cu2+、Hg2+等,以等,以Na2S、H2S做沉淀剂做沉淀剂Cu2+S2=CuS Hg2+S2HgSFe3+3H2O Fe(OH)3+3H+c、同离子效应法:同离子效应法:例如,硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。例如,硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。思考与交流1、如果要除去某溶液中的、如果要除去某溶液中的SO42-,你选择加,你选择加 入钡盐还是入钡盐还是钙盐?为什么?钙盐?为什么?加入钡盐,因为加入钡盐,因为BaSO4比比CaSO4更难溶,使用钡更难溶,使用钡盐可使盐可使SO42-沉淀更完全沉淀更完全2、以你现有的知识,你认为判断沉淀能否生成可从哪、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方面考虑?是否可能使要除去的离子通过沉淀反应全部全部除去?说明原因。除去?说明原因。从溶解度方面可判断沉淀能否生成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不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去2 2、沉淀的溶解、沉淀的溶解(1)原理)原理设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子,使平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衡向沉淀溶解的方向移动(2)举例)举例a a、难溶于水的盐溶于酸中、难溶于水的盐溶于酸中如:如:CaCO3溶于盐酸,溶于盐酸,FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸溶于强酸b、难溶于水的电解质溶于某些盐溶液、难溶于水的电解质溶于某些盐溶液如:如:Mg(OH)2溶于溶于NH4Cl溶液溶液在溶液中存在在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡:的溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2(aq)+2OH(aq)若使氢氧化镁沉淀溶解,可加入什么试剂?所依据的若使氢氧化镁沉淀溶解,可加入什么试剂?所依据的原理是什么?原理是什么?1、石灰乳中存在下列平衡:、石灰乳中存在下列平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入下加入下列溶液,可使列溶液,可使Ca(OH)2减少的是(减少的是()A.Na2CO3溶液溶液 B.KCl溶液溶液C.NaOH溶液溶液 D.CaCl2溶液溶液AB2、试利用平衡移动原理解释下列事实:、试利用平衡移动原理解释下列事实:(1)FeS不溶于水,但能溶于稀盐酸中不溶于水,但能溶于稀盐酸中(2)CaCO3难溶于稀硫酸,却能溶于醋酸中难溶于稀硫酸,却能溶于醋酸中(3)分别用等体积的蒸馏水和分别用等体积的蒸馏水和0.010mol/L硫酸硫酸洗涤洗涤BaSO4沉淀,用水洗涤造成沉淀,用水洗涤造成BaSO4的的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量【实验【实验3-4】步骤步骤 1mLNaCl和和10滴滴AgNO3溶混合溶混合(均为均为0.1molL)向所得固液混合物向所得固液混合物中滴加中滴加10滴滴0.1molLKI溶液溶液向新得固液混合物向新得固液混合物中滴加中滴加10滴滴0.1molL Na2S溶液溶液现象现象有白色沉淀析出有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色白色沉淀转化为黄色 黄色沉淀转化为黑色黄色沉淀转化为黑色AgClAgIAg2S3 3、沉淀的转化、沉淀的转化向向MgCl2溶溶液中滴加液中滴加NaOH溶液溶液生成白生成白色沉淀色沉淀向有白色沉淀的溶液中向有白色沉淀的溶液中滴加滴加FeCl3溶液溶液白色沉淀转变为红褐色白色沉淀转变为红褐色静置静置红褐色沉淀红褐色沉淀析出,溶液析出,溶液变无色变无色【实验【实验3-5】(实验(实验3 34 4、3 35 5沉淀转化)沉淀转化)AgClAgClAgIAgIAgAg2 2S SKIKINaNa2 2S SFeClFeCl3 3静置静置Mg(OH)Mg(OH)2 2Fe(OH)Fe(OH)3 3讨论讨论:从实验中可以得到什么结论?从实验中可以得到什么结论?实验说明:实验说明:沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的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。方向转化,两者差别越大,转化越容易。物质物质溶解度溶解度/gAgCl1.510-4AgI 9.610-9Ag2S1.310-16沉淀的转化示意图沉淀的转化示意图KI =I-+K+AgCl(s)Ag+Cl-+AgI(s)s(AgCl)=1.510-4gs(AgI)=3.710-7gs(Ag2S)=1.310-16g沉淀从溶解度小的向溶沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。解度更小的方向转化。AgCl(s)+I-AgI(s)+Cl-(1)(1)沉淀转化的实质沉淀转化的实质 沉淀转化的实质是沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动沉淀溶解平衡移动。一般溶解度小的沉淀转化成溶解度一般溶解度小的沉淀转化成溶解度更小更小的沉淀容易实现。的沉淀容易实现。(2)(2)沉淀转化的方法沉淀转化的方法 加入可与体系中某些离子反应生成更难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。使平衡向溶或更难电离或气体的离子。使平衡向溶解的方向移动。溶解的方向移动。3 3、沉淀的转化、沉淀的转化难溶物的溶解能力差别越大,沉淀转化的趋势越大难溶物的溶解能力差别越大,沉淀转化的趋势越大练习:练习:1、在在NaCl溶液中含有少量的溶液中含有少量的Na2S,欲将,欲将S2除去,可加入除去,可加入 ()ACuCl2BAgClCNaOH DAg2SB2、已知、已知25时,时,AgCl的溶度积的溶度积Ksp1.81010,则下列说法正确的是,则下列说法正确的是 ()A向饱和向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,水溶液中加入盐酸,Ksp值变大值变大BAgNO3溶液与溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,溶液混合后的溶液中,一定有一定有c(Ag)c(Cl)C温度一定时,当溶液中温度一定时,当溶液中c(Ag)c(Cl)Ksp时,此溶液中必有时,此溶液中必有AgCl的沉淀析出的沉淀析出D将将AgCl加入到较浓的加入到较浓的KI溶液中,部分溶液中,部分AgCl转化为转化为AgI,因为,因为AgCl溶解度大于溶解度大于AgIDCaSO4 SO42+Ca2+CO32CaCO3锅炉的水垢中含有锅炉的水垢中含有CaSO4,可先用,可先用Na2CO3溶液溶液处理,使处理,使 之转化为疏松、易溶于酸的之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。(3)(3)沉淀转化的应用沉淀转化的应用a、锅炉除水垢、锅炉除水垢化学法除锅炉水垢的流程图化学法除锅炉水垢的流程图CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O水垢成分水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用用饱和饱和Na2CO3溶液浸泡数天溶液浸泡数天疏松的水垢疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式用盐酸用盐酸或或饱氯化铵液饱氯化铵液除去水垢除去水垢b、一些自然现象的解释、一些自然现象的解释CaCO3 Ca2+CO32-2HCO3-+H2O+CO2当我们外出旅游,沉醉于秀美的湖光山色时当我们外出旅游,沉醉于秀美的湖光山色时,一定会惊叹大自然的鬼斧神工。,一定会惊叹大自然的鬼斧神工。石灰石石灰石岩岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后,会形成层在经历了数万年的岁月侵蚀之后,会形成各种奇形异状的各种奇形异状的溶洞溶洞。你知道它是如何形成。你知道它是如何形成的吗?的吗?自然界也发生着溶解度小的矿物转化为自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。溶解度更小的矿物的现象。各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成后可变成CuSOCuSO4 4溶液,并向深部渗透,溶液,并向深部渗透,遇到深层的闪锌矿遇到深层的闪锌矿(ZnS)(ZnS)和方铅矿和方铅矿(PbS)(PbS),便慢慢地使之转变为铜蓝便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)(CuS)。思考:思考:为什么医学上常用为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂作为内服造影剂“钡钡餐餐”,而不用,而不用BaCO3作为内服造影剂作为内服造影剂“钡餐钡餐”?BaSO4 和和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为:的沉淀溶解平衡分别为:BaSO4 Ba2+SO42-Ksp=1.110-10mol2 L-2 BaCO3 Ba2+CO32-Ksp=5.110-9mol2 L-2 由于人体内胃酸的酸性较强由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5),如果服下,如果服下BaCO3,胃酸会与胃酸会与CO32-反应生成反应生成CO2和水,使和水,使CO32-离离子浓度降低,使子浓度降低,使Qc Ksp(CuS),所以所以ZnS沉淀会转化为沉淀会转化为CuS沉淀。沉淀。有关有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算定量计算:
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