高中化学 3.4 难溶电解质的溶解平衡课件 新人教选版修4.ppt

第三章水溶液中的离子平衡 第四节难溶电解质的溶解平衡 第一课时 1 举例说明学过的 平衡 它们有哪些特征 化学平衡2NO2N2O4 电离平衡H2OH OH Kw c H c OH K 水解平衡FeCl3 3H2OFe OH 3 3HCl 2 特征 逆 等 动 定 变 3 平衡移动原理 勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个条件 如浓度 温度 或压强等 平衡就向能够减弱这种改变的方向移动 复习 4 什么叫饱和溶液 什么叫不饱和溶液 一定温度下 不能再溶解某种溶质的溶液叫该溶质的饱和溶液 还能继续溶解某种溶质的溶液叫该溶质的不饱和溶液 5 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 Ag 和Cl 的反应能进行到底吗 实验 向盛有2mL0 1mol LAgNO3溶液的试管中加入2mL0 1mol LNaCl溶液 1 问题讨论 有黄色沉淀生成 说明溶液中依然有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 5mol 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 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 3 溶解平衡的概念 平衡的共性 一 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 难溶物质溶解度差别 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 01g是很小的 当溶液中残留的离子浓度 1 10 5mol 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 3 10 16g 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 第三章水溶液中的离子平衡 第四节难溶电解质的溶解平衡 第二课时 人教版选修4 化学反应原理 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 沉淀的方法 调pH值 如 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7 8 可使Fe3 转变为Fe OH 3沉淀而除去 Fe3 3NH3 H2O 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 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 2NH3 H2O 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NH3 H2O 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3 4 3 5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 5 10 4g s AgI 3 7 10 7g s Ag2S 1 3 10 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 CaSO4SO42 Ca2 CO32 CaCO3 应用1 锅炉除水垢 P 64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 H2OMg OH 2 2H Mg2 2H2O 水垢成分CaCO3Mg OH 2CaSO4 用饱和Na2CO3溶液浸泡数天 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 用盐酸或饱氯化铵液 除去水垢 应用2 一些自然现象的解释 CaCO3Ca2 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 9 1 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 第三章水溶液中的离子平衡 第四节难溶电解质的溶解平衡 第三课时 人教版选修4 化学反应原理 科学视野 溶度积KSP 对于溶解平衡 MmAn s mMn aq nAm aq 有 KSP c Mn m c Am n在一定温度下 KSP是一个常数 2 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 1 溶度积 Ksp 难溶电解质的溶解平衡中 离子浓度幂的乘积 例1 在100mL0 01mol LKCl溶液中 加入1mL0 01mol LAgNO3溶液 下列说法正确的是 AgClKsp 1 8 10 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 O1 0 1 0 101 9 9 10 3mol L c Ag O O1 0 001 0 101 9 9 10 5mol L QC 9 9 10 3 9 9 10 5 9 8 10 7 KSP 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 1 1 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 08广东 已知Ag2SO4的Ksp为2 0 10 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100mL0 020mol LNa2SO4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 10mol L 使Fe3 完全沉淀而使Mg2 不沉淀的pH条件是什么 Ksp Fe OH 3 4 10 39Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 pOH 10 8 pH 3 2 解 Fe OH 3Fe3 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 8 10 11 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 4 10 5 0 1 1 2 1 18 10 2mol L 而在AgCl饱和溶液中c Ag 1 8 10 10 1 2 1 34 10 5mol L 2 在粗制CuSO4 5H2O晶体中常含有杂质Fe2 在提纯时 为了除去Fe2 常加入少量H2O2 使Fe2 氧化为Fe3 然后再加少量碱到溶液pH 4 可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的 试解释原因 溶解性 Fe OH 2 Cu OH 2 Fe OH 3 3 小结Ksp的大小与沉淀转化的关系 对于同类型的难溶电解质 Ksp的大小与溶解度的大小一致 Ksp较大的沉淀可以转化为Ksp较小的沉淀 交流与讨论 阅读P66氟化物防治龋齿的化学原理 F 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 Ca5 PO4 3OH s 5Ca2 3PO43 OH 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 已知Ca5 PO4 3F s 的溶解度比上面的矿化产物更小 质地更坚固 用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因 因 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 5Ca2 3PO43 F Ca5 PO4 3F 思考 第三章水溶液中的离子平衡 第四节难溶电解质的溶解平衡 第四课时 人教版选修4 化学反应原理 例1 已知25 时 AgCl的溶解度是1 92 10 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 34 10 5mol L则KSP AgCl c Ag c Cl 1 34 10 5 2 1 8 10 10 3 溶度积与溶解度之间的换算 例2 已知25 时KSP AgCl 1 8 10 10 把足量的AgCl放入1L1 0mol 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 mol L AgCl s Ag aq Cl aq 平衡SS 1 1 AgCl在盐酸溶液中溶解度比在水中的小 例3 已知Ksp AgCl 1 8 10 10 Ksp Ag2CrO4 9 0 10 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 mol L 则 AgCl s Ag aq Cl aq 平衡S1S1 2 设Ag2CrO4的溶解度为S2 mol L 则 Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 平2S2S2 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 课堂练习 练习1 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 练习2 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 CD 练习3 为除去MgCl2溶液中的FeCl3 可在加热搅拌的条件下加入一种试剂 下列不宜选用的试剂是 A NaOHB MgCO3C 氨水D MgOE Mg OH 2 AC 同离子效应 硫酸中硫酸根浓度大 使平衡左移 不利于沉淀溶解 练习4 硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小 练习5 以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2 Pb2 Cd2 等金属离子 通过添加过量难溶电解质MnS 可使这些金属离子形成硫化物沉淀 经过滤除去包括MnS在内的沉淀 再经蒸发 结晶 可得纯净的MnCl2 根据上述实验事实 可推知MnS具有的相关性质是 A 具有吸附性B 溶解度与CuS PbS CdS等相同C 溶解度大于CuS PbS CdSD 溶解度小于CuS PbS CdS C 练习6 已知KSP Ca OH 2 5 5 10 6mol3 L3则其饱和溶液的PH值是多少 解 设Ca OH 2的溶解度为S mol L 则 Ca OH 2Ca2 2OH 平衡S2SKSP S 2S 2 4S3 5 5 10 6S 1 1 10 2即c OH 2 2 10 2mol Lc H 10 14 2 2 10 2 4 5 10 13mol LPH 12 练习7 现将足量AgCl固体分别放入下列物质中 AgCl溶解度由大到小的排列顺序为 20ml0 01mol LKCl溶液 30ml0 02mol LCaCl2溶液 40ml0 03mol LHCl溶液 10ml蒸馏水 50ml0 05mol LAgNO3溶液A B C D B 练习8 将足量BaCO3分别加入 30ml水 10ml0 2mol LNa2CO3溶液 50ml0 01mol LBaCl2溶液 100ml0 01mol LHCl中溶解至溶液饱和 请确定各溶液中Ba2 的浓度有大到小的顺序为 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AgClAgCl引起变化移动 Ag Cl 溶解度KSP原因 HCl 0 1mol L 1 练习9 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 1mol L 1 升高温度 NH3 H2O 2mol L 1 加H2O 不变同离子效应 原溶液中 c SO42 c Ag 2 0 034mol L 2 0 017mol L加入Na2SO4后 c Ag 0 034mol L 2 0 017mol Lc SO42 0 017mol L 0 020mol L 2 0 0185mol L