大专无机化学 沉淀溶解平衡ppt课件.ppt

化学综合,第六课 沉淀和溶解平衡,学习目标,了解 难溶物在水中的溶解情况，认识沉淀溶解平衡的建立过程。理解 溶度积的概念，能用溶度积规则判断沉淀的产生、溶解、转化。了解 沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用。,溶洞中美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小,以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。,饱和NaCl溶液,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,思考：得到什么启示？,物质的溶解,我们曾根据物质的溶解度将物质分为易溶、可溶、微溶、难溶等。,如氯化银、硫酸钡就属于难溶物。那么，它们在水中是否完全不能溶解？,物质的溶解,溶解 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 沉淀,水分子作用下,物质的溶解,多相离子平衡,溶解度口诀,钾钠铵盐硝酸盐都能溶在水中间盐酸盐里亚汞银硫酸盐里钡和铅还有钙银是微溶碳酸多数是沉淀酸多溶，碱少溶钾钠钡铵，钙微溶,思考：下列各组离子在水溶液中能大量共存的是A. Ca2+ CO32- Cl- B. Cu2+ Fe3+ SO42- C. Ca2+ SO42- Cl- D. Mg2+ OH- Cl- E. Ba2+ Na+ Cl-,沉淀溶解平衡,在一定的温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成（结晶）的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到平衡状态，我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡 。,表示方法：,沉淀溶解平衡,沉淀（晶体）表面的离子进入水中，水中的离子也回到沉淀表面溶解速率和结晶速率相等动态平衡达到平衡时溶液中各离子浓度一定条件改变时平衡会移动,特点：逆、等、动、定、变,注意与离解平衡的区别！,溶度积 Solubility Product,Ksp称为溶度积常数，简称溶度积反映物质的溶解能力也受温度影响，但影响不太大，通常可采用常温下测得的数据,写出BaCO3、Ag2SO4、Mg(OH)2在水中的沉淀溶解平衡的方程式和溶度积的表达式。,练一练,将足量AgCl分别溶于下列试剂中形成AgCl饱和溶液 ，沉淀溶解平衡表示式为： 水中 10mL 0.1mol/L NaCl溶液 5mL 0.1mol/L 的MgCl2溶液中， 三种溶液中Ag+浓度大小顺序是, ,AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-(aq),溶解度与溶度积的相互换算,溶解度(s)：溶解物质（克） / 100克水(溶剂)溶度积(Ksp) (涉及离子浓度) ： 溶解物质“物质的量” / 1L溶液对于难溶物质，离子浓度很稀，可作近似处理：(x g / 100 gH2O )10 / M mol L-1,1. AB型(如AgCl、AgI、CaCO3) AB (S) A+ (aq) + B(aq) 溶解度： S S Ksp = c(A+ )c(B) = S2,溶解度与溶度积的换算,AB2或A2B型 (Mg(OH)2 、Ag2CrO4) AB2(S) A2+ (aq) + 2B(aq) 溶解度： S 2S Ksp = c(A+ )c2(B ) = S(2S)2 = 4S3,3. AB3或A3B型 (如 Fe(OH)3 、Ag3PO4) A3B(s) 3A+ (aq) + B3- (aq) 溶解度： 3S S Ksp =c3(A+)c(B3-) = (3S)3S = 27S4,几种类型的难溶物质溶度积、溶解度比较,对于同型难溶物质，溶度积大的，以molL-1为单位的溶解度也大，因此可以根据溶度积的大小来直接比较它们溶解度的相对高低。,溶度积与溶解度的换算,不适用的情况难溶的弱电解质在溶液中易形成离子对的难溶电解质显著水解的电解质,内因：难溶物本身的性质,外因：,浓度：,温度：,同离子效应和盐效应,化学反应的影响,影响沉淀溶解平衡的因素,讨论：对于平衡AgCl（s） Ag+(aq) + Cl-(aq) 若改变条件，对其有何影响, , 不变 不变,不移动 不变 不变, , , , ,温度的影响,一般情况，升高温度可以增大溶度积常数沉淀的溶解反应一般是吸热反应，升高温度平衡右移，溶解度增大沉淀性质不同时溶解度增大的情况也不同，颗粒粗大的晶形沉淀一般是冷却后再过滤，以防溶解损失过大；而沉淀溶解度极小的无定形沉淀一般是趁热过滤的。,Q 称为离子积，其表达式中离子浓度为此瞬间溶液中的实际浓度 不论溶液中离子的来源,Qc= cm(An+) cn(Bm-),浓度的影响离子积,Q Ksp , 无沉淀生成，加入沉淀可溶解。,Q = Ksp，平衡态，既无沉淀生成，也不能 溶解沉淀,Q Ksp ，有沉淀生成。,溶度积规则,溶度积规则的应用,判断是否有沉淀生成原则上只要Q Ksp便应该有沉淀产生，但是，只有当溶液中含约10-5 gL-1固体时，人眼才能观察到混浊现象，故实际观察到有沉淀产生所需的离子浓度往往要比理论计算稍高些。,溶度积常数的应用,判断沉淀的完全程度没有一种沉淀反应是绝对完全的通常认为溶液中某离子的浓度小于1X10-5 mol/L时，即为沉淀完全,取5ml0.002molL-1 BaCl2与等体积的0.02molL-1 Na2SO4的混合，是否有沉淀产生?若有,计算Ba2+是否沉淀完全 (该温度下BaSO4的 Ksp=1.110-10.） ？,(2) SO42- + Ba2+ BaSO4,Ksp 0.009 c(Ba2+) = 1.110-10c(Ba2+) = 1.210-8 1*10-5Ba2+已沉淀完全。,SO42-过量0.009mol/L,解 (1)Q= c(Ba 2+ ) c(SO42- )=0.002/2X0.02/2=1X10-5Ksp, 故有沉淀产生.,例如，AgCl沉淀用纯水洗涤和用NaCl溶液洗涤时，沉淀的损失就大不相同。,现计算如下： AgCl Ag+Cl （）用纯水洗涤，每次损失为 设水 1 L，AgCl洗涤到饱和时水中的Ag+ 可如下计算：,同离子效应, Ag+=Cl,所以，AgCl的损失为: 143.51.310-5 = 1.910-3 g,（2）用0.01molL-1 NaCl水溶液洗涤，每次损失为 ：,AgCl Ag+ + Cl 到饱和时： x 0.01+x 即： x ( 0.01 + x ) = Ksp x 0.01 0.01+x 0.01 所以上式略为： 0.01 x = Ksp x = Ksp / 0.01 = 1.8 10-8 molL-1,由此可见，用0.01molL-1 NaCl水溶液洗涤，每次损失仅为： 143.51.8 10-8 = 2.6 10-6 g 减小了将近1000倍。,这是因为 “ NaCl = Na+ Cl”以后溶液中有大量Cl，它强烈地使AgCl Ag+Cl平衡向左移动，抑制了AgCl的溶解。这就是同离子效应。,盐效应,由于加入易溶强电解质而使难溶电解质溶解度增大的效应称为盐效应当加入的强电解质还有同离子效应时，低浓度下，盐效应比同离子效应的作用小；高浓度下，盐效应比同离子效应的作用大,例如，在PbSO4中加入少量Na2SO4溶液可以抑制PbSO4的溶解，但若加入过多后Na2SO4的溶解度又会有所上升。见表：,盐效应,分步沉淀 Fractional Precipitation,就是指加入沉淀剂后，混合溶液中离子发生先后沉淀的现象在多组分体系中，若各组分都可能与沉淀剂形成沉淀，通常是离子积Q首先超过溶度积的那种难溶物质先沉淀出来。应用：沉淀滴定；离子分离,一般来说沉淀类型相同的情况下：（如AgI和AgCl同为AB型）（1）Ksp小的总是先沉淀，Ksp大的后沉淀。（2）Ksp相近的一般是同时沉淀。（3）Ksp相差1000倍以上才有可能清楚地分步沉淀。,若离子浓度不同，沉淀类型不同时要通过计算确定。,分步沉淀,沉淀溶解的唯一条件 ：Q(离子积)Ksp(溶度积)1、生成弱电解质（水、弱酸、弱碱）：,沉淀的溶解,沉淀的溶解,沉淀的溶解,本身的Ksp越大，越易溶解FeS溶于HCl，CuS不溶所生成弱电解质的Ka或Kb越小，越易溶解Fe(OH)3、Al(OH)3不溶于铵盐，但溶于酸,2、发生氧化还原反应例：3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O3、生成难解离的配合物例：AgCl + 2NH3H2O = Ag(NH3)2Cl + 2H2O,沉淀的溶解,沉淀的转化,实质：沉淀溶解平衡的移动一般规律：溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。难溶变成更难溶,1. 一只试管中加2mL氯化钠溶液，逐滴滴入5滴硝酸银溶液，观察现象2. 向1实验试管中再滴入5滴碘化钾溶液，观察现象。3. 向2实验试管中再滴入5滴硫化钠溶液，观察现象。,填写实验(一)各步的实验现象和离子方程式。,活动,使CaSO4转化为CaCO3。使AgCl转化为Ag2CrO4等等。 CaSO4CO32 CaCO3SO42 此式的平衡常数为：,可见平衡强烈地偏向右边，转化比较完全,沉淀的转化,一般来说： 在平衡常数 K 1 的情况下比较容易发生转换 在平衡常数 K 1 的情况下难以发生转换 在平衡常数 K接近1的情况下创造一定的条件还是有可能发生转换的。,龋齿和含氟牙膏,（1）钙、磷在牙齿中的存在形式,Ca5（PO4）3OH,羟基磷灰石,（2）存在的溶解平衡,（3）吃糖为何会出现龋齿？,沉淀溶解平衡理论,（4）含氟牙膏的使用,氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,使牙齿更坚固,注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏,提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸,重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料 :BaSO4不溶于酸，但可以用饱和Na2CO3溶液处理转化为易溶于酸的BaCO3,BaSO4 、BaCO3,Ba2+,BaSO4,BaCO3,例如：在1.0升1.6 molL-1 Na2CO3溶液中，能否使0.10 mol 的BaSO4沉淀完全转化？,解：查得Ksp(BaSO4)=1.0810-10 Ksp(BaCO3)=2.5810-9,沉淀转化反应为：,设：能转化BaSO4 x mol, 则：,答：只能转化0.064 mol BaSO4 。,平衡时 1.6-x x,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CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4,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,盐酸,除去水垢,沉淀溶解平衡小结,沉淀溶解平衡的概念影响平衡的因素，平衡移动溶度积Ksp的概念和溶度积规则判断沉淀溶解平衡的移动方向溶度积与溶解度的相互换算沉淀的生成、溶解和转化,