沉淀溶解平衡课件.ppt
第三节 沉淀溶解平衡,已知牙齿表面有一层坚硬的牙釉质羟基磷酸钙 Ca5(PO4)3(OH)，它对牙齿起到保护作用。使用含氟牙膏能生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙Ca5(PO4)3F覆盖在牙齿表面，抵抗+的侵袭。,情景1：,情景2：,龙岩龙硿洞地下溶洞奇观,龙岩梅花山赖源溶洞,探究实验：,（1）将少量的PbI2固体加到盛有一定量水的试管中，振荡，静置一段时间。,溶解在水中的Pb2和 I又能否结合生成PbI2沉淀呢？,（2）取上层清液12ml，加入试管中，逐滴加入KI溶液，振荡，观察实验现象。,思 考,现象:滴加碘化钾溶液后,上层清夜中出现黄色沉淀,说明上层清夜中存在铅离子.,一定温度下，沉淀溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，形成饱和溶液，固体质量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。,1、定义：,一、沉淀溶解平衡,PbI2(s),Pb2(aq)2I(aq),速率V,0,时间t,.,.,V溶,V结,t1,等,2、特征：,、定,、动,、变,3、影响沉淀溶解平衡的因素：,内因：难溶物质本身性质主要决定因素,CaCO3 Ca2+CO32-,注：绝对不溶的电解质是没有的。同是难溶电解质，溶度积差别很大。易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。,3、影响沉淀溶解平衡的因素：,外因：（1）浓度（2）温度（3）同离子效应,加水，平衡向溶解方向移动,升温，多数平衡向溶解方向移动,向平衡体系中加入相同的离子使平衡向沉淀方向移动,（4）其他向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或气体时，平衡正移,4、溶度积常数(Ksp),25时溶度积：,在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变。其离子浓度的化学计量数次方的乘积为一个常数，称之为溶度积常数,简称溶度积，用Ksp表示。,=7.110-9 mol3L-3,Ksp=,Ksp值的大小只与难溶电解质本身的 性质和温度有关，与浓度无关。,K PbI2=Pb2+I-2,问题探究,（1）溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力，请根据下表分析，溶度积与溶解度有什么关系？,问题探究,(2)将0.001mol/L NaCl溶液和0.001mol/L AgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成?,QAg+Cl-,106 mol2/L-2,0.001 mol/L 0.001 mol/L,KSP,离子结合生成沉淀,(AgCl的KSP=1.81010 mol2L-2),5、溶度积规则：,（1）Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。同类型的难溶电解质，在同温度下，Ksp越大，溶解度越大；不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。,（2）在一定温度下，通过比较任意状态离子积（Q）与溶度积（Ksp）的大小，判断难溶电解质沉淀溶解平衡进行的方向。当Q=Ksp时，当Q Ksp时，当Q Ksp时，,饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。,不饱和溶液，沉淀溶解，即反应向沉淀溶解的方向进行，直达平衡状态（饱和为止）。,离子生成沉淀，即反应向生成沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。,二、沉淀溶解平衡的应用,1、沉淀的生成（1）意义：在物质的检验、提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义。（2）方法：A、调节PH法例：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调PH值至78Fe3+3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4+B、加沉淀剂法如:沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂（3）原则：生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好,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。,2、沉淀的溶解,根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能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，就可以使沉淀溶解。例如医院中进行钡餐透视时，用BaSO4做内服造影剂，为什么不用BaCO3做内服造影剂？,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”。,陕西商洛柞水县柞水溶洞,山东淄博博山溶洞,问题1：溶洞里美丽的石笋、钟乳是如何形成的？,问题2：人口增长、燃烧煤和其他化石燃料为什么会干扰珊瑚的生长？,学以致用,沉淀的溶解,BaCO3(s)等难溶盐溶解在强酸溶液中:BaCO3(s)+2H+=CO2+H2O+Ba2+CaCO3(s)+2H+=CO2+H2O+Ca2+ZnS(s)+2H+=Zn2+H2S 难溶于水的氢氧化物溶解在酸中：Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2+2H2O Fe(OH)3(s)+3H+=Fe3+3H2OMg(OH)2(s)溶解在氯化铵等酸性的盐溶液中:Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2+H2O+2NH3,沉淀的溶解原理,实质是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,例：CaCO3难溶于H2SO4,易溶于HCl,a.酸碱溶解法,例：Al(OH)3既溶于HCl，又溶于NaOH,b.难溶于水的电解质溶于某些盐溶液 例：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,欲使某物质溶解，需必要条件QiKsp,c、其它沉淀溶解的方法,利用氧化还原反应使沉淀溶解,CuS、HgS等不能溶于非氧化性的强酸，如盐酸，只能溶于氧化性的强酸，如硝酸，甚至是王水，其间发生了氧化还原反应,生成配位化合物使沉淀溶解,银氨溶液的制取就是典型的例子利用生成稳定的可溶配位化合物Ag(NH3)2 OH来溶解沉淀AgOH,（常用于溶解某些具有明显氧化性或还原性的难溶物）,向盛有2mL 0.1mol/L ZnSO4溶液的试管中加入几滴Na2S(0.1mol/L)溶液，再向其中滴加CuSO4溶液，观察沉淀颜色的变化。,探究实验2:,3、沉淀的转化,沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动，一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀，两种难溶物的溶解能力差别越大，这种转化的趋势越大。,例：在ZnS沉淀加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成？已知:Ksp(ZnS)=1.610-24 Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2,解：ZnS沉淀中的硫离子浓度为：S2-=Zn2+=(Ksp)1/2=(1.610-24)1/2=1.2610-12(mol/L),Qc=Cu2+S2-=1.010-3mol/L1.2610-12mol/L=1.2610-15mol2L-2,因为：Qc(CuS)Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀,练习:已知Ksp(MnS)=2.510-13 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2通过计算说明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有PbS沉淀析出。,(2).ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算,利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用FeS(s)MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。,Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2 Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2 Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2,练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。,FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Fe2+,FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+,FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+,Cu2+MnS(s)=CuS(s)+Mn2+Cu2+H2S=CuS+2H+Cu2+S2-=CuS Cu2+HS-=CuS+H+,用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。,水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?,硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水.,加热时：Ca2+2HCO3-=CaCO3+CO2+H2O Mg2+2HCO3-=MgCO3+CO2+H2O MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2,为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时Mg2+的大小。,因为Qc Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。即加热后，MgCO3沉淀转化为Mg(OH)2。,因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3 和MgCO3.,洗涤水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋，CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2+H2O Mg(OH)2+2CH3COOH=(CH3COO)2Mg+2H2O,小 结,沉淀溶解平衡,溶度积,沉淀溶解平衡的应用,1.沉淀的溶解与生成,2.沉淀的转化,随堂练习,1.将410-3mol/L的Pb(NO3)2溶液与410-3mol/L的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出？(Ksp(PbI2)=7.110-9mol3L-3),2、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。,随堂练习,3、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,谢谢大家,溶度积规则,1、Q Ksp 时，过饱和溶液，生成沉淀2、Q=Ksp 时，沉淀溶解平衡3、Q Ksp 时，不饱和溶液，沉淀溶解,化学平衡状态,1、定义：,在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。,2、特征：,、逆：,可逆反应（条件一定）,、等：,、定：,、动：,、变：,V正=V逆,各组分的浓度、百分含量保持不变,动态平衡，V正=V逆0,外界条件一旦改变，平衡随之破坏。,知识回顾,一定温度下，可逆反应：aAbB cCdD,K=,意义：,K的大小说明反应进行的限度,一定温度下，利用K与任意时刻浓度商Q的大小比较，可预测反应进行的方向。,QK，Q=K，QK，,平衡逆向移动，直至达新的化学平衡状态,化学平衡状态,平衡正向移动，直至达新的化学平衡状态,溶解度与溶度积本质区别：,溶解度指一定 温度下，某溶质在100克溶剂中形成饱和溶液时，所溶解的质量。不仅与难溶电解质的性质和温度有关，还受溶液中离子浓度的影响。溶度积只与电解质的性质和温度有关。,Ksp=c(An+)m c(Bm-)n,AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),溶解度：S mS nS(mol/L),=(mS)m(nS)n,Ksp=S2 4S3 27S4 108S5,(2).溶度积Ksp与难溶电解质的溶解度的有关换算,
