人教版选修4化学反应原.ppt

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1、人教版选修4 化学反应原理,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,1.举例说明学过的“平衡”，它们有哪些特征？,化学平衡 2NO2 N2O4,电离平衡 H2O H+OH-,Kw=c（H+）.c（OH-）,K,水解平衡 FeCl3+3H2O Fe(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,1.什么是饱和溶液？,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，叫做这种溶质的饱和溶液。,复 习,2.如何判断某NaCl溶液是否已经达到

2、饱和？,讨论1：在NaCl的饱和溶液中，再加入固体溶质，固体会不会继续溶解？是否发生着溶解过程？,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？,一昼夜后,探究1：,结论：NaCl的饱和溶液中存在溶解平衡,探究2：,在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸,现象:NaCl饱和溶液中析出固体,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Cl-的浓度增加,平衡向左移,NaCl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？,【实验】向盛有2 mL 0.1mol/LAgNO3溶

3、液的试管中加入2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液。,讨论3：,现象：有白色沉淀生成，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）是否恰好反应？（2）溶液中是否还含有Ag+和Cl-？,【继续试验】取上层清液，滴加NaCl溶液，有何现象？说明了什么？,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。化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于110-5 mol/L，沉淀就达完全。,表3-4 几种电解质的溶解度(20),初始状态：(溶解)(沉淀),溶解平衡：(溶解)=(沉淀),得到饱和AgCl溶液，建立溶解平衡,思考：把AgCl固体加到水

4、中都发生着怎样的过程？,溶解 AgCl(s)Ag(aq)+2Cl-（aq)沉淀,AgCl在水中溶解平衡,尽管AgCl固体难溶于水，但仍有部分Ag和 Cl-离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的Ag2和 Cl-又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，Ag和 Cl-的沉淀与AgCl固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态.固AgCl体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：,一、难溶电解质的溶解平衡,1、概念：在一定条件下，难溶电解质_的速率等于离子重新_的速率，溶液中各离子的浓度_的状态。（也叫沉淀溶解平衡),溶解成离子,结合成沉淀,保持不变,2、溶解平衡的建立,以AgCl(s)的溶解平衡为例,

5、（一）基本概念,3.表达式：用,对比电离方程式：,AgCl:,Cu(OH)2:,Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),练：书写以下物质溶解平衡的表达式,CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq),难溶电解质的溶解平衡和弱电解质的电离平衡的区别,a.从物质类别看：难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质。b.从变化过程看：溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。c.表示方法不同：如Al(OH)3溶解平衡表示为：Al(OH)3(s)Al3(aq)+3OH-(aq)电

6、离平衡表示为：Al(OH)3 Al3+3OH-,动：动态平衡，溶解和沉淀仍在进行,定：溶液中各离子浓度保持不变,变：当条件改变时，溶解平衡将发生移动,逆：溶解和沉淀互为可逆过程,逆、动、等、定、变,4、特征：,沉淀溶解平衡和化学平衡、电离平衡一样，符合平衡的基本特征、满足平衡的变化基本规律。,5、沉淀溶解平衡的影响因素,内因：电解质本身的性质。,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,不同难溶物其溶解度差别也很大,0.01g,10g,难溶,微溶,易溶,可溶,1g,外因,温度：,浓度：,加水，平衡向溶解方向移动；,(气体，Ca(OH)2除外),升温，多数平衡向溶解方向移动。,同离

7、子效应：增加与难溶电解质相同的离子，平衡向沉淀方向移动。,化学反应：反应消耗难溶电解质的离子，平衡向溶解方向移动。,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0C.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零,2、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,3(1)AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)(2)AgCl=AgCl问(1)式和(2

8、)式所表示的意义？,4常温条件下，CaCO3在水中的溶解度大还是在Na2CO3溶液中的溶解度大？,（二）.溶度积常数,1.定义,2.表达式,Kspc(Mn)mc(Am)n,在难溶电解质的饱和溶液中,当溶解与结晶速率相等时,溶液达到溶解平衡状态,则该反应的平衡常数表示为：Ksp，AgCl=Ag+Cl-。该常数称为难溶电解质的溶度积常数，简称溶度积。,3、溶度积规则,AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq),QcKsp时，溶液过饱和，有沉淀析出,直至达到平衡.Qc=Ksp时，沉淀与饱和溶液的平衡.QcKsp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.,Qc称为离子积，其表达式

9、中离子浓度是任意的，为此瞬间溶液中的实际浓度.,溶度积规则,离子积,Qc=c(Am+)n c(Bn-)m,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,溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积QC,溶液过饱和，有沉淀生成,处于沉淀溶解平衡,溶液不饱和，若加入固体将溶解,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。,练一练,1、下列叙述正确的是（）A.由于Ag

10、Cl水溶液导电性很弱，所以它是弱电解质B.难溶电解质离子浓度的乘积就是该物质的溶度积常数C.溶度积常数大者，溶解度也大D.用水稀释含有AgCl固体的溶液时，AgCl的溶度积常数不变。,D,练习1：25时，Ksp(AgBr)=5.010-10，求AgBr的饱和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。,4、利用溶度积计算某种离子的浓度：,练习2：25时，KspMg(OH)2=1.810-11，求Mg(OH)2的饱和溶液中的C(Mg2+)和c(OH-),C(Mg2+)=1.6510-4，c(OH-)=3.310-4,c(Ag+)=c(Br-)=2.210-5,例:室温下,AgCl的溶解度是1.9310-

11、3g/L,求AgCl的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.3g/mol。解：把AgCl溶解度单位(g/L)换算成molL-1s=1.9310-3g/L143.3g/mol=1.3510-5molL-1求Ksp AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)饱和、平衡 1.3510-5 1.3510-5Ksp(AgCl)=Ag+Cl-=(1.3510-5)2=1.8210-10答：AgCl的Ksp为1.8210-10,5、溶度积与溶解度的相互换算,6.判断能否生成沉淀,例：25时，在1.00L0.03mol/LAgNO3溶液中加入0.50L0.06mol/L的CaCl2溶液，能否生成AgCl沉

12、淀？已知：AgCl的Ksp1.81010,c(Ag)(0.03mol/L1.00L)(1.00L0.50L)0.020mol/Lc(Cl)(0.06mol/L20.50L)(1.00L0.50L)0.040mol/LQcc(Ag)c(Cl)0.020mol/L0.040mol/L 8.0104,由于QcKsp，所以有AgCl沉淀生成。,练习：将5mL 110-5mol/L的AgNO3溶液和15mL410-5mol/L的K2CrO4溶液混和时，有无砖红色Ag2CrO4沉淀生成？已知Ag2CrO4的Ksp=910-12,c(Ag)=2.510-6mol/L,c(CrO42-)=310-5mol/L

13、,Qcc(Ag)2c(CrO42-)(2.510-6mol/L)2310-5mol/L 1.91016,由于QcKsp，所以无Ag2CrO4沉淀生成。,例：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PH值至少要控制在多少以上？已知Fe(OH)3的Ksp为2.610-39,解：设溶液中的OH-离子的浓度最少为X才能使水中的铁离子转化为沉淀。KSP=c(Fe3+)c3(OH-)=2.610-39=610-6X3求得X=7.5710-12molL-1=c(OH-)C(H+)=1.3210-3molL-1 PH=2.88答：PH至少要控制在2.88以上

14、。,7.计算某离子开始沉淀的pH值,小结：电离平衡、水解平衡、溶解平衡的比较,平衡右移,K增大,c(H+)增大,电离度增大,平衡右移,K不变,c(H+)减小,电离度增大,平衡右移,K不变,c(H+)增大,电离度减小,平衡右移,K增大,c(H+)增大,水解程度增大,平衡右移,K不变,c(H+)减小,水解程度增大,平衡右移,K不变,c(H+)增大,水解程度减小,平衡右移,Ksp增大,平衡右移,Ksp不变,c(OH-)不变,平衡不移动,Ksp不变,c(OH-)不变,第四节 难溶电解质的溶解平衡 Dissolution electrolyte equlibrium,?,第二课时,二、沉淀反应的应用,1

15、、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。,工业废水的处理,工业废水,硫化物等,重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀,（2）方法,a、调pH,如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至78,b、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂,Cu2+S2=CuS Hg2+S2HgS,Fe3+3H2O Fe（OH）3+3H+,加氨水，OH-浓度上升，平衡右移，有利于生成沉淀,c、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。,硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。,思考与交流,

16、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,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

17、溶液,讨论,在溶液中存在Mg(OH)2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？所依据的原理是什么？,1、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.KCl溶液C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液,AB,练习：,2、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(2)CaCO3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0.010mol/L硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于

18、用稀硫酸洗涤的损失量,【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,3、沉淀的转化,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34、35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。,沉淀的转化示意图,KI=I-+K+,+,AgI(s),s(AgCl)=1.510-4g,s(Ag

19、I)=3.710-7g,s(Ag2S)=1.310-16g,沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,(1)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。(2)沉淀转化的方法对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。,3、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,CaSO4 SO42+Ca2,+CO32,CaCO3,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。,(3)沉淀转化的应用,a、锅炉除水垢,化学法除锅炉水垢的流程图,CaS

20、O4+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,用盐酸或饱氯化铵液,除去水垢,b、一些自然现象的解释,CaCO3 Ca2+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)。,思考：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaC

21、O3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”。,练习：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

22、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,练习：1、在NaCl溶液中含有少量的Na2S，欲将S2除去，可加入()ACuCl2BAgClCNaOH DAg2S,B,2、已知25时，AgCl的溶度积Ksp1.81010，则下列说法正确的是()A向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大BAgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中，一定有c(Ag)c(Cl),C温度一定时，当溶液中c(Ag)c(Cl)Ksp时，此溶液中必有AgCl的沉淀析出D将AgCl加入到较浓的KI溶液中，部分AgCl转

23、化为AgI，因为AgCl溶解度大于AgI,D,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)=1.610-24 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:,