《难溶电解质的溶解平衡》.ppt

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1、第四节 难溶电解质的,溶解平衡,第 三 章,复习,1、什么叫饱和溶液？什么叫不饱和溶液？,一定温度下，不能再溶解溶质的溶液叫饱和 溶液。能继续溶解溶质的溶液叫不饱和溶液。,2、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

2、 任何物质的溶解是有条件的，在一定的条件 下某物质的溶解量也是有限的，不存在无限 可溶解的物质。,溶解度与溶解性的关系：20,实验探究,讨论:NaCl在水溶液里达到溶液平衡状态时有何特征？,要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可采取什么措施？,加热浓缩,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,在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸,探究实验,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

3、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？,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，AgNO3溶液与NaCl溶液混合，生成白色沉淀AgCl：Ag+Cl-=AgCl，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。,一、Ag和Cl的反应能进行到底吗？,认真阅读 思考与交流表34,1、问题讨论：,（1）当AgNO3与NaCl恰好完全反应生成难溶AgCl时，溶液中是否含有Ag+和Cl-？,有,（2）有沉淀生成的复分解类型的离子反应能不能完全进行到底呢？,不能，沉淀即是难溶电解质，不是绝对不溶,只不过

4、溶解度很小，难溶电解质在水中存在溶解平衡。,问题讨论：,（3）难溶电解质的定义是什么？难溶物的溶解度是否为0？,习惯上,将溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0,（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,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

5、衡的特征：,逆、等、动、定、变,（3）溶解平衡的概念：,(2)特征：,等V溶解=V沉淀（结晶）,动动态平衡，V溶解=V沉淀0,定达到平衡时，溶液中离子浓度不再改变,变当外界条件改变，溶解平衡将发生移动,逆、等、定、动、变。,逆溶解与沉淀互为可逆,（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:遵循平衡移动原理,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,c)同离子效应：加入

6、含有相同离子电解质，平衡向结晶的方向移动.,1.溶度积常数（1）难溶电解质的溶度积常数的含义 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)当溶解与结晶速度相等时（在难溶电解质的饱和溶液中），饱和溶液达到溶解平衡状态，此时Ksp，AgCl=Ag+Cl-为一常数，该常数称为难溶电解质的溶度积常数，简称溶度积。（2）难溶电解质的溶度积常数用Ksp表示。通式：AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(则Ksp,AnBm=Am+n.Bn-m练习：BaSO4、Ag2CrO4、Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶度积,三.溶度积和溶度积规则,AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq),Q c Ksp 时

7、，沉淀从溶液中析出（溶液过饱和），体系中不断析出沉淀，直至达到平衡（此时Q c=Ksp）(2)Q c=Ksp 时，沉淀与饱和溶液的平衡（Q c=Ksp）（3）Q c Ksp 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（此时Q c=Ksp）,Q c=Am+nBn-m，Q c称为离子积，其表达式中离子浓度是任意的，为此瞬间溶液中的实际浓度，所以其数值不定，但对一难溶电解质，在一定温度下，Ksp 为一定值。,3、溶度积规则,2、离子积,练习1：在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中，加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl Ksp=1.810

8、-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.O10.1)0.101=9.910-3mol/L,c(Ag+)=(O.O10.001)0.101=9.910-5mol/L,QC=9.910-39.910-5=9.810-7KSP,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

9、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,练习,3.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.AlCl3溶液C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液,AB,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。,Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解度,

10、例：下列情况下，有无CaCO3沉淀生成？已知Ksp,CaCO3=4.96 10-9（1）往盛有1.0 L纯水中加入0.1 mL浓度为0.01 mol/L 的CaCl2和Na2CO3；（2）改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1.0 mol/L 呢？,Ca2+=CO32-=0.110-30.01/1.0=10-6 mol/L Qc=Ca2+CO32-=10-12 Ksp,CaCO3=4.96 10-9 因此无 CaCO3沉淀生成。,Ca2+CO32-=10-4 mol/L Qc=Ca2+CO32-=10-8 Ksp,CaCO3 因此有CaCO3沉淀生成。,二、沉淀反应的应用,1、沉淀的生成,生成

11、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。,加入沉淀剂，应用同离子效应，控制溶液的pH，当 时有沉淀生成。,原理:,（2）方法,调pH值,如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调 pH值至78,Fe3+3NH3H2O=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,同离子效应法,氧化还原法,硫酸中硫酸根浓度大，使平衡向沉淀方向移动，有利于沉淀的生成。,例：已知Fe3+在PH3到4之间开始沉淀，在PH7到8之间沉淀完全，而Fe2+，Cu2+在8到9之间开始沉淀11到12

12、之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？,例：为什么硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水 中小。,先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调PH至7到8使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。,氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）,调PH可用：氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）,氧化剂:硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等,调PH:氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜,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方面考虑

13、？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。,认识1：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小。,认识2：难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会为0。,认识3：溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质，残留在溶液中的离子浓度小于1X10-5mol/L,就认为反应完全了。,沉淀的生成小结,生成沉淀的离子反应的本质,反应生成沉淀使溶液中某些离子浓度变得更小。,要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3，不宜选用的试剂是（）A、MgO B、MgCO3C、Na

14、OH D、Mg(OH)2,c,课堂练习,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溶液,思考与交流,用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因,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+2NH3H2O,完成实验,记录现象,写出反应的化学方程式。,有红褐

15、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。,分析：Mg(OH)2沉淀溶解的原因,观点：Mg(OH)2(s)Mg2+2OH NH4+H2O NH3H2O+H+H+OH=H2O 由于反应的发生，使平衡右移，Mg(OH)2溶解,观点：Mg(OH)2(s)Mg2+2OH NH4+OH NH3H2O 由于反应的发生，使平衡右移，沉淀溶解,你支持哪种观点？如何证明自己的观点是正确的？,沉淀的转化,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？试用平衡移动原理解释之。,Mg(OH)2(s)Mg2(aq)+2OH(aq)，,产生白色沉

16、淀,白色沉淀变黄色,黄色沉淀变黑色,AgNO3NaCl=AgCl(白色)NaNO3,AgClKI=AgI(黄色)KCl,2AgINa2S=Ag2S(黑色)2NaI,3、沉淀的转化,二、沉淀反应的应用,沉淀转化的实质：就是沉淀溶解平衡的移动,沉淀转化的规律：一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。,难溶物的溶解能力差别越大，沉淀转化的趋势越大,思考：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(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 K

17、sp，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”。,有黑色沉淀析出,黑色沉淀没变化,黑色沉淀没变化,逆向进行，有何现象？,沉淀转化的实质：沉淀转化的条件：,动脑思考,平衡体系中离子浓度改变，沉淀溶解平衡发生移动一般是难溶的物质转化成更加难溶的物质（两者溶解度差别越大，转化越容易）,溶解度大的沉淀：溶度积常数大的沉淀,溶解度小的沉淀：溶度积常数小的沉淀,沉淀转化的应用,锅炉除

18、水垢（CaSO4）P64,对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀.锅炉中水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。,CaSO4 SO42-+Ca2+,一些自然现象的解释 P65,CaCO3 Ca2+CO32-,2HCO3-,练习3：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

19、Ca5(PO4)3F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,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在水中存在沉淀溶解平衡：,CuS在水中存在沉淀溶解平衡：,ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS)Ksp(Cu

20、S),CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。,当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时，ZnS溶解产生的S2-与 CuSO4溶液中的Cu2+足以满足QcKsp(CuS)的条件，S2-与Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。CuS沉淀的生成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的QcKsp(ZnS),使得ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。,(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释,ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：,ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+,沉淀的转化是_。沉淀的转化实质是_的移动。通常,一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，两种难溶物的

21、_差别越大,这种转化的趋势就越大。,沉淀溶解平衡,溶解能力,一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程,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 1.2610-1

22、2mol 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:,2）为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是（）A、NaOH B、Na2CO3 C、氨水 D、MgO,1）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.,C D,D,例1：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 molL,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH

23、条件是什么?,pOH=10.8,pH=3.2,解:Fe(OH)3 Fe3+3OH-Ksp=Fe3+OH-3=4.0 10-39 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)=1.810-11,控制pH值在之间即可将Zn2+和Fe2+分离完全,Fe2+开始沉淀时的PH值为：,pH=3.87,CuCl2溶液中含有少量杂质FeCl2，为制备纯净的晶体CuCl22H2O，拟定实验步骤如下：已知：溶度积：KspCu(OH)22.21020KspFe(O

24、H)28.01016KspFe(OH)34.01038,(1)第一步将Fe2氧化为Fe3最适宜的氧化剂是()AK2Cr2O7 BNaClOCH2O2 DKMnO4,(2)加入Y的目的是为了调节溶液的pH以促使Fe3沉淀完全，Y可选用下列物质中的()ANaOH BNH3H2OCCuO DCu(OH)2ECu2(OH)2CO3 FCu,C,CDE,(3)当溶液中c(Fe3)1.0105mol/L时可以认为沉淀完全，计算此时溶液中的c(OH)。此时所得沉淀中是否有Cu(OH)2？假定溶液中c(Cu2)0.2 mol/L,(3)设此时溶液中的OH浓度为x mol/L，则有：c(Fe3)x34.0103

25、8x34.01033 x1.61011；,对溶液中的铜离子，此时有：Qc0.2(1.61011)25.121023KspCu(OH)22.21020，所以此时所得沉淀中没有氢氧化铜生成。,练习2(08广东)：已知Ag2SO4的Ksp为2.010-5，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100mL 0.020mol/L Na2SO4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,刚好饱和,练习2解

26、答,原溶液中：c(SO42-)=c(Ag+)2=0.034mol/L2=0.017mol/L加入Na2SO4后：c(Ag+)=0.034mol/L2=0.017mol/L c(SO42-)=(0.017mol/L+0.020mol/L)2=0.0185mol/L则QC=c(Ag+)2 c(SO42-)=0.01720.0185=5.3510-6因QC KSP，溶液未达到饱和状态。,例1.在1L含1.010-3molL-1 的SO42-溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=410-10 mol2L-2,解：c(Ba2+)

27、=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+=1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L)因为，剩余的即SO42-=1.210-8mol/L1.010-5mol/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2.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2L-2,解：5%的Na2SO4溶液中的SO42-0.352mol/L,Ba2+=(1.110-10mol2L-2)/(0.352mol/L)=2.910-10molL-1 因为剩余的Ba2+10-5mol/L 所以有效除去了误食的Ba2+。,