【同步课件集】2013-2014学年高中化学选修四：专题三 第四单元 沉淀溶解平衡 探究课件（苏教版选修4）
文档属性
| 名称 | 【同步课件集】2013-2014学年高中化学选修四：专题三 第四单元 沉淀溶解平衡 探究课件（苏教版选修4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 700.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2013-10-28 18:56:23 | ||
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文档简介
课件28张PPT。第四单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡小明用热水配制了大半烧杯硝酸钾的饱和水溶液，让一个较大的塑料块在液面上漂浮，当时溶液的温度约为60 ℃，室温为20 ℃。然后，小明让溶液冷却，注意观察。请说出小明会看到的两个现象，并用你学过的理论知识解释。
提示 溶解度与温度相关，温度越低，硝酸钾的溶解度越小，所以随着溶液温度降低，小明会看到有硝酸钾析出，冷却后杯里溶液的密度会减小，小明会看到塑料块浸入溶液的体积增大。了解难溶电解质的溶解平衡。
了解溶度积的意义。
知道沉淀生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。1．2．3．尽管AgCl溶解度很小，但并不是_________，从固体溶解平衡角度认识，AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量____和____脱离_________溶入水中；另一方面，溶液中的____和____受AgCl表面____________的吸引，_____AgCl表面，析出_____。
在一定温度下，当AgCl_____和_____的速率相等时，得到AgCl的_____溶液，即建立下列动态平衡：
_____________________________。笃学一 以AgCl为例理解溶解平衡绝对不溶Ag＋Cl－Ag＋Cl－阴、阳离子回到沉淀AgCl表面溶解生成饱和 从溶解度的角度分析，什么是难溶电解质？
提示 习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。【慎思1】 只有难溶电解质才存在溶解平衡吗？
提示 不仅难溶电解质存在溶解平衡，在易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡，如在饱和NaCl溶液中存在溶解和结晶平衡。【慎思2】沉淀的生成
(1)调节pH法
加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵溶液中的杂质氯化铁。反应离子方程式如下：
____________________________________。
(2)加沉淀剂法
以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋等生成极难溶的硫化物沉淀。反应离子方程式如下：
_____________________，_________________________。
笃学二 沉淀反应的应用Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4＋1.Cu2＋＋S2－===CuS↓Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋沉淀的溶解：根据_________原理。对于在水中难溶的电解质，如能设法不断地_____溶解平衡体系中_________，使平衡向_________的方向移动，就可以使沉淀溶解。应用举例：难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中
2．平衡移动移去相应离子沉淀溶解沉淀的转化：沉淀的转化的实质是____________________。一般来说，溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀。
除去锅炉中的水垢(CaSO4)时用Na2CO3试剂3．沉淀溶解平衡的移动 难溶电解质的溶解平衡和难电离物质(弱电解质)的电离平衡有什么区别？
提示 (1)从物质类别来看：难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质]，而难电离物质只是弱电解质。
(2)从变化过程来看：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。
(3)表示方法不同：如BaSO4溶解平衡表示为【慎思3】难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，其平衡常数称为_______。对于沉淀溶解平衡
而言，其溶度积的表达式为Ksp＝_______________。笃学三 溶度积溶度积cm(Mn＋)·cn(Am－) 在有固态Mg (OH)2存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：
向该饱和溶液中分别加入固体CH3COONa、NH4Cl时，固体Mg(OH)2的质量有什么变化？【慎思4】影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因：难溶电解质本身的性质
(2)外因：
①温度：温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动。
②浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。
③同离子效应：加入与难溶电解质构成微粒相同的物质。溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
④能反应的物质：加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解的方向移动。要点一 | 沉淀溶解平衡的移动1.实例
难溶电解质的溶解平衡也是一种化学平衡，符合勒夏特列原理，外界条件改变时，平衡将会发生移动。2． 某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的合成氨厂联合设计了如图所示制备(NH4)2SO4的工艺流程：【例1】?请回答以下问题：
(1)合成氨反应的化学方程式是____________，该反应在________(填设备名称)中发生。沉淀池中发生的主要反应方程式是________________，该反应能够发生的原因是________________。(2)在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是________，可以循环使用的X是________。
(3)该生产过程中的副产品是________。从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是____________________；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程的主要缺陷是_____________________。(2)一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于对CO2的吸收 CO2
(3)生石灰 该流程中，产生的CO2可循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生 由于CaSO4的溶解度较小，此反应的产率比较低
(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀生成的反应进行的越完全越好。如沉淀Mg2＋，应使用NaOH等使之转为溶解度小的Mg(OH)2。
(2)一般认为离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全。 自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是 ( )。
A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
解析 由PbS转化生成CuS，说明CuS更难溶，CuS中的S为－2价，仍具有还原性，CuSO4与ZnS反应的离子方程式为Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋
答案 D【体验1】?影响Ksp的因素
Ksp只与难溶电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。
意义
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
(1)对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI，Cu(OH)2虽然Mg(OH)2的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。一般比较难溶物质，往往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度，如AgCl的物质的量浓度约为1.3×10－5 mol·L－1，Mg(OH)2的物质的量浓度约为1.2×10－4 mol·L－1，显然相对于AgCl(s)，Mg(OH)2(s)较易溶解。溶度积与离子积的关系
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：
Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。
Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。
Qc ＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。3． 已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是 ( )。
A．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者
的c(Mg2＋)大
B．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固
体，c(Mg2＋)增大
C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的
Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D．25 ℃时，在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后，
Mg(OH)2不可能转化为MgF2
解析 A中氢氧化镁溶度积小，所以其c(Mg2＋)小。B中
NH4＋结合OH－使氢氧化镁溶解平衡正移，Mg2＋增多。C中Ksp不随浓度变化，只与温度有关。D中二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使氢氧化镁转化为MgF2沉淀。
答案 B【例2】?(1)溶度积Ksp仅与温度有关(难溶电解质一定时)。
(2)溶度积与溶解度均可表示物质的溶解性。
(3)相同类型的物质，溶度积越小，其溶解度越小。 某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如右图所示。据图分析，下列判断错误的是 ( )。【体验2】?A．Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]
B．加适量NH4Cl固体可使溶液由A点变到B点
C．C、D两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等
D．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在B、C两点代表的溶液中达到饱和
解析 B项，图上A点到B点，溶液的pH增大，而NH4Cl溶液呈酸性，故不正确。
答案 B龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质——羟(基)磷灰石[Ca5(PO4)3OH]溶解造成的。由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜——齿斑(或称菌斑)，这些有机酸能够长时间地跟牙齿表面接触，使羟基磷灰石溶解。
若牙膏里含氟离子，会跟羟基磷灰石发生沉淀的转化生成氟磷灰石。
溶解度研究证实氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀。此外，氟离子还能抑制口腔细菌产生酸。实验探究十九 氟化物防治龋齿的原理 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：【案例】
提示 溶解度与温度相关，温度越低，硝酸钾的溶解度越小，所以随着溶液温度降低，小明会看到有硝酸钾析出，冷却后杯里溶液的密度会减小，小明会看到塑料块浸入溶液的体积增大。了解难溶电解质的溶解平衡。
了解溶度积的意义。
知道沉淀生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。1．2．3．尽管AgCl溶解度很小，但并不是_________，从固体溶解平衡角度认识，AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量____和____脱离_________溶入水中；另一方面，溶液中的____和____受AgCl表面____________的吸引，_____AgCl表面，析出_____。
在一定温度下，当AgCl_____和_____的速率相等时，得到AgCl的_____溶液，即建立下列动态平衡：
_____________________________。笃学一 以AgCl为例理解溶解平衡绝对不溶Ag＋Cl－Ag＋Cl－阴、阳离子回到沉淀AgCl表面溶解生成饱和 从溶解度的角度分析，什么是难溶电解质？
提示 习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。【慎思1】 只有难溶电解质才存在溶解平衡吗？
提示 不仅难溶电解质存在溶解平衡，在易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡，如在饱和NaCl溶液中存在溶解和结晶平衡。【慎思2】沉淀的生成
(1)调节pH法
加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵溶液中的杂质氯化铁。反应离子方程式如下：
____________________________________。
(2)加沉淀剂法
以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋等生成极难溶的硫化物沉淀。反应离子方程式如下：
_____________________，_________________________。
笃学二 沉淀反应的应用Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4＋1.Cu2＋＋S2－===CuS↓Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋沉淀的溶解：根据_________原理。对于在水中难溶的电解质，如能设法不断地_____溶解平衡体系中_________，使平衡向_________的方向移动，就可以使沉淀溶解。应用举例：难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中
2．平衡移动移去相应离子沉淀溶解沉淀的转化：沉淀的转化的实质是____________________。一般来说，溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀。
除去锅炉中的水垢(CaSO4)时用Na2CO3试剂3．沉淀溶解平衡的移动 难溶电解质的溶解平衡和难电离物质(弱电解质)的电离平衡有什么区别？
提示 (1)从物质类别来看：难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质]，而难电离物质只是弱电解质。
(2)从变化过程来看：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。
(3)表示方法不同：如BaSO4溶解平衡表示为【慎思3】难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，其平衡常数称为_______。对于沉淀溶解平衡
而言，其溶度积的表达式为Ksp＝_______________。笃学三 溶度积溶度积cm(Mn＋)·cn(Am－) 在有固态Mg (OH)2存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：
向该饱和溶液中分别加入固体CH3COONa、NH4Cl时，固体Mg(OH)2的质量有什么变化？【慎思4】影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因：难溶电解质本身的性质
(2)外因：
①温度：温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动。
②浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。
③同离子效应：加入与难溶电解质构成微粒相同的物质。溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
④能反应的物质：加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解的方向移动。要点一 | 沉淀溶解平衡的移动1.实例
难溶电解质的溶解平衡也是一种化学平衡，符合勒夏特列原理，外界条件改变时，平衡将会发生移动。2． 某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的合成氨厂联合设计了如图所示制备(NH4)2SO4的工艺流程：【例1】?请回答以下问题：
(1)合成氨反应的化学方程式是____________，该反应在________(填设备名称)中发生。沉淀池中发生的主要反应方程式是________________，该反应能够发生的原因是________________。(2)在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是________，可以循环使用的X是________。
(3)该生产过程中的副产品是________。从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是____________________；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程的主要缺陷是_____________________。(2)一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于对CO2的吸收 CO2
(3)生石灰 该流程中，产生的CO2可循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生 由于CaSO4的溶解度较小，此反应的产率比较低
(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀生成的反应进行的越完全越好。如沉淀Mg2＋，应使用NaOH等使之转为溶解度小的Mg(OH)2。
(2)一般认为离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全。 自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是 ( )。
A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
解析 由PbS转化生成CuS，说明CuS更难溶，CuS中的S为－2价，仍具有还原性，CuSO4与ZnS反应的离子方程式为Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋
答案 D【体验1】?影响Ksp的因素
Ksp只与难溶电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。
意义
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
(1)对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI，Cu(OH)2
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：
Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。
Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。
Qc ＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。3． 已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是 ( )。
A．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者
的c(Mg2＋)大
B．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固
体，c(Mg2＋)增大
C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的
Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D．25 ℃时，在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后，
Mg(OH)2不可能转化为MgF2
解析 A中氢氧化镁溶度积小，所以其c(Mg2＋)小。B中
NH4＋结合OH－使氢氧化镁溶解平衡正移，Mg2＋增多。C中Ksp不随浓度变化，只与温度有关。D中二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使氢氧化镁转化为MgF2沉淀。
答案 B【例2】?(1)溶度积Ksp仅与温度有关(难溶电解质一定时)。
(2)溶度积与溶解度均可表示物质的溶解性。
(3)相同类型的物质，溶度积越小，其溶解度越小。 某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如右图所示。据图分析，下列判断错误的是 ( )。【体验2】?A．Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]
B．加适量NH4Cl固体可使溶液由A点变到B点
C．C、D两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等
D．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在B、C两点代表的溶液中达到饱和
解析 B项，图上A点到B点，溶液的pH增大，而NH4Cl溶液呈酸性，故不正确。
答案 B龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质——羟(基)磷灰石[Ca5(PO4)3OH]溶解造成的。由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜——齿斑(或称菌斑)，这些有机酸能够长时间地跟牙齿表面接触，使羟基磷灰石溶解。
若牙膏里含氟离子，会跟羟基磷灰石发生沉淀的转化生成氟磷灰石。
溶解度研究证实氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀。此外，氟离子还能抑制口腔细菌产生酸。实验探究十九 氟化物防治龋齿的原理 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：【案例】