课件41张PPT。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 栏目链接1.了解难溶电解质的溶解平衡。
2.了解溶度积的意义。
栏目链接 栏目链接要点一 沉淀溶解平衡
1.25℃时,溶解性与溶解度的关系
2.溶解平衡的概念
在一定温度下,当沉淀____和____的速率相等时,即达到溶解平衡。难溶微溶 可溶溶解生成 栏目链接3.溶解平衡的建立以AgCl溶解平衡为例,表达式为:_________________________________________________________。AgCl(s)?? Ag+(aq)+Cl-(aq) 栏目链接4.溶解平衡的特征≠0 相等 不变发生移动 栏目链接应用
思考1.如果要除去某溶液中的SO,你选择加入钙盐还是钡盐?为什么?提示:加入可溶性钡盐。因为BaSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小,用Ba2+沉淀SO更完全。 栏目链接2.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,如饱和NaCl溶液中存在溶解和结晶平衡。 栏目链接综合
拓展一、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。
栏目链接?特别提示:沉淀溶解平衡是化学平衡的一种,平衡移动原理仍适用于该平衡体系。 栏目链接二、溶度积
由于难溶电解质的溶解平衡也是动态平衡,因此也存在平衡常数——溶度积。对于AnB m(s)?? nAm++mBn-,当达到溶解平衡时,溶液中存在Ksp=[c(Am+)]n·[c(Bn-)]m,此时固体溶解达到平衡(为饱和溶液)。
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。
无论难溶性物质还是易溶性物质,上述规律均适用。
因此可以通过改变条件使平衡移动——溶液中的离子转化为沉淀,或沉淀转化为溶液中的离子。
= 栏目链接?特别提示:?1?Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关,而与离子浓度无关。
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。
栏目链接1.在有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中,存在着如下平衡:
Mg(OH)2(s)??Mg2+(aq)+2OH-(aq)
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?
尝试
应用 栏目链接 栏目链接解析:可运用平衡移动原理加以解释。加入CH3COONa后,CH3COO-+H2O?? CH3COOH+OH-,增大了c(OH-),使Mg(OH)2的溶解平衡向着生成Mg(OH)2的方向移动。使Mg(OH)2质量增加。加入NH4Cl固体后,NH4Cl===NH+Cl-,NH与Mg(OH)2电离产生的OH-结合成弱电解质NH3·H2O而使溶液中c(OH-)减小,Mg(OH)2的溶解平衡向着生成Mg2+和OH-的方向移动,使Mg(OH)2的质量减小。
答案:分别加入固体CH3COONa、NH4Cl时,固体
Mg(OH)2的质量前者增加,后者减少。 栏目链接
要点二 沉淀平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用。
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)沉淀的方法。
①调节pH法。
加入氨水调节pH至7~8,可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应的离子方程式____________________________________________________
Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH 栏目链接②加沉淀剂法。
以Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下:
Cu2++S2-===CuS↓
Hg2++S2-__________
Cu2++H2S===________
Hg2++H2S===________
2.沉淀的溶解
(1)原理。
根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,只要不断____溶解平衡体系中的相应离子,平衡就向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。
===HgS↓CuS↓+2H+HgS↓+2H+减少 栏目链接
②用某些盐溶液溶解:例如:Mg(OH)2沉淀可溶于 NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH===______________ 。
H2CO3CO2↑+H2OMg2++2NH3·H2O 栏目链接白色沉淀黄色沉淀 黑色沉淀白色沉淀红褐色沉淀溶解度大溶解度小 越大 栏目链接CaCO3+Na2SO4CaCl2+CO2↑+H2O 栏目链接CuS+ZnSO4CuS+PbSO4 栏目链接三、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
原理:若Qc大于Ksp,难溶电解质的沉淀溶解平衡向左移动,就会生成沉淀。
在工业生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。常见的方法有:
(1)调节溶液的pH法:使杂质离子转化为氢氧化物沉淀。
(2)加沉淀剂法:如除去溶液中的Cu2+、Hg2+,可加入Na2S、H2S等作为沉淀剂。
综合
拓展 栏目链接?特别提示:①为使沉淀更完全,所选用沉淀剂的原则是:使生成沉淀的反应进行得越完全越好?所沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能的小,即沉淀溶解度越小越好?。,②不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质。 栏目链接2.沉淀的溶解
原理:当Qc小于Ksp时,使难溶电解质的沉淀溶解平衡向右移动,沉淀就会溶解。
根据平衡移动,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地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。方法有:
(1)酸碱溶解法:如难溶于水的CaCO3溶于盐酸中;
(2)发生氧化还原反应使沉淀溶解:如CuS溶于硝酸中,HgS溶解度更小,只能用王水使其溶解;
栏目链接(3)生成配合物使沉淀溶解:向沉淀体系中加入适当配合剂,使溶液中的某些离子生成稳定的配合物,减小其浓度,从而使沉淀溶解。如AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)、Ag++2NH3(加氨水)??[Ag(NH3)2]+,此法对用酸碱法不能溶解的难溶电解质尤其具有重要意义。 栏目链接 3.沉淀的转化
(1)实质:沉淀溶解平衡的移动。
(2)特征:
①一般说来,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;
②沉淀的溶解能力差别越大,越容易转化。
例如:AgNO3 → AgCl(白色沉淀) → AgBr (浅黄色沉淀) →AgI(黄色沉淀) → Ag2S (黑色沉淀)。
栏目链接(3)沉淀转化的应用。
①钡化合物的制备。
重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化合物的重要原料,但BaSO4不溶于酸,若用饱和Na2CO3溶液处理即可转化为易溶于酸的BaCO3。 栏目链接总反应的离子方程式为BaSO4+CO??BaCO3+SO 。虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水,但在CO 浓度较大的溶液中,BaSO4溶解在水中的Ba2+能与CO 结合形成BaCO3沉淀。转化过程是用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀,待达到平衡
栏目链接后,移走上层溶液;再加入饱和Na2CO3溶液,重复处理多次,使绝大部分BaSO4转化为BaCO3;最后加入盐酸,Ba2+即转入到溶液中。
②锅炉除水垢。
除水垢:CaSO4(s) → CaCO3(s) → Ca2+(aq)
栏目链接尝试
应用2.试利用平衡移动的原理解释下列事实:
(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0.010 mol/L的硫酸洗 涤BaSO4沉淀,用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量。
栏目链接解析:溶解平衡原理也适用于难溶物质的溶解平衡,如果促进难溶物质的溶解平衡,则固体逐渐溶解;如果抑制难溶物质的溶解平衡,则有固体生成或固体不溶解。
答案:(1)FeS(s)??Fe2+(aq)+S2-(aq),加入盐酸后,S2-+2H+===H2S↑,破坏了FeS的溶解平衡,使上述平衡向正方向移动,故FeS溶解。
(2)CaCO3(s)??CO(aq)+Ca2+(aq),在稀硫酸中生成的CaSO4微溶,附着在CaCO3的表面,很难破坏CaCO3的溶解平衡,故难溶于稀H2SO4。而在醋酸中,CO+2CH3COOH===2CH3COO-+H2O+CO2↑,破坏了CaCO3的溶解平衡,故CaCO3能溶于醋酸。
(3)BaSO4(s)??Ba2+(aq)+SO(aq),用水洗涤使BaSO4的溶解平衡向正方向移动,造成BaSO4的损失;而用H2SO4洗涤,H2SO4===2H++SO,SO的存在抑制了BaSO4的溶解,故BaSO4损失较少。
栏目链接 栏目链接 栏目链接例1 在一定温度下,一定量的石灰水中,石灰乳悬浊液存在下列平衡:Ca(OH)2(s)??Ca2+(aq)+2OH-(aq)。当向此悬浊液中加入少量生石灰时,下列说法正确的是( )
A.n(Ca2+)增大 B.c(Ca2+)不变
C.n(OH-)增大 D.c(OH-)不变一、沉淀溶解平衡
栏目链接解析:本题考查沉淀溶解平衡的移动。加入CaO后,CaO+H2O===Ca(OH)2,消耗了水,有Ca(OH)2析出,由于温度不变,故仍为饱和溶液,所以n(Ca2+)、n(OH-)减小。但n=cV,由于水参加反应,导致V减小,所以n(Ca2+)和n(OH-)均减小,选项B、D正确。
答案:BD
名师点睛:影响物质的溶解性的外因主要为温度,温度不变,饱和溶液的浓度不变。
栏目链接1.把氢氧化钙放入蒸馏水中,一定时间后达到如下平衡:Ca(OH)2(s)?? Ca2++2OH-。加入以下固体,可使Ca(OH)2减少的是( )
A.Na2S B.AlCl3
C.NaOH D.CaCl2
变式
应用 栏目链接解析:A中S2-水解:S2-+H2O?? HS-+OH-,使溶液中的OH-浓度增大,平衡左移,Ca(OH)2固体增加;C使溶液中的OH-增大;D使Ca2+浓度增大,平衡向左移,Ca(OH)2都在增加;由于Al(OH)3溶解度比Ca(OH)2小,发生Al3++3OH-===Al(OH)3反应使Ca(OH)2溶解平衡向右移动,Ca(OH)2质量减少,故答案选B。
答案:B 栏目链接例2 (2013·北京卷)已知实验:①0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCI溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,沉淀变为黄色。下列分析不正确的是( )
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:
AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCI 转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCI更难溶二、沉淀溶解平衡的应用
栏目链接解析:A.绝对不溶的物质没有,难溶物质在溶液中存在沉淀溶解平衡,故A正确;B.溶液中存在沉淀溶解平衡,滤液中含有Ag+,故B错误;C、D选项沉淀由白色变为黄色,说明生成AgI,反应向更难溶的方向进行,故CD正确;本题答案为B。
答案:B 栏目链接变式
应用2.(2014·揭阳市高三学业水平测试节选)已知25 ℃ Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11 ,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39 。在25 ℃下,向浓度均为0.1 mol·L—1MgCl2和FeCl3混合液中逐滴加入氨水,先生成沉淀_____________(填化学式),生成沉淀的离子方程式为________________________。 栏目链接变式
应用解析:根据Ksp[Fe(OH)3]远远小于Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,显然浓度均为0.1 mol·L—1MgCl2和FeCl3混合液中逐滴加入氨水,Fe(OH)3先生成沉淀,生成沉淀的离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH。
答案:Fe(OH)3 Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH 栏目链接