3.4.1 沉淀溶解平衡原理 课件(共18张PPT)

(共18张PPT)
选 择 性 必 修 一
学
化
J
S
第四单元 沉淀溶解平衡
1 沉淀溶解平衡原理
在初中化学学习时，我们曾根据物质在水中的溶解度将物质分为易溶、可溶、微溶、难溶等。例如，氯化钠易溶于水，氢氧化钙微溶于水，氯化银、硫酸钡难溶于水。那么，难溶的物质在水中是否完全不溶呢？
温故知新
我们知道，可溶性物质溶于水时，溶质在水分子的作用下会以溶质分子或离子的形式进入溶液，这称之为溶解。溶解时，固体溶质的量会不断减少，溶液中溶质微粒的浓度不断增大，但溶解也是有限度的，当溶液达到该温度下的饱和状态时，固体溶质的量将不再减少，溶液中溶质微粒的浓度也不再发生变化。我们也知道，难溶物质是指溶解度小于0.01 g的物质，其实它们在水中并不是不能溶解，只是溶解度相对比较小而已。
按照如下步骤进行实验：
1. 将少量碘化铅（PbI 2，难溶于水）固体加入到盛有一定量水的50 mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，静置。
2. 从烧杯中取2 mL上层清液于试管中，逐滴加入AgNO3溶液，充分振荡，静置。
请仔细观察实验现象，并分析产生此实验现象的原因。
实验探究
实验发现，在试管中加入AgNO3溶液，即产生黄色的AgI沉淀。这说明虽然难溶电解质PbI2的溶解度很小，但在水中仍有极少量的溶解。
在25 °C时，氯化银的溶解度为1.5×10－4g，在有氯化银沉淀生成的溶液中存在着如下平衡：
上述平衡存在两个过程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脱离氯化银表面进入水中（溶解过程）；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受氯化银表面阴、阳离子的吸引，回到氯化银表面析出（沉淀过程）。在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率相等时，体系中形成氯化银饱和溶液，氯化银的溶解达到平衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡。
溶洞是石灰岩地区的地下水长期侵蚀岩层而形成的。石灰岩主要成分是碳酸钙。碳酸钙难溶于水，在25 °C时，溶解度仅为7.1×10－4 g。
拓展视野
溶洞的形成
当溶有CO2的水流经石灰岩时，能够发生和建立如下平衡：
总反应的离子方程式为：
当水中溶有的CO2浓度较大时，该平衡能够向着碳酸钙溶解的方向移动，生成溶解度相对较大的Ca(HCO3)2；当CO2的浓度减小或温度升高时，该平衡又向着逆反应方向移动，重新析出CaCO3沉淀。随着上述过程反复进行，经年累月，碳酸钙逐渐在洞穴不同的位置积聚起来，在洞穴顶部形成钟乳石，在洞穴底部则形成石笋，就形成了美丽的溶洞。
根据化学平衡研究的思路，我们也可以用平衡常数来描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡，其平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积，用Ksp表示。如：
和其他平衡常数一样，在一定温度下，Ksp为一常数。难溶电解质的Ksp的大小反映了其在水中的溶解能力。对于同类型的难溶电解质（如AgCl、AgBr、AgI等）而言，Ksp越小，其在水中的溶解能力也越小。一些难溶电解质的溶度积常数和溶解度如表3-15所示。
已知碳酸钙难溶于水。
1. CaCO3在水中的溶解平衡可表示为 。
2. 碳酸钙的溶度积常数表达式为
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3. 在常温下，将少量碳酸钙加入一定量的水中，充分搅拌后仍有固体存在。此时溶解过程是否停止？请说明理由。
4. 将碳酸钙分别加入水和饱和碳酸钠溶液中，达到沉淀溶解平衡，请比较两个体系中Ca2＋浓度的大小。
5. 请设计实验方案，使碳酸钙的沉淀溶解平衡向碳酸钙溶解的方向移动。
以沉淀溶解平衡 为例，要判断溶液中能否生成沉淀，可依据化学平衡常数与浓度商的关系，将溶液中的离子浓度之积与Ksp进行比较：
将10 mL 0.02 mol · L－1 CaCl2溶液与等体积、等浓度的Na2C2O4溶液相混合，已知CaC2O4的Ksp＝2.34×10－9。试根据溶度积判断是否有CaC2O4沉淀生成。
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