人教版选修4高中化学 第四节-难溶电解质的溶解平衡-课件(43张PPT)

(共43张PPT)
第四节
难溶电解质的溶解平衡
第三章
水溶液中的离子平衡
用初中学习的溶解度知识和高中学习的化学平衡理论。来分析NaCl溶解于水的几种情况，
当v（结晶）=v（溶解）时，体系处于溶解平衡状态.
NaCl(s)
Na+(aq)
+
Cl-(aq)
【思考与交流】
阅读P61-62，思考：
1.难溶电解质的定义是什么？难溶物的溶解度是否为0？你如何理解溶解性表中的“溶”与“不溶”？
以AgNO3与NaCl反应生成难溶AgCl为例，根据你对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识，说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底？溶液中是否含有Ag+和Cl-？
难溶电解质是否存在溶解平衡？若有，请写出AgCl的溶解平衡的表达式，与电离方程式有何区别？并解释之。
怎样判断难溶电解质已经达到溶解平衡？
1.
生成沉淀的离子反应能发生的原因？
生成物的溶解度小
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
Ag+
Cl-
一.
Ag＋和Cl－的反应
3.
溶解平衡
一定条件下，电解质溶解离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。
(1)
定义：
(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
(3)
表达式：
AgCl(s)
Ag+(aq)
+
Cl-(aq)
逆、等、定、动、变。
逆——溶解与沉淀互为可逆
易溶、可溶、微溶、难溶的标准
20℃
易溶
可溶
微溶
难溶
溶解度/g
大于10
1～10
0.01～1
小于
0.01
注意：难溶电解质与易溶电解质之间并无严格
界限，习惯上按上述标准分类。
①、绝对不溶的电解质是没有的。
②、同是难溶电解质，溶解度差别也很大。
③、易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。
(4)
影响溶解平衡的因素
1）内因：电解质本身的性质
①难溶的电解质更易建立溶解平衡
②难溶的电解质溶解度很小，但不会等于0，并不
是绝对不溶。
2）外因：遵循平衡移动原理
①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。
②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。
③同离子效应：加入含有相同离子电解质，
平衡向结晶的方向移动.
③习惯上将生成难溶电解质的反应，认为反应完全了。对于常量的反应来说，0.01g是很小的。当溶液中残留的
离子浓度<
1
×10-5mol/L时，沉淀就达到完全，但溶液中还有相应的离子。
［随堂练习］
石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)
Ca2+(aq)+2
OH―
(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
A
B
2）、表达式：
平衡时：Ksp＝[c(Mn＋)]m·[c(Am—)]n
3）、溶度积规则
任意时刻：Qc
＝
[c(Mn＋)]m·[c(Am—)]n
当:
Qc
>
Ksp
过饱和，析出沉淀，
Qc
＝
Ksp
饱和，平衡状态
Qc
<
Ksp
未饱和。
MmAn
(s)
mMn＋(aq)＋
nAm—(aq)
（5）、溶度积
1）、溶度积（Ksp）：难溶电解质的溶解平衡中，离子浓度幂的乘积。
4)
溶度积常数的意义：
①对于相同类型的电解质，Ksp越大，其在水中的溶解能力越大。
②Ksp
和S均可衡量物质在水中的溶解能力，只有相同类型的物质，才有Ksp
越大S越大的结论。
③同一物质的Ksp与温度有关，与溶液中的溶质离子浓度无关。
溶度积的应用
例1.
已知室温下PbI2的溶度积为7.1×10-9，求饱和溶液中Pb2+和I-的浓度;在c(I-)=0.1mol·L-1的溶液中,
Pb2+的浓度最大可达到多少?
Ksp
＝c
(Pb2+)
·
c2(I-)
PbI2(s)
Pb2+(aq)
+
2I-
(aq)
解：
c
(Pb2+)
=
Ksp/c2(I-)
=7.1×10-9/0.12
=7.1×10-7mol·L-1
即：该溶液里允许Pb2+的最大浓度为7.1×10-7mol·L-1
1、已知溶度积求离子浓度
2、已知溶度积求溶解度：
例2、已知
298K
时Mg(OH)2
的
Ksp
=
5.61×10－12，
求其溶解度S。
解：Mg(OH)2
Mg2+
+
2OH-
Ksp
=
c(Mg2+)
.
c2(OH-)
设Mg(OH)2
的溶解度为S，在饱和溶液中，
c(Mg2+)
=
S，c(OH-)
=
2S
Ksp
[Mg(OH)2
]
=
c(Mg
2+)
·c2(OH-)=S×
(2S)2=
4S3
=
5.61×10-12
3、已知溶解度求溶度积
4、利用溶度积判断离子共存
问题：
能否通过改变条件，使难溶电解质的溶解平衡发生移动？使沉淀生成、溶解或转化？
难溶电解质的溶解平衡
第四节
难溶电解质的溶解平衡
第三章
水溶液中的离子平衡
沉淀反应应用
实验3-3:
Mg(OH)2的溶解
思考与交流
1.写出实验3-3中有关反应的化学方程式
2.用平衡移动原理分析Mg(OH)2溶于
盐酸和NH4Cl溶液的原因，并试从中找
出使沉淀溶解的规律。
解释
在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：
Mg(OH)2(s)
?Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
加入盐酸时，H＋和OH-反应生成水,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。
加入NH4Cl时，NH4＋水解，产生的H＋中和OH－,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。
沉淀溶解的规律和方法
规律：根据平衡移动原理，只要不断减小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。
方法：(使沉淀溶解平衡向着溶解的方向移动)
①加入足量的水
②酸碱溶解法
③盐溶解法
④氧化还原溶解法
⑤生成络合离子溶解法
1、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）应用举例
a
.难溶于水的盐、碱溶于酸中
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
c.
发生氧化还原反应使沉淀溶解
如有些金属氧化物(CuS、HgS等）不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，通过减少C（S2-）而达到沉淀溶解
3CuS+8HNO3=
3Cu（NO3）2+3S+2NO↑+
4H2O
d.生成络合物使沉淀溶解
如AgCl可溶于NH3.H2O
2、沉淀的转化
实验3－4、3－5
（实验3－4、3－5　沉淀转化）
沉淀的转化
思考与交流：
1.
写出相应的化学方程式。
2.根据你观察到的现象,分析所发生的反应
3.如果将上述两个实验中沉淀生成和转化的操作步骤颠倒顺序，会产生什么结果？试利用平衡移动的原理和两种沉淀溶解度上差异加以解释，并归纳这类反应发生的特点。
特点：
沉淀只能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。
白色
黄色
黑色
AgCl
AgI
Ag2S
I-
S2-
溶解度/g
1.5×10-4
＞
3×10-7
＞
1.3×10-16
原理：
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)
+
I-(aq)
AgI(s)
有白色沉淀析出
白色沉淀转变为黄色
黄色沉淀转变为黑色
（1）沉淀转化的实质：
沉淀溶解平衡发生移动.一般说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现
（2）沉淀转化的应用：
A.
锅炉除水垢（把CaSO4转化为CaCO3）
B.
一些自然现象的解释（铜蓝的形成）
　锅炉水垢中含CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为CaCO3，然后用酸除去，从CaSO4到CaCO3的沉淀转化中，存在着两个沉淀溶解平衡。
　
　　加入Na2CO3溶液后，CO32-与Ca2＋结合生成更难溶的CaCO3沉淀，同时溶液中Ca2＋的减少又使CaSO4的溶解平衡向右移动，CaSO4逐渐溶解。
怎样除去锅炉水垢中含有的CaSO4？
CaSO4
　　
SO42-
+
Ca2+
+
CO32-
CaCO3
自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物
CuSO4溶液
氧化、淋滤
渗透、遇闪锌矿（ZnS）
和方铅矿（PbS）
铜蓝（CuS）
【思考与交流】3、在工业废水处理过程中，通常会将FeS固体投入Cu2+，Ag+，Pb2+等重金属离子的废水中，你认为可能的原因是什么？运用了什么原理？
4、加热可以使硬水中Ca(HCO3)2与Ca(HCO3)2分解为CaCO3与MgCO3沉淀，但实际上锅垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,而不是CaCO3与MgCO3，Mg(OH)2,的溶解度比MgCO3的溶解度小，试分析其中的原因？
二、沉淀反应的应用
1、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分离或提纯物质的重要方法之一,但不是唯一方法。
（2）方法
a
、调pH值
如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，
加氨水调pH值至7－8
Fe3＋
+
3NH3?H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋
b
、加沉淀剂法：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂
Cu2＋+S2－=CuS↓
Hg2＋+S2－＝HgS↓
C、同离子效应法
D、氧化还原法
（3）原则：①沉淀剂的选择：要求除去溶液中的某种离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去
②生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。
③通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式，促使其转变为溶解度更小的难电解质以便分离出去
【练习1】：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
D
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？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。
从溶解度是否足够小考虑，可判断沉淀能否生成，然后选择合适沉淀剂或不断破坏溶解平衡向生成沉淀方向移动。
不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去。
科学视野
溶度积
1、定义：沉淀溶解平衡中，各离子浓度幂的乘积叫做溶度积（Ksp）
。
2、表达式
3、应用－－
Qc为离子积
Qc>
Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出。
Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解平衡。
Qc<
Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，可以继续溶解直至饱和。
练习
1.
将等体积的4x10-3mol/L的AgNO3溶液和4x10-3mol/L的K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？
[已知Ksp(Ag2CrO4
)=9.0x10-12]
1.已知在25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ
均难溶于水，且Ksp（AgX）=1.8×10-10,
Ksp（AgY）=1.0×10-12,
Ksp（AgZ）=
8.7
×10-17.
(1)根据以上信息,判断AgX、AgY、AgZ
3者
的溶解度(“已被溶解的溶质的物质的量/1L溶
液”表示)S(
AgX)、S(AgY)、S(AgZ)大小顺序
为
.
(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固
体
,则C(Y-)
(“增大”“减小”不变”）
（3）在25℃时，若取0.188g的AgY(相对分
子质量
188)固体放入100mL水中(忽略溶液体
积的变化),则溶液中Y-的物质的量浓度为
.
(4)
①由上述Ksp判断,在上述(3)的体系中,能
否实现AgY向AgZ转化,并简述理由
.
②在上述(3)的体系中,能否实现AgY向AgX转
化?根据你的观点选答一项.
若不能,请简述理由:
;
若能,则实现转化的条件
.
练习
2.
在1L含0.001mol/L
SO42-的溶液中注入0.01mol
BaCl2，能否使SO42-沉淀完全?为什么？
[已知Ksp(BaSO4)=1.08x10-10]
练习
3.已知25℃，AgI的饱和溶液中c(Ag+)为1.22×10-8mol·L－1，AgCl的饱和溶液中c(Ag+)为1.25×10-5mol·L－1。若在5mL含有KCl和KI各为0.01mol·L－1的溶液中，加入8mL0.01mol·L－1AgNO3溶液，这时溶液中所含溶质的离子浓度由大到小的次序是：
。
答案：c(K+)>c(NO3-)>c(Cl-)>c(Ag+)>c(I-)
练习
4.已知Ksp[Cu(OH)2
]=2.0x10-20
(1)某Cu(SO4)溶液里，c(Cu2+)=0.02mol/L，如要生成Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的pH，使之大于（
）才能达到目的。
(2)要使0.2
mol/L
Cu(SO4)溶液中Cu2+沉淀较为完全（使Cu2+浓度降至原来的千分之一），则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH为（
）。
5
6