资源简介

(共43张PPT)
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡
教学目标
1、教学目标
1) 认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，能通过实验证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在，进一步发展粒子观、平衡观。
2) 通过实验了解沉淀的生成、溶解与转化，能应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。
3) 学会通过比较Q与Ksp的大小判断难溶电解质的沉淀与溶解，学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。
2、教学重点和难点
1) 重点：难溶电解质沉淀溶解平衡的原理。
2) 难点：应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解与转化。
Ag＋和Cl 的反应真能进行到底吗？
实验探究：将 0.10mol/L AgNO3 溶液和 0.10mol/L NaCl 溶液等体积混合得到浊液，将浊液静置后，取上清液于另一试管中，滴加0.1 mol/L KI溶液，观察现象。
5 mL 0.1 mol/L
AgNO3溶液
5 mL 0.1 mol/L
NaCl溶液
静置
取上清夜
0.1mol/L
KI溶液
向分离出AgCl沉淀的上清液中滴加KI溶液
结论：等量的Ag＋和Cl 由于不能够完全沉淀
出现黄色浑浊
溶解度(20oC)
g/100g
难溶
微溶
可溶
易溶
0.01
1
10
Ag＋和Cl 的反应真能进行到底吗？
化学式 溶解度/g 化学式 溶解度/g
AgCl 1.5×10 4 Ba(OH)2 3.89
AgNO3 222 BaSO4 2.4×10 4
AgBr 8.4×10 6 Ca(OH)2 0.165
Ag2SO4 0.796 CaSO4 0.21
Ag2S 1.3×10 16 Mg(OH)2 9×10 4
BaCl2 35.7 Fe(OH)3 3×10 9
表3 3 几种常见电解质的溶解度(20oC)
Ag＋和Cl 的反应真能进行到底吗？
计算：等量的Ag＋和Cl 反应残留在溶液中的离子物质的量浓度？
分析：S(AgCl)＝1.5×10 4 g
n(AgCl)＝
1.5×10 4g
143.5g/mol
≈ 1×10 6 mol
溶液的体积约为0.1 L，
c(Ag＋)＝c(Cl )＝1×10 5 mol/L
查阅资料：通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10 5mol/L 时，沉淀达到完全。
沉淀溶解平衡
1)建立过程：以AgCl晶体溶于水为例
在水分子作用中，少量Ag＋和Cl 脱离AgCl表面进入水中，这一过程就是溶解；同时，溶液中的Ag＋和Cl 受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl的表面析出，这一过程就是沉淀。
一定温度下，当v(溶解)＝v(沉淀)时，得到AgCl饱和溶液，即建立下列动态平衡：
AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl (aq)
溶解
沉淀
沉淀溶解平衡
2) 概念：
在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即达到沉淀溶解平衡。
3) 表示：
AnBm(s) 　 nAm+(aq) + mBn (aq)
注意：难溶电解质用“s”标明状态，溶液中的离子用“aq”标明状态，并用“ ”连接。
4) 特征：
沉淀溶解平衡
4) 特征：
逆
动
等
定
变
可逆过程
动态平衡， v(溶解)＝v(沉淀) ≠ 0
达到沉淀溶解平衡时，溶液中的离子浓度保持不变
当外界条件改变时，沉淀溶解平衡发生移动
沉淀溶解平衡的影响因素
内因
外因
温度
浓度
同离子效应
其他
难溶电解质本身的性质
升高温度，多数平衡向沉淀溶解的方向移动；
特列：如Ca(OH)2
加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动
向平衡体系中加入与难溶电解质中相同的离子，平衡向生成沉淀的方向移动
向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时，平衡向沉淀溶解方向移动
AnBm(s) 　 nAm+(aq) + mBn (aq)
随堂练习
D
练、将足量熟石灰放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：
Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH (aq)，
下列叙述正确的是(　　)
A. 给溶液加热，溶液的pH升高
B. 恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
C. 向溶液中加入Na2CO3溶液，Ca(OH)2固体增多
D. 向溶液中加入少量的NaOH固体，Ca(OH)2固体增多
溶度积
1) 概念：
2) 表达式：
3) 影响因素：
可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，符号：Ksp
① AgCl(s) Ag+(aq) + Cl (aq)
② Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) + 3OH (aq)
③ AmBn(s) mAn+(aq) + nBm (aq)
Ksp与难溶电解质的自身性质和温度有关，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。
溶度积
常见难溶电解质的溶度积与溶解度(25oC)
难溶物 Ksp 溶解度/g 难溶物 Ksp 溶解度/g
AgCl 1.77×10 10 1.5×10 4 BaSO4 1.07×10 10 2.4×10 3
AgBr 5.35×10 13 8.4×10 6 Fe(OH)3 2.64×10 39 3.0×10 9
AgI 8.51×10 17 2.1×10 7 CaF2 1.46×10 10 8.1×10 3
4) 意义：
溶度积反映了难溶电解质在水中的溶解能力。对同类型的难溶电解质，在相同温度下，Ksp越大，溶解度越大； Ksp越小，溶解度越小。
溶度积
5) 应用：
溶度积规则
① 离子积 (Q)
AmBn(s) 　 mAn+(aq) + nBm (aq)
Q＝[c(An+)]m·[c(Bm )]n
注：表达式中离子浓度为此瞬间溶液中离子的实际浓度
② 溶度积规则
Q＞Ksp
溶液过饱和，将有沉淀从溶液中析出，直至溶液饱和，达到平衡
饱和溶液，沉淀与溶解处于平衡状态
溶液未饱和，若体系中有沉淀，则沉淀会继续溶解形成饱和溶液，达到平衡。
Q＝Ksp
Q＜Ksp
沉淀溶解平衡图像
o
c(Cl )/(mol L 1)
c(Ag＋)/(mol L 1)
1) 曲线上任意一点都表示达到了沉淀溶解平衡状态，此时，Q＝Ksp。
3) 曲线左下方区域的点均表示不饱和溶液，此时Q＜Ksp，表示该点下未达到平衡；
2) 曲线右上方区域的点均表示过饱和溶液，此时Q＞Ksp，有沉淀析出
Q＝Ksp
Q＞Ksp
Q＜Ksp
随堂练习
练、某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C．d点无BaSO4沉淀生成
D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
o
c(SO42 )/(mol L 1)
c(Ba2＋)/(mol L 1)
2×10 5
4×10 5
4×10 5
2×10 5
a
b
c
d




第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
任务一：沉淀溶解平衡的应用
根据平衡移动原理和溶液中离子积与溶度积的关系，可以通过改变条件，使平衡向着需要的方向移动——溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为溶液中的离子。
一、沉淀的生成
1) 沉淀的生成条件：
2) 沉淀的生成方法：
Q＞Ksp
① 加沉淀剂法
② 调节pH法
③ 同离子效应
任务一：沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
1) 沉淀的生成条件：
2) 沉淀的生成方法：
Q＞Ksp
① 加沉淀剂法
如：在工业废水处理过程中， 以Na2S作沉淀剂，可使废水中的Cu2＋与Hg2＋等，生成极难溶的CuS、HgS沉淀除去。
Cu2＋＋S2 ＝CuS↓
Hg2＋＋S2 ＝HgS↓
任务一：沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
1) 沉淀的生成条件：
2) 沉淀的生成方法：
Q＞Ksp
② 调节pH法：
控制溶液的酸碱性，使某些金属阳离子转化为沉淀。
如：工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，可通过加氨水调节pH，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
调节pH法
例、某溶液中含有浓度为0.10 mol/L的Fe3＋，计算开始沉淀时溶液的pH以及完全沉淀时溶液的pH？已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4×10 38
分析：根据溶度积规则，金属离子开始沉淀时应满足的条件：
c(Mn＋)·cn(OH )＞Ksp[M(OH)n]
当金属离子浓度为0.10mol/L时：0.10×cn(OH )＞Ksp[M(OH)n]
则开始沉淀时OH 的临界浓度为：
c(OH )＝
Ksp[M(OH)n]
0.10 mol/L
n
＝
4×10 38
0.10 mol/L
3
＝ 7.37×10 13 mol/L
pH＝1.87
调节pH法
例、某溶液中含有浓度为0.10 mol/L的Fe3＋，计算开始沉淀时溶液的pH以及完全沉淀时溶液的pH？已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4×10 38
分析：根据溶度积规则，金属离子沉淀完全应满足的条件：
1×10 5·cn(OH )＞Ksp[M(OH)n]
则完全沉淀时OH 的临界浓度为：
c(OH )＝
Ksp[M(OH)n]
1×10 5mol/L
n
＝
4×10 38
1×10 5mol/L
3
＝1.6×10 11 mol/L
pH＝3.2
金属离子浓度与沉淀pH的关系图
c/mol/L
10－1
10－2
10－3
10－4
10－5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Fe3＋
Al3＋
Cr3＋
Cu2＋
Fe2＋
Ni2+
Mn2＋
Mg2＋
1) 图中直线上任意一点均表示一种恰好达到沉淀溶解平衡状态
2) 直线右上方区域的任一点均表示溶液中Q＞Ksp(沉淀区)
3) 直线左下方区域的任一点均表示Q＜Ksp(溶解区)
应用：可简捷的判断是否可以通过调控pH进行分步沉淀
随堂练习
练、现有CuSO4和FeSO4的混合溶液，已知：
被沉淀离子 开始沉淀pH 完全沉淀pH
Cu2＋ 4.4 6.4
Fe2＋ 7.6 9.6
Fe3＋ 2.7 3.7
(1) 若要除去Fe2＋应____________________________
(2) 最好选用_____氧化Fe2+ (填序号,下同.)
A. 稀硝酸 B. KMnO4(H+)溶液 C. Cl2 D. H2O2
(3) 可选用______调节pH，调节pH的范围为_____________
A. NaOH B. 氨水 C. CuO D. Cu(OH)2
先将Fe2＋氧化成Fe3＋再除去
D
C D
3.7≤pH＜4.4
任务一：沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
1) 沉淀的生成条件：
2) 沉淀的生成方法：
③ 同离子效应
思考：在洗涤硫酸钡沉淀时，为了减少损耗，可采取哪些措施？
Q＞Ksp
沉淀的生成的应用
化学沉淀法废水处理工艺流程示意图
进水
预处理设备
混合
反应沉淀
预处理设备
出水
沉淀物
处理设备
沉淀物排除
部分回流
任务一：沉淀溶解平衡的应用
二、沉淀的溶解
教材P80·实验3 3：向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象。
任务一：沉淀溶解平衡的应用
二、沉淀的溶解
滴加的试剂
现象
原因解释
蒸馏水
盐酸
固体无明显现象
固体溶解
Mg(OH)2难溶于水
Mg(OH)2 Mg2＋＋2OH 盐酸中的H＋ 与OH 结合生成弱电解水，使平衡体系中的OH 浓度不断减小，平衡向Mg(OH)2溶解方向进行，直至Mg(OH)2完全溶解
1) 沉淀溶解的原理：设法不断移去平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动。
任务一：沉淀溶解平衡的应用
二、沉淀的溶解
2) 沉淀溶解的方法——酸溶法、盐溶法、配合物法、氧化还原溶解法
酸溶法：加入酸，与沉淀溶解平衡体系中的相应离子反应，减少相应离子的浓度，使平衡向沉淀溶解的方向移动。
CaCO3(s) 　 CO32 (aq)＋ Ca2＋(aq)
H＋
HCO3 (aq)
＋ H＋
H2O ＋ CO2↑
如：强酸可溶解难溶碳酸盐、难溶氢氧化物、某些难溶硫化物(FeS、 CuS等可溶，而Ag2S、HgS不溶于强酸)等。
应用：如医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。
任务一：沉淀溶解平衡的应用
2) 沉淀溶解的方法——酸溶法、盐溶法、配合物法、氧化还原溶解法
盐溶法：加入盐溶液，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子生成弱电解质，从而减少该离子的浓度，使平衡向沉淀溶解的方向移动。
如：Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液
NH4＋
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq) ＋OH (aq)
NH3·H2O
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq) ＋OH (aq)
H＋
H2O
任务一：沉淀溶解平衡的应用
2) 沉淀溶解的方法——酸溶法、盐溶法、配合物法、氧化还原溶解法
配合物法：加某试剂与溶液中的某种离子形成稳定配合物，使该离子的浓度减小，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。
如： AgCl可溶于氨水
AgCl(s) Ag＋(aq) ＋ Cl (aq)
NH3·H2O
[Ag(NH3)2]＋
任务一：沉淀溶解平衡的应用
2) 沉淀溶解的方法——酸溶法、盐溶法、配合物法、氧化还原溶解法
氧化还原溶解法：加入氧化剂或还原剂，通过发生氧化还原反应使某种离子的浓度减小，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。
如：CuS、Ag2S只溶于氧化性酸 (通过减小c(S2 )使沉淀溶解)
3CuS＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O
3Ag2S＋8H＋＋2NO3 ＝6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
任务一：沉淀溶解平衡的应用
2) 沉淀溶解的方法——酸溶法、盐溶法、配合物法、氧化还原溶解法
氧化还原溶解法：加入氧化剂或还原剂，通过发生氧化还原反应使某种离子的浓度减小，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。
如：CuS、Ag2S只溶于氧化性酸 (通过减小c(S2 )使沉淀溶解)
3CuS＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O
3Ag2S＋8H＋＋2NO3 ＝6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
任务一：沉淀溶解平衡的应用
2) 沉淀溶解的方法——酸溶法、盐溶法、配合物法＋氧化还原溶解法
其中HNO3作为氧化剂，HCl作为配位剂，“双管齐下”才能使极难溶的HgS溶解。
如：HgS可溶于王水 (1体积浓硝酸和3体积浓盐酸的混合液)
3HgS＋2HNO3＋12HCl＝3H2HgCl4＋3S＋2NO＋4H2O
任务一：沉淀溶解平衡的应用
三、沉淀的转化
教材P80·实验3 4：AgCl、AgI、Ag2S的转化
1) 向盛有2 mL 0.1mol/L NaCl溶液的试管中滴加2滴0.1mol/L AgNO3溶液，观察并记录现象。
2) 振荡试管，然后向其中滴加4滴0.1 mol/L KI溶液，观察并记录现象。
3) 振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1 mol/L Na2S溶液，观察并记录现象。
任务一：沉淀溶解平衡的应用
任务一：沉淀溶解平衡的应用
实验步骤
实验
现象
化学
方程式
(1)
(2)
(3)
有白色沉淀产生
Ag＋＋Cl ＝AgCl↓
白色沉淀转化为黄色沉淀
AgCl(s)＋I (aq)
AgI(s)＋Cl (aq)
黄色沉淀转化为黑色沉淀
2AgI(s)＋S2 (aq)
Ag2S(s)＋2I (aq)
1、数据验证：已知三种难熔物的溶度积常数如下：
Ksp[AgCl]＝1.8×10 10、Ksp[AgI]＝9.3×10 17、Ksp[Ag2S]＝6.3×10 50。
1) 产生白色沉淀的原因：Q＝c(Ag＋)·c(Cl ) ＞ Ksp[AgCl]
任务一：沉淀溶解平衡的应用
1、数据验证：已知三种难熔物的溶度积常数如下：
Ksp[AgCl]＝1.8×10 10、Ksp[AgI]＝9.3×10 17、Ksp[Ag2S]＝6.3×10 50。
2) 白色沉淀转化为黄色沉淀: AgCl(s)＋I (aq) AgI(s)＋Cl (aq)
K＝
c(Cl )
c(I )
＝1.94×106
c(Cl )·c(Ag＋)
c(I )·c(Ag＋)
Ksp[AgCl]
Ksp[AgI]
＝
＝
3) 黄色沉淀转化为黑色沉淀: 2AgI(s)＋S2 (aq) Ag2S(s)＋2I (aq)
K＝
c2(I )
c(S2 )
＝1.37×1017
c2(I )·c2(Ag＋)
c(S2 )·c2(Ag＋)
＝
＝
Ksp[AgI]
Ksp[Ag2S]
2
任务一：沉淀溶解平衡的应用
教材P81·实验3 5：Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
1) 向盛有2mL 0.1mol/L MgCl2溶液的试管中滴加2~4滴2mol/L NaOH溶液，观察并记录现象。
2) 向上述试管中滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液，静置，观察并记录现象。
任务一：沉淀溶解平衡的应用
实验步骤
实验现象
化学
方程式
(1)
(2)
产生白色沉淀
Mg2＋＋2OH ＝Mg(OH)2↓
白色沉淀转化为红褐色沉淀
3Mg(OH)2(s)＋2Fe3＋(aq)
2Fe(OH)3(s)＋3Mg2＋(aq)
K＝3.65×1042
2、沉淀转化的实质和规律
沉淀溶解平衡的移动
一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现，两者的溶解度差别越大，转化越容易。
① 实质：
②规律：
任务二：沉淀溶解平衡在生活实际中的应用
问题一：锅炉中的水垢会带来较大影响，例如浪费燃料、影响安全运行、造成了经济损失。 请思考如何除去水垢？
水垢成分
CaCO3
Mg(OH)2
CaSO4
用饱和Na2CO3
溶液浸泡数天
将CaSO4 转化为
疏松、易溶于酸
的CaCO3(s)
加酸
Ca2＋(aq)
K＝1.44×104
任务二：沉淀溶解平衡在生活实际中的应用
问题二：解释自然界中的现象
原生铜的硫化物
氧化
淋滤
CuSO4溶液
向深部渗透
遇ZnS和PbS
铜蓝(CuS)
问题三：龋齿的形成
1) 牙釉质：主要成分为Ca5(PO4)3OH；是一种难溶电解质。
2) 成因：残留在牙齿上的糖发酵会产生H+
3) 预防：少吃糖、使用含氟牙膏
随堂练习
练、已知25℃时下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)=6.3×10 18；Ksp(CuS)=1.3×10 36；Ksp(ZnS)=1.6×10 24。
常温时下列有关叙述正确的是(　　)
A. 硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大
B. 将足量ZnSO4晶体加入到0.1 mol/L的Na2S溶液中，Zn2+的浓度最大只能达到1.6×10 23 mol/L
C. 除去工业废水中含有的Cu2+，可采用FeS固体作为沉淀剂
D. 向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2+)变大、c(S2 )变小，但Ksp(FeS)变大
C
谢谢

展开更多......

收起↑