特尖班專用難容電解質(zhì)PPT課件

第三章 水溶液中的離子平衡,第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡,人教版選修4 化學(xué)反應(yīng)原理,思考:將 0.1mol/LAgNO3 溶液10mL與 0.1 mol/L NaCl溶液10 mL 混合時(shí),生成白色的AgCl,反應(yīng)后溶液中還有Ag+和Cl-？,1、問題討論：,（1）恰好反應(yīng)沒有？（2）溶液中還含有Ag+和Cl-？,我們通常認(rèn)為,等物質(zhì)的量的Ag+和Cl-相混合,可以完全反應(yīng),溶液中不再含有Ag+和Cl-,它們的濃度為0 mol/L,難溶電解質(zhì)的溶解度,盡管很小,但不會(huì)等與0比如: Ag2S的溶解度為1.310-16g AgCl的溶解度為1.510-4g,生成沉淀的離子反應(yīng)之所以能夠發(fā)生,在于生成物的溶解度很小,它們的離子在水溶液中不能大量共存,AgNO3 溶液與 NaCl溶液混合時(shí),有以下關(guān)系,在水溶液中, Ag+和Cl-結(jié)合成AgCl固體的時(shí)候,同時(shí)AgCl固體也有極少量的溶解到溶液中,產(chǎn)生Ag+和Cl-,AgCl溶解平衡的建立,當(dāng)v（溶解） v（沉淀）時(shí)， 得到飽和AgCl溶液，建立溶解平衡,注意寫法,沉淀、溶解之間這種動(dòng)態(tài)變化的存在,決定了Ag+和Cl-反應(yīng)不完全進(jìn)行到底,使溶液中C(Ag+)和C(Cl-)不可能降低到0mol/L,為何通常可以認(rèn)為離子之間生成難容電解質(zhì)的反應(yīng)能夠進(jìn)行到底完全呢?,溶解度與溶解性的關(guān)系：20,10,易溶,可溶,1,微溶,0.01,難溶,S /g,1.習(xí)慣上.將溶解度小于0.01g的電解質(zhì)稱為難熔電解質(zhì)2.化學(xué)上通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于10-5mol/L時(shí),沉淀就達(dá)到完全,即認(rèn)為不存在這種溶質(zhì)的離子,離子在溶液中存在,所以我們由此引出了難容電解質(zhì)溶解平衡的有關(guān)概念,在一定條件下，難溶電解質(zhì)溶解成離子的速率等于離子重新結(jié)合成沉淀的速率，溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)。（也叫沉淀溶解平衡）,（4）溶解平衡的特征：,逆、等、動(dòng)、定、變,溶解平衡的概念：,平衡的共性,二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用,1、沉淀的生成,沉淀反應(yīng)在生產(chǎn)、科研、環(huán)保等領(lǐng)域的許多作用正是利用了難溶電解質(zhì)的溶解平衡,通過改變條件,使平衡發(fā)生移動(dòng),盡可能(1)溶液中的離子轉(zhuǎn)化為沉淀(2)使沉淀轉(zhuǎn)化為溶液中的離子,(1)應(yīng)用:在物質(zhì)的檢驗(yàn)、提存以及工業(yè)廢水的處理等方面,利用生成沉淀來達(dá)到分離或除去某些離子的目的(2)原則: 生成沉淀的反應(yīng)能反生,且進(jìn)行得越完全,那么沉淀的溶解度越小越好,沉淀的方法, 調(diào)pH值,如：工業(yè)原料氯化銨中混有氯化鐵，使其溶解于水，再加氨水調(diào) pH值至78，可使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。,Fe3 + 3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4,簡介:把溶液中的H+或者OH-的溶度調(diào)節(jié)到一定范圍,使溶液中的離子恰好轉(zhuǎn)變成沉淀除去,沉淀的方法,另外,分離、除去雜質(zhì)的方法還有:加沉淀劑,使溶液中的離子變成沉淀而除去,化學(xué)沉淀法廢水處理工藝流程示意圖,沉淀的方法, 加沉淀劑 如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀劑,生成極難溶解的硫化物 離子反應(yīng)方程式如下:,Cu2+S2= CuS Hg2+S2= HgS,思考與交流,1、如果要除去某溶液中的SO42-，你選擇加 入鋇鹽還是鈣鹽？為什么？,加入鋇鹽，因?yàn)锽aSO4比CaSO4更難溶，使用鋇鹽可使SO42-沉淀更完全,2、以你現(xiàn)有的知識(shí)，你認(rèn)為判斷沉淀能否生成可從哪些方面考慮？是否可能使要除去的離子通過沉淀反應(yīng)全部除去？說明原因。,從溶解度方面可判斷沉淀能否生成；不可能使要除去的離子通過沉淀完全除去，因?yàn)椴蝗苁窍鄬?duì)的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。,(1)沉淀劑的選擇:要求除去溶液中的某些離子,又不能影響其它離子的存在,并且由沉淀劑引入溶液中的雜質(zhì)離子還要便于除去,(2)形成沉淀和沉淀完全的條件:由于難溶電解質(zhì)溶解平衡的存在,在合理選用沉淀劑的同時(shí),有時(shí)還要考慮溶液的PH和溫度的調(diào)控,2. 沉淀的溶解原理：不斷移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)，就達(dá)到使沉淀溶解的目的。例：CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq),HCO3-,+H+,+H+,H2CO3,H2O + CO2,類似可以用強(qiáng)酸溶解的難容電解質(zhì)還有: FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等 (總結(jié)) 根據(jù)平衡移動(dòng)的原理,對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì),如果能設(shè)法不斷移去平衡體系中的相應(yīng)離子,使平衡向沉淀溶解的反向移動(dòng),就可以使沉淀溶解,思考：寫出氫氧化鎂沉淀溶解平衡的表達(dá)式.,1、若使氫氧化鎂沉淀溶解，可以采取什么方法？所依據(jù)的原理是什么？2、現(xiàn)提供以下試劑，請(qǐng)你設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。蒸餾水、鹽酸、飽和NH4Cl溶液。,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),討論,溶解,沉淀,根據(jù)勒夏特列原理，使沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng),固體無明顯溶解現(xiàn)象，溶液變淺紅,迅速溶解,逐漸溶解,Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O,Mg(OH)2 + 2NH4Cl MgCl2 + 2NH3H2O,完成實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。,實(shí)驗(yàn)方案：分別向氫氧化鎂沉淀中加入蒸餾水、酸、 鹽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。,在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡： Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),加入鹽酸時(shí)，H中和OH，使c(OH)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解。,加入NH4Cl時(shí)，NH4與OH結(jié)合，生成弱電解質(zhì)NH3H2O（它在水中比Mg（OH）2更難電離出OH-），使c(OH)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng)。,【思考與交流】： 應(yīng)用平衡移動(dòng)原理分析、解釋實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的反應(yīng)，并試從中找出使沉淀溶解的規(guī)律。,【解釋】,思考： 溶液中的沉淀能不能變成別的沉淀呢?,3、沉淀的轉(zhuǎn)化,【實(shí)驗(yàn)3-4】,有白色沉淀析出,白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色,黃色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色,AgCl,AgI,Ag2S,(結(jié)論)溶液中沉淀之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)變思考:轉(zhuǎn)變的條件是什么呢?,通過分析,在相同濃度的Cl-、I-、S2-的溶液中逐滴加入AgNO3溶液,Ag2S最先沉淀,其次是AgI,最后是AgCl,它們的溶解度大小為: Ag2S AgI AgCl,向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液,生成白色沉淀,向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液,白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色,靜置,紅褐色沉淀析出，溶液變無色,【實(shí)驗(yàn)3-5】,（實(shí)驗(yàn)34、35沉淀轉(zhuǎn)化）,AgCl,AgI,Ag2S,Mg(OH)2,Fe(OH)3,討論:從實(shí)驗(yàn)中可以得到什么結(jié)論？,實(shí)驗(yàn)說明：沉淀可以從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化，兩者差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。沉淀一般從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化。,沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡移動(dòng)。一般溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用沉淀的轉(zhuǎn)化在科研和生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。,思考 如果對(duì)于一些用酸或者其他方法也不能溶解的沉淀,可以將其轉(zhuǎn)化為另一種用酸或其它方法能溶解的沉淀,CaSO4 SO42 + Ca2,+CO32,CaCO3,應(yīng)用1：鍋爐除水垢：P64鍋爐的水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液處理，使 之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。,CaSO4 2.110-1CaCO3 1.510-3,化學(xué)法除鍋爐水垢的流程圖,CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O,水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4,用飽和Na2CO3溶液浸泡數(shù)天,疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2,寫出除去水垢過程中發(fā)生的所有離子方程式,用鹽酸或飽氯化銨液,除去水垢,應(yīng)用2：一些自然現(xiàn)象的解釋,CaCO3 Ca2+ + CO32-,2HCO3-,各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)，便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。,ZnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀的總反應(yīng)：,ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+,ZnS與CuS是同類難溶物，CuS的溶解度遠(yuǎn)小于ZnS的溶解度。,應(yīng)用3：為什么醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”?,由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(qiáng)(pH=0.91.5)，如果服下BaCO3，胃酸會(huì)與CO32反應(yīng)生成CO2和水，使CO32濃度降低，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。,所以，不能用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”。,而SO42不與H結(jié)合生成硫酸，胃酸中的H對(duì)BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2濃度保持在安全濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4 作“鋇餐”。,思考： 如果誤食可溶性鋇鹽，造成鋇中毒，應(yīng)盡快用5.0的Na2SO4溶液給患者洗胃，為什么？能用Na2CO3溶液嗎？,【小結(jié)】：沉淀的生成、溶解、轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)上都是沉淀溶解平衡的移動(dòng)的過程，其基本依據(jù)主要有：濃度：加水，平衡向溶解方向移動(dòng)。溫度：升溫，多數(shù)平衡向溶解方向移動(dòng)。加入相同離子，平衡向沉淀方向移動(dòng)。加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或更難電離或氣體的離子，使平衡向溶解的方向移動(dòng)。,科學(xué)視野溶度積KSP,對(duì)于溶解平衡：MmAn(s) mMn+(aq) + nAm-(aq)有：KSP=c(Mn+)mc(Am-)n在一定溫度下， KSP是一個(gè)常數(shù)。2、溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積離子積QC（任意時(shí)刻溶液中離子濃度冪的乘積）。,溶液過飽和，有沉淀析出,溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài),溶液未飽和，可繼續(xù)溶解該難溶電解質(zhì),1、溶度積（Ksp）：難溶電解質(zhì)的溶解平衡中，離子濃度冪的乘積。,例1：在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中，加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列說法正確的是(AgCl Ksp=1.810-10) （ ） A.有AgCl沉淀析出 B.無AgCl沉淀 C.無法確定 D.有沉淀但不是AgCl,A,c(Cl-)=(O.O10.1) 0.101=9.910-3mol/L,c(Ag+)=(O.O10.001) 0.101=9.910-5mol/L,QC =9.910-39.910-5=9.810-7KSP,例2： 在1L含1.010-3molL-1 的SO42-溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假設(shè)溶液體積不變）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)= 1.110-10 mol2L-2,解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+過量，剩余的即Ba2+=0.01-0.001=0.009mol/L. SO42-=Ksp/Ba2+= 1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L) 因?yàn)?，剩余的即SO42-=1.210-8mol/L1.010-5mol/L 所以， SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。,注意：當(dāng)剩余離子即平衡離子濃度10-5mol/L時(shí)，認(rèn)為離子已沉淀完全或離子已有效除去。,交 流 與 討 論,閱讀P66 氟化物防治齲齒的化學(xué)原理,+ F-,牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH（s） 5 Ca2+ +3PO43-+OH- 進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是 。已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小、質(zhì)地更堅(jiān)固。用離子方程表示當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因：因 。,生成的有機(jī)酸能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動(dòng)，加速腐蝕牙齒,5Ca23PO43FCa5(PO4)3F,思考：,例1：已知25時(shí)，AgCl的溶解度是1.9210-3g/L，求它的溶度積。已知AgCl的摩爾質(zhì)量為143.5g/mol。,解 ：依題意可知25時(shí)AgCl飽和溶液中 c(Ag+)=c(Cl-)=0.00192/143.5mol/L =1.3410-5mol/L則KSP,AgCl=c(Ag+).c(Cl-) =(1.3410-5)2 =1.810-10,3. 溶度積與溶解度之間的換算,例2：已知25時(shí)KSP(AgCl)=1.810-10,把足 量的AgCl放入1L 1 .0 mol L的 鹽酸溶液中溶解度是多少？（g/L）,解：設(shè)AgCl 在鹽酸中的溶解度為S（molL), AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平衡 S S 1 1,AgCl在鹽酸溶液中溶解度比在水中的小。,例3：已知Ksp,AgCl1.810-10， Ksp,Ag2CrO49.