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難溶物質(zhì)的溶解平衡第一頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡1、沉淀溶解平衡:(1)概念:在一定條件下,當(dāng)難溶電解質(zhì)的溶解速率與溶液中的有關(guān)離子重新生成沉淀的速率相等時(shí),此時(shí)溶液中存在的溶解和沉淀間的動(dòng)態(tài)平衡,稱為沉淀溶解平衡.溶解平衡時(shí)的溶液是飽和溶液。(2)特征:逆、等、動(dòng)、定、變(3)影響因素:內(nèi)因、外因(濃度、溫度)(4)過(guò)程表示:
例如:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)第二頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日
2.溶度積常數(shù)
(1)難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)的含義AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
當(dāng)溶解與結(jié)晶速度相等時(shí),達(dá)到平衡狀態(tài)Ksp,AgCl=[Ag+][Cl-]為一常數(shù),該常數(shù)稱為難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù),簡(jiǎn)稱溶度積。(2)難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)用Ksp表示。
通式:AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)
則Ksp,AnBm=[Am+]n.[Bn-]m
練習(xí):BaSO4、Ag2CrO4、Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶度積第三頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日3、溶度積(Ksp)的性質(zhì)溶度積(Ksp)的大小與難溶電解質(zhì)性質(zhì)和溫度有關(guān),與沉淀的量無(wú)關(guān).離子濃度的改變可使平衡發(fā)生移動(dòng),而不能改變?nèi)芏确e.不同的難溶電解質(zhì)在相同溫度下Ksp不同。幾種難熔電解質(zhì)在25℃時(shí)的溶解平衡和溶度積:AgCl(s)Ag++Cl-
Ksp=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10mol2L-2AgBr(s)Ag++Br-
Ksp=[Ag+][Br-]=5.0×10-13mol2L-2AgI(s)Ag++I-Ksp=[Ag+][Br-]=8.3×10-17mol2L-2Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-
Ksp=[Mg2+][OH-]
2=5.6×10-12mol3L-3相同類型的難溶電解質(zhì)的Ksp越小,溶解度越小,越難溶。如:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)溶解度:AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)第四頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日Ksp決定于難溶電解質(zhì)的本性,與溫度有關(guān),與溶液濃度無(wú)關(guān)。一定溫度下,Ksp是常數(shù)。Ksp的大小反應(yīng)了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力對(duì)相同類型的難溶電解質(zhì)溶度積大,溶解度就大,可直接比較。(2)對(duì)不同類型的難溶電解質(zhì)不能認(rèn)為溶度積大,溶解度也大。注意(3)同一物質(zhì)的Ksp與溫度有關(guān),與溶液中的溶質(zhì)離子濃度無(wú)關(guān)。第五頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日練習(xí)1.已知Ksp:AgCl>AgBr>AgI向一含Cl-、Br-、I-的混合溶液(離子濃度相同)中滴加AgNO3,求離子的沉淀順序?I-、Br-、Cl-
第六頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日練習(xí)2.當(dāng)Ag2S2Ag++S2-?H>0已達(dá)平衡時(shí),現(xiàn)改變下列一個(gè)條件,分別回答有關(guān)問(wèn)題的變化情況。平衡移動(dòng)方向c(Ag+)和c(S2-)Ksp
加少量水;B.加少量Ag2S;C.加少量Na2S;D.加少量高錳酸鉀;E.升高溶液的溫度第七頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日4.溶度積與溶解度之間的關(guān)系例1、已知Ksp,AgCl=1.5610-10,Ksp,Ag2CrO4=9.010-12,試求AgCl和Ag2CrO4的溶解度(用g/L表示)解:(1)設(shè)AgCl的濃度為S1(mol/L),則:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡S1S1
(2)設(shè)Ag2CrO4的濃度為S2(mol/dm3),則:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)平2S2S2在水中:AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度第八頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日例2、把足量的AgCl放入1L
1.0mol/L的鹽酸溶液中溶解度是多少?(g/L)解:設(shè)AgCl的溶解度為S(mol/L),
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平SS+11AgCl在鹽酸溶液中溶解度比在水中的小。已知:Ksp,AgCl=1.5610-10,
第九頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1、沉淀的溶解與生成離子的濃度商Qc和離子積Ksp的關(guān)系:(1).當(dāng)Qc>Ksp時(shí)是過(guò)飽和溶液,離子生成沉淀即反應(yīng)向生成沉淀方向進(jìn)行,直到平衡狀態(tài)(飽和為止)。(2).當(dāng)Qc=Ksp時(shí)是飽和溶液,已達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)。(3).當(dāng)Qc<Ksp時(shí)是不飽和溶液,沉淀溶解即反應(yīng)向沉淀溶解的方向進(jìn)行,直到平衡狀態(tài)(飽和為止)。以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個(gè)相反的過(guò)程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小,控制離子濃度的大小,可以使反應(yīng)向所需要的方向轉(zhuǎn)化。
第十頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日1.沉淀溶解的原理根據(jù)平衡移動(dòng),對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì),如果能設(shè)法不斷的移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子,使平衡向沉淀溶解方向移動(dòng),就可以使沉淀溶解。第十一頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日(1)生成弱電解質(zhì)例:CaC2O4(s)Ca2++C2O42-
+2H+H2C2O4
CaC2O4(s)+2H+H2C2O4+Ca2+
第十二頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日(2)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而溶解
CuS(s)Cu2++S2-
+HNO3
↓S+NO3CuS+8HNO3=Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O3.生成配離子而溶解
AgCl+2NH3Ag(NH3)2++Cl-請(qǐng)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式第十三頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日2.沉淀的生成例1:將4×10-3molL-1的AgNO3溶液與4×10-3molL-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出?Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2L-2解:只有當(dāng)Qc>Ksp時(shí),離子才能生成沉淀?;旌虾螅篬Ag+]=2×10-3molL-1,[Cl-]=2×10-3molL-1Qc=[Ag+][Cl-]=2×10-3molL-1
×
2×10-3molL-1
=4.0×10-6mol2L-2>1.8×10-10mol2L-2Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀析出。練習(xí):將4×10-3molL-1的Pb(NO3)2溶液與4×10-3molL-1的KI溶液等體積混合能否有沉淀析出?Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3L-3解:Qc=[pb2+][I-]2=2×10-3molL-1
×(
2×10-3molL-1)2=8×10-9>Ksp(PbI2)所以有PbI2沉淀析出。第十四頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日例2、下列情況下,有無(wú)CaCO3沉淀生成?已知Ksp,CaCO3=4.9610-9mol2/L2
(1)往盛有1.0L純水中加入0.1mL濃度為0.01mol/L的CaCl2和Na2CO3;(2)改變CaCl2和Na2CO3的濃度為1.0mol/L呢?
[Ca2+]=[CO32-]=0.110-30.01/1.0=10-6
mol/L
Qc
=[Ca2+]×[CO32-]=10-12mol2/L2
<Ksp,CaCO3=4.9610-9mol2/L2
因此無(wú)CaCO3沉淀生成。[Ca2+]=[CO32-]=10-4
mol/L
Qc=[Ca2+]×[CO32-]=10-8>Ksp,CaCO3因此有CaCO3沉淀生成。第十五頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日例3.在1L含1.0×10-3molL-1的SO42-溶液中,注入0.01molBaCl2溶液(假設(shè)溶液體積不變)能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10
mol2L-2解:c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后,Ba2+過(guò)量,剩余的即[Ba2+]=0.01-0.001=0.009mol/L.[SO42-]=Ksp/[Ba2+]=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L)因?yàn)椋S嗟募碵SO42-]=1.2×10-8mol/L<1.0×10-5mol/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。第十六頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日例.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去誤食的Ba2+?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2L-2解:5%的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.352mol/L,[Ba2+]=(1.1×10-10mol2L-2)/(0.352mol/L)=2.9×10-10molL-1
因?yàn)槭S嗟腫Ba2+]<10-5mol/L所以有效除去了誤食的Ba2+。第十七頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日
小結(jié):沉淀生成的原理是什么?
利用生成沉淀分離或除去某種離子,首先要使生成沉淀的反應(yīng)能夠發(fā)生;其次希望沉淀生成的反應(yīng)進(jìn)行得越完全越好。鋇離子是有毒的重金屬離子,如果誤食可溶性鋇鹽,應(yīng)采取什么措施?可以用碳酸鈉或硫酸鈉洗胃嗎?
應(yīng)想辦法使鋇離子沉淀生成的沉淀既不溶于水也不溶于酸,因此,應(yīng)選用硫酸鈉將鋇離子沉淀。第十八頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日3.沉淀的轉(zhuǎn)化
沉淀的轉(zhuǎn)化原理;沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般來(lái)說(shuō),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)。第十九頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日1)沉淀的轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì):使溶液中的離子濃度更小3)沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用①鍋爐除水垢(CaSO4)②一些自然現(xiàn)象的解釋2)沉淀轉(zhuǎn)化的方法: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)。
3、沉淀的轉(zhuǎn)化第二十頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日①鍋爐中水垢中含有CaSO4,可先用Na2CO3溶液處理,使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。CaSO4SO42-+
Ca2+
+CO32-CaCO3第二十一頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日CaCO3Ca2++CO32-+2HCO3-H2O+CO2CaCO3+H2O+CO2+2HCO3-Ca2+水滴石穿CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2滴水成石②對(duì)一些自然現(xiàn)象的解釋第二十二頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日例:重晶石不溶于水,也不溶于酸,且溶解度小于BaCO3的溶解度,但在實(shí)際生產(chǎn)中,常用重晶石(BaSO4)為原料制備其它鋇化合物,例如通常用飽和Na2CO3溶液處理卻可使BaSO4轉(zhuǎn)化為溶解度較大且可溶于鹽酸、硝酸的BaCO3,處理方法是,在飽和Na2CO3溶液中加入BaSO4,攪拌,靜置,移走上層清液,再加飽和Na2CO3溶液,如此多次重復(fù),可使大部分BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3,如果加入鹽酸,可使BaCO3轉(zhuǎn)變成可溶的氯化鋇。
(1)反應(yīng)的一般規(guī)律通常都是向生成更難溶的沉淀的方向,為什么這里生成的是溶解度更大些的BaCO3?請(qǐng)運(yùn)用相關(guān)原理作一說(shuō)明。
(2)上層清液是什么?寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式。
(1)把BaSO4加入飽和Na2CO3溶液中,雖然Ba2+濃度低,但C032-濃度高,可以使離子積大于其溶度積,從而使BaCO3沉淀析出。(2)上層清液是Na2SO4溶液。BaSO4+Na2CO3=BaCO3+Na2SO4第二十三頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日練習(xí)1.(08江蘇·17改編題)⑵已知:向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,當(dāng)兩種沉淀共存時(shí),[Ksp(AgCl)=2.0×10-10]2.7×10-3
5.4×10-13=求:Ksp(AgBr)
=
。第二十四頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日練習(xí)2.(08山東改編題)某溫度時(shí),BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是A.加入Na2SO4可以使溶液由a點(diǎn)變到c點(diǎn)B.使溶液由d點(diǎn)變到c點(diǎn)不可以通過(guò)通過(guò)蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)C.b點(diǎn)有BaSO4沉淀生成D.b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的KspD第二十五頁(yè),共三十頁(yè),2022年,8月28日練習(xí)3.在50ml0.2mol·L-1MgCl2溶液中加入等體積的0.2mol·L-1的氨水,有無(wú)Mg(OH)2沉淀生成?已知Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-10,氨水的Kb=1.78×10-5。解:c(Mg2+)=0.2/2=0.1(mol·L-1)c(NH3.H2O)=0.2/2=0.1(mol·L-1)
NH3.
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