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复习1、什么叫饱和溶液？什么叫不饱和溶液？一定温度下，不能再溶解溶质的溶液叫饱和溶液。能继续溶解溶质的溶液叫不饱和溶液。2、溶解性是指：___________________________溶解性是物质的_______性质。溶解性大小跟___________________有关。一种物质溶解在另一种物质中的能力。物理溶质、溶剂的性质物质的溶解性只能粗略表示物质的溶解能力的强弱，为了精确表示物质的溶解能力，化学上引入了“溶解度”的概念。固体物质的溶解度定义：在一定温度下，某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。注意：条件：一定温度。：100克溶剂　　　状态：饱和状态单位：克任何物质的溶解是有条件的，在一定的条件下某物质的溶解量也是有限的，不存在无限可溶解的物质。溶解度与溶解性的关系：20℃ 易溶物质 可溶物质 微溶物质 难溶物质 S>10g 10g>S>1g 1g>S>0.01g S<0.01g[实验探究]讨论:⑴NaCl在水溶液里达到溶解平衡状态时有何特征？⑵要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可采取什么措施？加热浓缩降温NaCl的溶解速率与结晶速率相等；并且只要溶解平衡的条件不变，该溶液中溶解的NaCl的量就是一个恒定值。加入浓盐酸在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸探究实验现象:NaCl饱和溶液中有固体析出可溶的电解质溶液中存在溶解平衡，难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？第四节难溶电解质的溶解平衡学习目标知识与技能：掌握难溶电解质的溶解平衡。运用平衡移动原理分析解决沉淀的溶解和沉淀的转化问题。方法目标：根据已有的化学平衡知识经验，分析推理得出溶解平衡。 运用KSP讨论溶液中沉淀的生成与溶解。我们知道，溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一。例如，AgNO3溶液与NaCl溶液混合，生成白色沉淀AgCl：Ag++Cl-=AgCl↓，如果上述两种溶液是等物质的量浓度、等体积的，一般认为反应可以进行到底。一、Ag＋和Cl－的反应能进行到底吗？认真阅读思考与交流表3—41、问题讨论：（1）当AgNO3与NaCl恰好完全反应生成难溶AgCl时，溶液中是否含有Ag+和Cl-？有（2）有沉淀生成的复分解类型的离子反应能不能完全进行到底呢？不能，沉淀即是难溶电解质，不是绝对不溶,只不过溶解度很小，难溶电解质在水中存在溶解平衡。问题讨论：（3）难溶电解质的定义是什么？难溶物的溶解度是否为0？习惯上,将溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0（1）生成沉淀的离子反应能发生的原因生成物的溶解度很小2、难溶电解质的溶解平衡化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀达到完全。（2）AgCl溶解平衡的建立当v（溶解）＝v(沉淀）时，得到饱和AgCl溶液，建立溶解平衡在一定条件下，难溶电解质溶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。（也叫沉淀溶解平衡）（3）溶解平衡的概念：注意：与电离方程式区分难容电解质溶解表达式：（4）溶解平衡的特征：逆、等、动、定、变1、下列说法中正确的是（）A.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水B.不溶于水的物质溶解度为0C.绝对不溶解的物质是不存在的D.某粒子被沉淀完全是指该粒子在溶液中的浓度为零2、下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（）A.开始时，溶液中各离子浓度相等B.平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等C.平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变D.平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解练习CB（5）影响难溶电解质溶解平衡的因素：a、绝对不溶的电解质是没有的。b、同是难溶电解质，溶解度差别也很大。c、易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。①内因：电解质本身的性质②外因：a、浓度：加水，平衡向溶解方向移动。b、温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。练：书写碘化银、氢氧化镁溶解平衡的表达式⑵、表达式：平衡时：Ksp＝c(Mn＋)m·c(Am—)n⑶、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。3、溶度积⑴、溶度积（Ksp）：难溶电解质的溶解平衡中，离子浓度幂的乘积。例：下列情况下，有无CaCO3沉淀生成？已知Ksp,CaCO3=4.9610-9（1）往盛有1.0L纯水中加入0.1mL浓度为0.01mol/L的CaCl2和Na2CO3； （2）改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1.0mol/L呢？[Ca2+]=[CO32-]=0.110-30.01/1.0=10-6mol/LQc=[Ca2+]×[CO32-]=10-12<Ksp,CaCO3=4.9610-9因此无CaCO3沉淀生成。[Ca2+]×[CO32-]=10-4mol/LQc=[Ca2+]×[CO32-]=10-8>Ksp,CaCO3因此有CaCO3沉淀生成。3、试利用平衡移动原理解释下列事实：(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中(2)CaCO3难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸中(3)分别用等体积的蒸馏水和0．010mol/L硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量小结 知识： 1、难溶电解质的溶解平衡的建立，特征和平衡的移动。 2、溶度积的含义和用途。 方法： 1、利用勒夏特列原理理解溶解平衡的移动。 2、运用KSP讨论溶液中沉淀的生成与溶解。练习1：在100mL0.01mol/LKCl溶液中，加入1mL0.01mol/LAgNO3溶液，下列说法正确的是(AgClKsp=1.8×10-10)（）A.有AgCl沉淀析出B.无AgCl沉淀C.无法确定D.有沉淀但不是AgClAc(Cl-)=(O.O1×0.1)÷0.101=9.9×10-3mol/Lc(Ag+)=(O.O1×0.001)÷0.101=9.9×10-5mol/LQC=9.9×10-3×9.9×10-5=9.8×10-7>KSP练习2(08广东)：已知Ag2SO4的Ksp为2.0×10-5，将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和，该过程中Ag+和SO42-浓度随时间变化关系如图1（饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034mol/L）。若t1时刻在上述体系中加入100mL0.020mol/LNa2SO4溶液，下列示意图中，能正确表示t1时刻后Ag+和SO42-浓度随时间变化关系的是()B刚好饱和练习2解答原溶液中：c(SO42-)=c(Ag+)÷2=0.034mol/L÷2=0.017mol/L加入Na2SO4后：c(Ag+)=0.034mol/L÷2=0.017mol/Lc(SO42-)=(0.017mol/L+0.020mol/L)÷2=0.0185mol/L则QC=c(Ag+)2×c(SO42-)=0.0172×0.0185=5.35×10-6因QC<KSP，溶液未达到饱和状态。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、环保和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。（2）方法①调pH值如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至7~8Fe3＋+3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋②加沉淀剂如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－=HgS↓③同离子效应法④氧化还原法硫酸中硫酸根浓度大，使平衡向沉淀方向移动，有利于沉淀的生成。例：已知Fe3+在PH3到4之间开始沉淀，在PH7到8之间沉淀完全，而Fe2+，Cu2+在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？例：为什么硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调PH至7到8使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去沉淀。氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）调PH可用：氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）氧化剂:硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等调PH:氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜思考与交流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。从溶解度方面可判断沉淀能否生成；不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去，因为不溶是相对的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。生成沉淀的离子反应的本质反应生成沉淀使溶液中某些离子浓度变得更小。认识1：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小。认识2：难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会为0。认识3：溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质，残留在溶液中的离子浓度小于1X10-5mol/L,就认为反应完全了。沉淀的生成小结例1.在1L含1.0×10-3molL-1的SO42-溶液中，注入0.01molBaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=4×10-10mol2L-2解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+过量，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)因为，剩余的即[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：当剩余离子即平衡离子浓度≤10-5mol/L时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。例2.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2L-2解：5%的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.352mol/L,[Ba2+]=(1.1×10-10mol2L-2)/(0.352mol/L)=2.9×10-10molL-1因为剩余的[Ba2+]<10-5mol/L所以有效除去了误食的Ba2+。 要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3，不宜选用的试剂是（） A、MgOB、MgCO3 C、NaOHD、Mg(OH)2c练习： 2.向0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LNaCl溶液，至不再有白色沉淀生成为止。取其中澄清溶液，逐滴加入饱和Na2S溶液，有无沉淀生成？ 如果先向AgNO3溶液中加Na2S溶液至沉淀完全，再向上层清液中滴加NaCl，情况又如何？试解释原因。 是否可以用Na2SO4代替Na2S？没有沉淀生成。Ag2S饱和溶液中Ag＋太少，不能生成AgCl沉淀。有黑色沉淀生成。不可以，设c(SO42-)=0.1mol/L，为使而之沉淀，c(Ag+)=(1.4×10-5/0.1)1/2=1.18×10-2mol/L。而在AgCl饱和溶液中c(Ag+)=(1.8×10-10)1/2=1.34×10-5mol/L练习： 3.在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。在提纯时，为了除去Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，然后再加少量碱到溶液pH=4，可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。试解释原因。 溶解性：Fe(OH)2>Cu(OH)2>Fe(OH)3。 3.小结Ksp的大小与沉淀转化的关系。 对于同类型的难溶电解质，Ksp的大小与溶解度的大小一致，Ksp较大的沉淀可以转化为Ksp较小的沉淀。注意：分步沉淀溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。对同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。如AgCl和Ag2CrO4一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5mol/L时,则认为已经沉淀完全例1：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10mol／L,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?pOH=10.8,pH=3.2Mg2＋开始沉淀的pH值为:pOH=4.9,pH=9.1因此,只要控制pH值在3.2~9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11控制pH值在3.12-3.87之间即可将Zn2+和Fe2+分离完全Fe2+开始沉淀时的PH值为：pH=3.87强化练习 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：。：c(K+)>c(NO3-)>c(Cl-)>c(Ag+)>c(I-)3、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）举例a、难溶于水的盐溶于酸中如：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溶液思考与交流用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因解释在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)加入盐酸时，H＋中和OH-,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解加入NH4Cl时，1、NH4＋直接结合OH－,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解2、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溶解思考：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。而SO42-不与H+结合生成硫酸，胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2+浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐”。练习试用Qc与Ksp的关系解释以下问题：（1）FeS能溶于浓硝酸或盐酸。（2）CuS能溶于浓硝酸;（3）AgCl能溶于氨水;解析:（1）H2SFeSFe2++S2-S+NO+H2O小结：难溶电解质溶解的规律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1、从难溶电解质溶解平衡移动的角度来解释石灰岩溶洞的形成。CaCO3Ca2++CO32-CO2+CO32-+H2O=2HCO3-（CaHCO3可溶）Ca（HCO3）2==CaCO3↓+H2O+CO2↑△3.在AgNO3溶液中逐滴加入氨水,先生成难溶于水的AgOH沉淀,继续加入氨水,AgOH沉淀溶解,请从溶解平衡移动的角度解释沉淀溶解的过程.信息：Cu2+和Ag+更易与NH3生成[Cu(NH3)4]2+和[Ag(NH3)2]+3、沉淀的转化演示实验3－4、3－5注意：记录现象，写出相应的方程式问题：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？沉淀不会转化。沉淀只是从溶解度小的向溶解度更小的方向转化 实验现象 离子方程式 实验1 实验2 实验3沉淀转化的实质：沉淀转化的条件：平衡体系中离子浓度改变，沉淀溶解平衡发生移动一般是难溶的物质转化成更加难溶的物质（两者溶解度差别越大，转化越容易）溶解度大的沉淀：溶度积常数大的沉淀溶解度小的沉淀：溶度积常数小的沉淀沉淀转化的应用①锅炉除水垢（CaSO4）P64对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀.锅炉中水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。②一些自然现象的解释P652HCO3-练习3：龋齿的形成原因及防治方法(1)牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是：。发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿(2)已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61，比Ca5(PO4)3OH更难溶，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因（实验3－4、3－5　沉淀转化）AgClAgIAg2SMg(OH)2Fe(OH)3【练习】4)试用平衡移动原理解释下列事实CaCO3不溶于水，但却能溶于稀盐酸中。ABCaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq)CaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq)ZnS沉淀转化为CuS沉淀(1).在1试管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，观察现象。(2).静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。(3).向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。实验现象：有白色沉淀出现，白色沉淀转化成为黑色沉淀。为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？ZnS在水中存在沉淀溶解平衡：CuS在水中存在沉淀溶解平衡：ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时，ZnS溶解产生的S2-与CuSO4溶液中的Cu2+足以满足Qc>Ksp(CuS)的条件，S2-与Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。CuS沉淀的生成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的Qc<Ksp(ZnS),使得ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+探究活动——AgCl能和KI溶液反应吗？ [实验演示]向盛有10滴0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LNaCl溶液，至不再有白色沉淀生成。向其中滴加0.1mol/LKI溶液，观察实验现象。 [实验现象]白色沉淀渐渐转化为黄色。请从平衡移动的角度分析沉淀从白色转变成黄色的可能原因。信息：KSP（AgCl）＝1.8×10－10KSP（AgI）＝8.3×10－17（1）求溶液中c（Ag+）有多大？（2）向该溶液加入KI，使I-浓度达到0.1mol/LKSP＝c(Ag+)平×c(Cl-)平溶液中c(Ag+)×c(I-)=1.34×10-5×10-1=1.34×10-6KSP(AgI)=8.3×10-17c(Ag+)×c(I-)>KSP（AgI）有AgI析出AgCl+I－＝AgI+Cl－改变条件，原沉淀溶解平衡发生移动，遵循勒沙特列原理： 化学式 溶解度/g（20℃） 溶度积（25℃） BaCl2 35.7 Ba（OH）2 3.89 CaSO4 0.21 7.1×10-5 CaCO3 7.1×10-4 2.8×10-9 AgCl 1.5×10-4 1.8×10-10 AgBr 8.4×10-6 5.4×10-13 AgI 2.1×10-7 8.5×10-17 Cu（OH）2 2.2×10-20 Fe（OH）3 3×10-9 4.0×10-38沉淀的转化是____________________________________________。沉淀的转化实质是_____________的移动。通常,一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，两种难溶物的__________差别越大,这种转化的趋势就越大。沉淀溶解平衡溶解能力一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程锅炉中水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。CaSO4　　SO42-+Ca2++CO32-CaCO3沉淀转化的应用举例1思考：1、在工业废水中常含有Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，处理时通常投入FeS固体以除去这些离子，试解释其原因？ 牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH（s）5Ca2++3PO43-+OH-进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是。 已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产物更小、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因。生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿5Ca2＋＋3PO43－＋F－＝Ca5(PO4)3F↓沉淀转化的应用举例2例：将足量的ZnS粉末加入到10mL0.001mol·L-1的CuSO4溶液中，是否有CuS沉淀生成？请通过计算后回答。已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24mol2·L-2Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2解：在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为：[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24mol2·L-2)1/2=1.26×10-12mol·L-1Qc(CuS)=C(Cu2+)·C(S2-)=1.0×10-3mol·L-1×1.26×10-12mol·L-1=1.26×10-15mol2·L-2因为：Qc(CuS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算:7）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、NaOHB、Na2CO3C、氨水D、MgO6）在饱和澄清石灰水中加入生石灰反应后,恢复至原来温度下列说法正确的是()A溶液中钙离子浓度变大B溶液中氢氧化钙的质量分数增大C溶液的PH不变D溶液中钙离子的物质的量减少.CDD