化学选修4 第三章 第四节..

第三章水溶液中离子平衡2020年2月14日星期五[学习目标]1.理解难溶电解质的溶解平衡。2.溶度积和溶度积规则。3.利用平衡移动原理分析沉淀的生成、溶解、转化。1.盐类的水解实质:2.水解规律:3.影响因素:有弱才水解,无弱不水解;谁弱谁水解,谁强显谁性;越弱越水解,都弱双水解。①温度:②溶液酸碱性:③浓度:越稀越水解,越热越水解盐电离出来的离子与水电离出来的H+或OH–结合,从而使水的电离平衡发生移动的过程。[复习旧课]讨论:(1)如何判断NaCl溶液是否已经达到饱和?实验:在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸,观察。(2)饱和的NaCl溶液中NaCl是否不再溶解了呢?实验探究(3)NaCl能不能和盐酸反应?(4)要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体,还可以采取什么措施?加热浓缩.降温.加入钠离子浓度更大的其它溶液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?一.Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗?[P61思考与交流]阅读课本P61～62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-的反应真能进行到底吗?Ag++Cl-=AgCl↓P61讨论1:当AgNO3与NaCl反应生成难溶AgCl时,溶液中是否含有Ag+和Cl-?P61表3-4几种电解质的溶解度(20℃)化学式溶解度/g化学式溶解度/gAgCl1.5×10-4Ba(OH)23.89AgNO3222BaSO42.4×10-4AgBr8.4×10-6Ca(OH)20.165Ag2SO40.796CaSO40.21Ag2S1.3×10-16Mg(OH)29×10-4BaCl235.7Fe(OH)33×10-9P61讨论2:谈谈你对酸、碱和盐的溶解度表中“溶”与“不溶”的理解。溶解度可以很小,但仍有度。溶与不溶是相对的,没有绝对不溶的物质。大于10g,易溶1g～10g,可溶0.01g～1g,微溶小于0.01g,难溶20℃时,溶解度:20℃易溶可溶微溶难溶溶解度/g1010.010.01P62讨论3:难溶电解质(如AgCl)是否存在溶解平衡?如何表示?Ag+Cl-一.Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗?初始状态:V(溶解)V(沉淀)BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解沉淀溶解平衡:V(溶解)=V(沉淀)溶解AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀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.溶解平衡的建立1)概念:在一定条件下,难溶电解质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)2)表达式:练习:书写碘化银、氢氧化镁溶解平衡的表达式[小结]溶解AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀3.溶解平衡的特征逆、等、动、定、变4.生成难溶电解质的离子反应的限度难溶电解质的溶解度小于0.01g,离子反应生成难溶电解质,离子浓度小于1×10-5mol/L时,认为反应完全,但溶液中还有相应的离子。1.石灰乳中存在下列平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(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[课堂练习]AB图3-15化学沉淀法废水处理工艺流程示意图二.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除杂或提纯物质的重要方法之一。(阅读课本P62~65)(2)方法①调节溶液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加入沉淀剂:如沉淀Cu2+、Hg2+等,以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2++S2-=CuS↓Hg2++S2-=HgS↓1.如果要除去某溶液中的SO42-,选择加入钙盐还是钡盐?为什么?2.如果要除去某溶液中的Mg2+,应该加入什么离子比较好?为什么?3.以你现有的知识,你认为判断沉淀能否生成可从那些方面考虑?是否可使要除去的离子全部通过沉淀除去?如何尽可能多地除去?钡盐。硫酸钡难溶,可使硫酸根离子沉淀完全,而硫酸钙微溶,硫酸根沉淀不完全。加入OH-为好,Mg(OH)2难溶,而MgCO3微溶。沉淀生成可从溶解度大小来考虑。不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去,因存在溶解平衡。可加入过量的沉淀剂,以使平衡向沉淀的方向移动。[P63思考与交流]2.要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3,不宜选用的试剂是（）A.MgOB.MgCO3C.NaOHD.Mg(OH)2[课堂练习]c2.沉淀的溶解原理: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。(1)生成弱电解质使沉淀溶解如:CaCO3FeSAl(OH)3Cu(OH)2CaC2O4溶于强酸CaCO3(s)CO32-+Ca2++H+HCO3-H2CO3→H2O+CO2↑+H+强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物,难溶碳酸盐、某些难溶硫化物等。1.写出有关反应的化学方程式.滴加试剂蒸馏水盐酸氯化氨溶液现象固体无明显溶解现象迅速溶解逐渐溶解(2)加入某些盐促进沉淀溶解[实验3-3][P64思考与交流]如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液H+直接结合OH-,使c(OH-)减小,平衡右移,从而使Mg(OH)2溶解。2.用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因,并从中找出沉淀溶解的规律。解释在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡:加入NH4Cl时,解释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。Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)解释1:NH4+直接结合OH-,使c(OH-)减小,平衡右移,从而使Mg(OH)2溶解。[P64思考与交流]加入HCl时,Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)H2ONH4++H2ONH3·H2O+H+OH-+H+因OH-浓度降低,使溶解平衡向沉淀溶解的方向移动Mg(OH)2+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+2H2O[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。3.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[课堂练习]5Ca2++3PO43-+F-=Ca5(PO4)3F↓NaCl和AgNO3混合生成白色沉淀向所得固液混合物中滴加KI溶液白色沉淀转变为黄色向新得固液混合物中滴加Na2S溶液黄色沉淀转变为黑色3.沉淀的转化[实验3-4]3.沉淀的转化步骤NaCl和AgNO3溶液混合向所得固体混合物中滴加KI溶液向新得固体混合物中滴加Na2S溶液现象白色沉淀析出白色沉淀转为黄色黄色沉淀转为黑色[实验3-4]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溶液白色沉淀转变为红褐色静置红褐色沉淀析出,溶液变无色[实验3-5]3.沉淀的转化步骤向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液静置现象白色沉淀析出白色沉淀变红褐色红褐色沉淀析出溶液褪至无色[实验3-5]三、沉淀的转化1.根据你所观察到的现象,分析所发生的反应。2.如果将上述两个实验中的沉淀生成和转化的步骤颠倒顺序,会产生什么结果?试用平衡移动原理和两种沉淀溶解度上的差别加以解释,并找出这类反应发生的特点。溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。两者差别越大,转化越容易。沉淀的转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动[P64思考与交流]（1）沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动。一般溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现在含有沉淀的溶液中加入另一种沉淀剂,使其与溶液中某一离子结合成更难溶的物质,引起一种沉淀转变成另一种沉淀的现象,叫沉淀的转化。（2）沉淀转化的应用沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值3.沉淀的转化锅炉中水垢中含有CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。CaSO4SO42-+Ca2++CO32-CaCO3②对一些自然现象的解释①锅炉除水垢CaSO4(s)+Na2CO3=CaCO3(s)+Na2SO4自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例:各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS),便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。[小结]沉淀的生成、溶解、转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动,其基本依据主要有: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加入相同离子:平衡向沉淀方向移动。④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子:使平衡向溶解的方向移动。科学视野—溶度积KSP对于溶解平衡:MmNn(s)mMn+(aq)+nNm+(aq)有:KSP=[c(Mn+)]m·[c(Nm+)]n在一定温度下,KSP是一个常数。溶液中有关离子浓度幂的乘积—离子积QC。QCKSP=QCKSPQCKSP溶液过饱和,有沉淀析出溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态溶液未饱和,可继续溶解该难溶电解质[练习]1.向0.1mol/LAgNO3溶液滴加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?是否可以用Na2SO4代替Na2S?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。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/L2.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)2Cu(OH)2Fe(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。[练习]通过学习沉淀溶解平衡,你对复分解反应发生的条件——生成沉淀、气体和水,又有哪些进一步的认识?本质是沉淀溶解平衡的移动。酸碱盐之间反应发生的条件拓展为生成更难溶或更难电离或更易挥发的物质。1.下列说法中正确的是（）A.不溶于水的物质溶解度为0B.绝对不溶解的物质是不存在的C.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0D.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水2.下列各组离子,在水溶液中能以较高浓度大量共存的是（）①I-ClO-NO3-H+②K+NH4+HCO3-OH-③SO42-SO32-Cl-OH-④Fe3+Cu2+SO42-Cl-⑤H+K+AlO2-HSO3-⑥Ca2+Na+SO42-CO32-A.①⑥B.③④C.②⑤D.①④BB[课堂练习]3.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金