高中化学 第四节 溶解平衡(详细课件)

[重点]：难溶电解质的溶解平衡[难点]：难溶电解质的溶解和转化[目的]：1.了解难溶电解质在水中的溶解情况;2.理解难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点,正确理解和掌握溶度积Ksp的概念；3.掌握运用浓度商和平衡常数来分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化；4.掌握简单的利用Ksp的表达式，计算溶液中相关离子的浓度。第四节难溶电解质的溶解平衡溶解度：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溶质质量.叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度，符号：S；单位：克/g.溶解性易溶可溶微溶难溶溶解度10g1g~10g0.01g~1g0.01g关键词一：“难溶”20℃时，溶解度S：难溶微溶可溶易溶0.01110（Sg/100g水）公式一：S/100=m(溶质)/m(溶剂)公式二：S/（100+S）=w%推出：S=W/(1-W%)可难难难难难难微微微易易根据溶解度判断并理解电解质是“溶”还是“难溶”？1.分析表3-4或从有关书籍、网站上查找的更多电解质在水中溶解度数据,在溶解度的大小、易溶和难溶界限等方面你能得到哪些有关信息?谈谈对书后所附的部分酸、碱和盐的溶解度表中“溶”与“不溶”的理解。思考与交流关键词二：“电解质”1.定义：在水溶液或熔融状态下能导电的化合物。2.物质类别：（1）酸（2）碱（3）绝大多数盐（4）活泼金属氧化物3.难溶电解质：难溶酸，难溶碱，难溶盐【回忆】将缺角的胆矾晶体放入饱和的硫酸铜溶液，恒温，一晚上后，缺角补全，该现象不但说明晶体具有自范性，还体现饱和硫酸铜溶液中存在什么平衡？可溶的电解质饱和溶液中也存在溶解平衡,难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？a.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小。b.难溶电解质的溶解度尽管很小,但不会等于0(生成AgCl沉淀后的溶液中三种有关反应的粒子在反应体系中共存).c.难溶电解质的溶解度小于0.01g,离子反应生成难溶电解质，通常离子浓度小于1×10－5mol/L时，认为反应完全，但溶液中还有相应的离子。思考与交流2.根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识,说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底。Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗？为什么？上述两溶液等物质的量混合，一般认为可以完全沉淀。当V(溶解)=V(沉淀)时,得饱和AgCl溶液,建立溶解平衡Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)沉淀溶解(二).难溶电解质的溶解平衡:1.概念：在一定条件下,难溶电解质溶解成离子的速率与溶液中离子重新结合成沉淀的速率相等,溶液中各离子的浓度保持不变的状态,叫沉淀溶解平衡。Cu2+(aq)+2OH-(aq)Cu(OH)2(s)沉淀溶解Na+(aq)+Cl-(aq)NaCl(s)结晶溶解Ca2+(aq)+2OH-(aq)Ca(OH)2(s)结晶溶解难溶电解质饱和溶液--溶解平衡微溶电解质饱和溶液--溶解平衡可溶/易溶电解质饱和溶液--溶解平衡气体的饱和水溶液--溶解平衡CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq)Cl2(g)+H2O(l)HCl(aq)+HClO(aq)NH3(g)+H2O(l)NH3H2O(aq)2、特征：等——V溶解=V沉淀（结晶）动——动态平衡，V溶解=V沉淀≠0定——达到平衡时，溶液中离子浓度不再改变变——当外界条件改变，溶解平衡将发生移动逆、等、动、定、变逆——溶解与沉淀互为可逆思考：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)△H0的平衡体系,改变条件:a.加热;b.加水;c.加AgCl(s);d.加入NaCl晶体e.加K2S；溶解平衡怎样移动？a.温度：多数难溶电解质的溶解是吸热的,通常情况升高温度,平衡正向移动,溶解度增大。b.加入水（仍有固体）：平衡正向移动。c.加入AgCl固体：饱和溶液，平衡不移动。d.加入NaCl晶体：同离子效应，平衡逆向移动。2.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溶液大展身手AB1.欲增大Mg(OH)2在水中的溶解度，可采取的方法是（）A.加入NaOH固体B.加氯化铵溶液C.加硫酸镁固体D.加大量水B变式：室温下，石灰乳悬浊液中存在下列平衡：Ca(OH)2(S)Ca2+(aq)+2OH-(aq)，当向一定量的石灰乳悬浊液中加入少量生石灰时(恢复到室温)，下列说法正确的是()A．溶液中Ca2+离子数目减少B．溶液中C(Ca2+)增大C．溶液的pH增大D．溶液中溶质的质量分数增大A三.溶度积和溶度积规则(P65)1、溶度积常数（Ksp）在一定温度下，难溶物达到沉淀溶解平衡状态时，饱和溶液中各离子浓度化学计量数次方的乘积。练习：写出下列难溶物溶解平衡和溶度积表达式:BaSO4Fe(OH)3Ag2CrO4Cu(OH)2AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)Ksp=[c(Am+)]n·[c(Bn-)]m常见难溶电解质的溶度积与溶解度（25°C）1.8×10-105.4×10-138.5×10-171.1×10-102.6×10-395.0×10-91.5×10-48.4×10-62.1×10-72.4×10-33.0×10-97.1×10-4CaCO3BaSO4Fe(OH)3注意（1）影响因素:Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关。一般情况,温度越高,Ksp越大。（2）意义：对于阴阳离子个数比相同(即:相同类型)的难溶电解质,Ksp越小,溶解度越小,越难溶。AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)(1)QcKsp时，溶液过饱和，有沉淀析出(2)Qc=Ksp时，恰好饱和，达平衡(3)QcKsp时，溶液未饱和，还可溶解Qc=[c(Am+)]n[c(Bn-)]mQc称为离子积，其表达式中离子浓度是任意的，为某瞬间溶液中的实际浓度，所以其数值不定。3、溶度积规则(P66)三.溶度积和溶度积规则2、离子积例:AgCl的Ksp=1.80×10-10,将0.001mol·L-1NaCl和0.001mol·L-1AgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成.解:两溶液等体积混合后,Ag+和Cl-浓度都减小到原浓度的1/2.C(Ag+)=c(Cl-)=1/2×0.001=0.0005mol·L-1在混合溶液中,则:c(Ag+)c(Cl-)=(0.0005)2=2.5×10-7＞Ksp所以有AgCl沉淀生成.溶度积的计算:1.已知室温下PbI2的溶度积为7.1×10-9，求饱和溶液中Pb2+和I-的浓度;在c(I-)=0.1mol·L-1的溶液中,Pb2+的浓度最大可达到多少?Ksp＝c(Pb2+)·c2(I-)PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)解：c(Pb2+)=Ksp/c2(I-)=7.1×10-9/0.12=7.1×10-7mol·L-1即：该溶液里允许Pb2+的最大浓度为7.1×10-7mol·L-12.常温下,在500ml0.011moll-1的Ba(OH)2溶液中加入500ml0.01moll-1的硫酸溶液生成沉淀.求(已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2l-2):(1)沉淀后溶液的pH;(2)沉淀后溶液中c(SO42-)c(Ba2+)=5×10-4moll-1c(H+)=1.0×10-11moll-1；则溶液的pH=11设沉淀后SO42-浓度为x,则有：BaSO4Ba2++SO42-5×10-4xKsp(BaSO4)=5×10-4x=1.1×10-10mol2l-2X=c(SO42-)=2.2×10-7moll-1难溶物的溶解平衡溶解平衡难溶≠完全不溶一定条件下,溶质离子与该固态物质间建立动态平衡溶度积(Ksp)表达式如:Ksp=c(Cu2+).c(OH-)2意义：沉淀溶解能力Ksp求算：利用Ksp求难溶物离子浓度小结：[问题]能否通过改变条件,使难溶电解质的溶解平衡发生移动？使沉淀生成、溶解或转化？1.应用与意义：根据生成难溶电解质的沉淀原理,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,在物质的检验、提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义。2.原则:生成沉淀反应能发生,且进行得越完全越好.(一).沉淀的生成：二、沉淀反应的应用：工业废水加沉淀剂重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀方法一：加沉淀剂:如Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓;Hg2＋+S2－=HgS↓Cu2＋+H2S=CuS↓+2H+（CuS不溶于稀硫酸，盐酸）（2）方法方法二、调节溶液的pH值如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至7－8【思考】根据下表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？氢氧化物开始沉淀时的pH值（0.1mol/L）沉淀完全时的pH值(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.81氢氧化物开始沉淀时的pH值（0.1mol/L）沉淀完全时的pH值(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.81操作：加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至３～４，铁离子全部转化为氢氧化铁沉淀除去。CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？氢氧化物开始沉淀时的pH值（0.1mol/L）沉淀完全时的pH值(＜10-5mol/L)Fe(OH)26.348.34Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.81答:先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调PH至3～4使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去沉淀。供选氧化剂:硝酸.高锰酸钾.氯气.氧气.双氧水等应选氧化剂：氯气，双氧水，氧气等（不引入杂质）例：若溶液中Fe3+和Cu2+浓度均为0.010mol/L,使Fe3+完全沉淀而Cu2+不沉淀的pH条件是什么?已知：Ksp(Fe(OH)3)=4.0×10-39Ksp(Cu(OH)2)=5.6×10-20111353933Lmol105.1101100.4)C(Fe)(OHspKcpOH=10.8,pH=3.2解:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)Ksp=[c(Fe3+)]×[c(OH-)]3=4.0×10-39Fe3+沉淀完全时的c(OH-)为:Cu2＋开始沉淀的pH值为:1102120212Lmol104.7)1.0106.5())c(Cu()(OHspKc－pOH=9.6,pH=4.4因此,只要控制pH值在3.2~4.4之间即可使Fe3+完全沉淀而使Cu2+不沉淀。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，沉淀有先后顺序，叫作分步沉淀，离子浓度相等时，溶度积小的先沉淀。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2、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方法一：酸碱溶解法如：CaCO3溶于盐酸FeS、Cu(OH)2溶于强酸Al(OH)3既溶于强酸，又溶于强碱有些金属硫化物（CuS、HgS等）不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，通过减小c(S2-)而达到沉淀溶解的目的。3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O[实验3-3]:向3支盛有Mg(OH)2的试管中分别加入适量的蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液,观察并记录现象。[思考与交流](p64)用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因？并找出使沉淀溶解的规律。滴加试剂蒸馏水盐酸氯化铵溶液现象不溶解溶解溶解解释：在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：Mg(OH)2(s