3-4-难溶电解质的溶解平衡-课件-(人教选修4)

小明用热水配制了大半烧杯硝酸钾的饱和水溶液，让一个较大的塑料块在液面上漂浮，当时溶液的温度约为60℃，室温为20℃。然后，小明让溶液冷却，注意观察。请说出小明会看到的两个现象，并用你学过的理论知识解释。提示溶解度与温度相关，温度越低，硝酸钾的溶解度越小，所以随着溶液温度降低，小明会看到有硝酸钾析出，冷却后杯里溶液的密度会减小，小明会看到塑料块浸入溶液的体积增大。第四节难溶电解质的溶解平衡1．了解难溶电解质的溶解平衡。2．了解溶度积的意义。3．知道沉淀生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。笃学一以Gal为例理解溶解平衡尽管AgCl溶解度很小，但并不是，从固体溶解平衡角度认识，AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量和脱离溶入水中；另一方面，溶液中的和受AgCl表面的吸引，AgCl表面，析出。在一定温度下，当AgCl和的速率相等时，得到AgCl的溶液，即建立下列动态平衡：。绝对不溶Ag＋Cl－AgCl表面Ag＋Cl－阳、阴离子回到沉淀溶解生成饱和AgCl(s)溶解沉淀Ag＋(aq)＋Cl－(aq)笃学二沉淀反应的应用1.沉淀的生成(1)调节pH法加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵溶液中的杂质氯化铁。反应离子方程式如下：。(2)加沉淀剂法以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋等生成极难溶的硫化物沉淀。反应离子方程式如下：，。Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4＋Cu2＋＋S2－===CuS↓Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋2．沉淀的溶解：根据原理。对于在水中难溶的电解质，如能设法不断地溶解平衡体系中，使平衡向的方向移动，就可以使沉淀溶解。应用举例：难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中平衡移动移去相应离子沉淀溶解3．沉淀的转化：沉淀的转化的实质是。一般来说，溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀。除去锅炉中的水垢(CaSO4)时用Na2CO3试剂沉淀溶解平衡的移动笃学三溶度积难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，其平衡常数称为溶度积。对于沉淀溶解平衡MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)而言，其溶度积的表达式为Ksp＝。cm(Mn＋)·cn(Am－)【慎思1】从溶解度的角度分析，什么是难溶电解质？提示习惯上将溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。【慎思2】只有难溶电解质才存在溶解平衡吗？提示不仅难溶电解质存在溶解平衡，在易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡，如在饱和NaCl溶液中存在溶解和结晶平衡。【慎思3】沉淀溶解平衡的影响因素有哪些？提示(1)内因：溶质本身的性质。绝对不溶的物质是没有的；同是微溶物质，溶解度差别也很大；易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。(2)外因：包括浓度、温度等，遵循勒夏特列原理。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；少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。③同离子效应：向平衡体系中加入相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动。④其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动。【慎思4】难溶电解质的溶解平衡和难电离物质(弱电解质)的电离平衡有什么区别？提示(1)从物质类别来看：难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质]，而难电离物质只是弱电解质。(2)从变化过程来看：溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。(3)表示方法不同：如BaSO4溶解平衡表示为BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO42－(aq)，而电离平衡则表示为BaSO4===Ba2＋＋SO42－。提示加入固体CH3COONa使Mg(OH)2固体的质量增加。理由是CH3COONa在溶液中水解CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，增大了c(OH－)，使Mg(OH)2的溶解平衡向着生成Mg(OH)2的方向移动。加入NH4Cl固体使Mg(OH)2固体的质量减小。理由是NH4Cl在溶液中电离出NH4＋，NH4＋与OH－发生反应：NH4＋＋OH－NH3·H2O，减小了c(OH－)，使Mg(OH)2的溶解平衡向着生成Mg2＋和OH－的方向移动。【慎思5】在有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)向该饱和溶液中分别加入固体CH3COONa、NH4Cl时，固体Mg(OH)2的质量有什么变化？1．影响沉淀溶解平衡的因素(1)内因：难溶电解质本身的性质(2)外因：①温度：温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动。②浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。③同离子效应：加入与难溶电解质构成微粒相同的物质。溶解平衡向生成沉淀的方向移动。④能反应的物质：加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解的方向移动。2．实例难溶电解质的溶解平衡属于化学平衡，符合勒夏特列原理，外界条件改变时，平衡将会发生移动。【例1】某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的合成氨厂联合设计了如图所示制备(NH4)2SO4的工艺流程：请回答以下问题：(1)合成氨反应的化学方程式是____________，该反应在________(填设备名称)中发生。沉淀池中发生的主要反应方程式是_______________，该反应能够发生的原因是______________。(2)在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是________，可以循环使用的X是________。(3)该生产过程中的副产品是________。从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是____________________；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程的主要缺陷是________________________________________________________________________。解析合成氨工业的核心设备为合成塔，在此提供高温、高压和催化剂，发生反应为N2＋3H2催化剂高温、高压2NH3。因为CaCO3的溶解度小于CaSO4，在氨提供的碱性氛围下增加CO2的溶解性(2NH3＋CO2＋H2O===2NH4＋＋CO32－)，CO32－增多有利于CaSO4向CaCO3转化。在沉淀池中产生的CaCO3可以在煅烧炉内进行煅烧，使其转化为CO2和CaO，CO2可循环使用，CaO可作为其他化工原料，但是由于CaSO4溶解度太小，转化效率较低答案(1)N2＋3H2催化剂高温、高压2NH3合成塔CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O===CaCO3↓＋(NH4)2SO4生成的CaCO3溶解度小于CaSO4，有利于CaSO4向CaCO3的转化(2)一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于对CO2的吸收CO2(3)生石灰该流程中，产生的CO2可循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生由于CaSO4的溶解度较小，此反应的产率比较低(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀生成的反应进行的越完全越好。如沉淀Mg2＋，应使用NaOH等使之转为溶解度小的Mg(OH)2。(2)一般认为离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全。【体验1】自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是()。A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应解析由PbS转化生成CuS，说明CuS更难溶，CuS中的S为－2价，仍具有还原性，CuSO4与ZnS反应的离子方程式为Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋答案D1．影响Ksp的因素Ksp只与难溶电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。2．意义Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。(1)对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，溶解能力：AgClAgBrAgI，Cu(OH)2Mg(OH)2。(2)不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，Ksp＝1.8×10－10，Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝5.6×10－12。虽然Mg(OH)2的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。一般比较难溶物质，往往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度，如AgCl的物质的量浓度约为1.3×10－5mol·L－1，Mg(OH)2的物质的量浓度约为1.2×10－4mol·L－1，显然相对于AgCl(s)，Mg(OH)2(s)较易溶解。3．溶度积与离子积的关系通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。Qc＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。【例2】已知：25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是()。A．25℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大B．25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大C．25℃时，Mg(OH)2固体在20mL0.01mol/L氨水中的Ksp比在20mL0.01mol/LNH4Cl溶液中的Ksp小D．25℃时，在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2解析A中氢氧化镁溶度积小，所以其Mg2＋少。B中NH4＋结合OH－使氢氧化镁溶解平衡正移，Mg2＋增多。C中Ksp不随浓度变化，只与温度有关。D中二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使氢氧化镁转化。答案B(1)溶度积Ksp仅与温度有关(难溶电解质一定时)。(2)溶度积与溶解度均可表示物质的溶解性。(3)相同类型的物质，溶度积越小，其溶解度越小。【体验2】某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如右图所示。据图分析，下列判断错误的是()。A．Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]B．加适量NH4Cl固体可使溶液由A点变到B点C．C、D两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等D．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在B、C两点代表的溶液中达到饱和解析B项，图上A点到B点，溶液的pH增大，而NH4Cl溶液呈酸性，故不正确。答案B实验探究十四氟化物防治龋齿的原理龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质——羟(基)磷灰石[Ca5(PO4)3OH]溶解造成的。由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜——齿斑(或称菌斑)，这些有机酸能够长时间地跟牙齿表面接触，使羟(基)磷灰石溶解。若牙膏里含氟离子，会跟羟(基)磷灰石发生沉淀的转化生成氟磷灰石。溶解度研究证实氟磷灰石比羟(基)磷灰石更能抵抗酸的侵蚀。此外，氟离子还能抑制口腔细菌产生酸。【案例】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＋(aq)＋3PO43－(aq)＋OH－(aq)。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(