高中化学第三章水溶液中的离子平衡3.4难溶电解质的溶解平衡.ppt

第四节难溶电解质的溶解平衡,阅读思考,自主检测,任务一、认真阅读教材第,61,页到第,62,页的内容,思考回答下列问题,自主学习沉淀溶解平衡的建立,:,1,.,向,AgNO,3,溶液中加入过量,NaCl,溶液,溶液中的,Ag,+,能否完全沉淀,?,试从,AgCl,的溶解度角度加以分析说明。,提示,从固体溶解平衡的角度,我们不难理解,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,Ag,+,和,Cl,-,脱离,AgCl,的表面溶入水中,;,另一方面,溶液中的,Ag,+,和,Cl,-,受,AgCl,表面正、负离子的吸引,回到,AgCl,的表面析出,沉淀。在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,得到,AgCl,的饱和溶液,即建立下列动态平衡,:,沉淀、溶解之间这种动态平衡的存在,决定了,Ag,+,与,Cl,-,反应不能完全进行到底。,阅读思考,自主检测,2,.,为什么通常情况下,可以认为离子之间生成难溶电解质的反应能够进行完全呢,?,提示,不同电解质在水中的溶解度差别很大,例如,AgCl,和,AgNO,3,;,但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限,习惯上将溶解度小于,0.01,g,的电解质称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说,0.01,g,是很小的,因此一般情况下,相当量的离子互相反应生成难溶电解质,可以认为反应完全了。,阅读思考,自主检测,任务二、认真阅读教材第,62,页到第,63,页的内容,思考回答下列问题,自主学习沉淀反应的应用,:,1,.,以除去氯化铵中含有的杂质氯化铁和除去废水中,Cu,2+,、,Hg,2+,为例,说明如何利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的,?,提示,工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节,pH,至,78,可使,Fe,3+,生成,Fe(OH),3,沉淀而除去。,以,Na,2,S,、,H,2,S,等作沉淀剂,使某些金属离子如,Cu,2+,、,Hg,2+,等,生成极难溶的硫化物,CuS,、,HgS,等沉淀。,阅读思考,自主检测,2,.,以难溶于水的碳酸钙溶于盐酸为例,说明如何利用平衡移动原理使难溶电解质溶解,?,阅读思考,自主检测,3,.,沉淀转化的实质是什么,?,一般来说,沉淀转化的方向是什么,?,以除去锅炉水垢中的,CaSO,4,为例,说明对于一些用酸或其他方法不能溶解的沉淀,如何利用沉淀转化的方法达到溶解的目的,?,提示,沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,两者的差别越大,转化越容易。,可先用,Na,2,CO,3,溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的,CaCO,3,而后用酸去除。从,CaSO,4,到,CaCO,3,的沉淀转化中,并存着两个沉淀溶解平衡,:,阅读思考,自主检测,阅读思考,自主检测,1,.,在,AgCl,饱和溶液中尚有,AgCl,固体存在,当向溶液中加入,0.1 molL,-1,的盐酸时,下列说法正确的是,(,),A.AgCl,沉淀溶解平衡正向移动,B.AgCl,溶解度增大,C.,溶液中,c,(Ag,+,),增大,D.,溶液中,c,(Cl,-,),增大,答案,:,D,阅读思考,自主检测,2,.,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.,溶度积小的物质一定比溶度积大的物质溶解度小,C.,绝对不溶解的物质是不存在的,D.,升高温度,某种难溶物的,K,sp,一定减小,答案,:,C,3,.,石灰乳中存在下列平衡,:Ca(OH),2,(s)Ca,2+,(aq)+2OH,-,(aq),。加入下列溶液,可使,Ca(OH),2,明显减少的是,(,),A.Na,2,CO,3,溶液,B.KCl,固体,C.NaOH,溶液,D.CaCl,2,溶液,答案,:,A,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,探究问题,1,.,在涉及无机物的制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。请举例说明常见生成沉淀的方法。,提示,调节,pH,法,:,如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶于水,再加入氨水调节,pH,至,78,可使,Fe,3+,转变为,Fe(OH),3,沉淀而除去。反应如下,:,加沉淀剂法,:,如以,Na,2,S,、,H,2,S,等作沉淀剂,使某些金属离子如,Cu,2+,、,Hg,2+,等生成极难溶的硫化物,CuS,、,HgS,等沉淀,也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下,:,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,2,.,水垢的主要成分为什么是,CaCO,3,和,Mg(OH),2,而不是,CaCO,3,和,MgCO,3,?,提示,天然水中含有,Ca(HCO,3,),2,、,Mg(HCO,3,),2,等钙盐和镁盐,煮沸时二者均可分解生成,CaCO,3,和,MgCO,3,由于,Mg(OH),2,比,MgCO,3,更难溶,MgCO,3,就与,水解生成的,OH,-,结合生成更难溶的,Mg(OH),2,。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,3,.,虽然溶洞都是十分坚硬的碳酸盐质岩石,但由于长期沉浸在地下水中被溶解,特别是当水中含有二氧化碳时,其溶解速度更加迅速。这样一年又一年,坚硬的岩层就会被溶蚀出一个个洞穴。当溶有石灰质的地下水再次滴入洞中时,由于环境中压力、温度的变化,使水中的二氧化碳逸出,从而降低了水对石灰质的溶解力,这样原本溶解在水中的部分石灰质,会因为过于饱和而沉淀析出,长时间的累积就会形成一根根形态各异的钟乳石、石柱和石笋。你能用沉淀溶解平衡知识结合相关的化学方程式加以解释吗,?,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,知识点拨,一、沉淀溶解平衡,1,.,沉淀溶解平衡的定义,在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即达到溶解平衡。,2,.,沉淀溶解平衡的建立,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,3,.,沉淀溶解平衡的特征,4,.,反应完全的标志,对于常量的化学反应来说,化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于,110,-5,molL,-1,时,反应就达完全。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,5,.,沉淀溶解平衡的影响因素,(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,;,易溶溶质的饱和溶液中也存在溶解平衡。,(2),外因,:,包括浓度、温度等,遵循勒夏特列原理。,浓度,:,加水,平衡向溶解方向移动。,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,。,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。,化学反应,:,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。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,6,.,溶度积,(1),定义,:,在一定温度下,难溶强电解质,M,m,N,n,溶于水形成饱和溶液时,溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡,这时的离子浓度幂的乘积是一个常数,叫做溶度积常数,简称溶度积。符号为,K,sp,。,(3),意义,:,溶度积,K,sp,反映了物质在水中的溶解能力。,(4),影响,K,sp,的因素,:,温度。,绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,向溶解方向移动,K,sp,增大。少数难溶电解质的溶解是放热过程,升高温度,向生成沉淀的方向移动,K,sp,减小,如,Ca(OH),2,。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,7,.,溶度积,K,sp,与离子积,Q,c,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,Q,c,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。,(1),Q,c,K,sp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和达到新的平衡,;,(2),Q,c,=,K,sp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态,;,(3),Q,c,dbc,。,答案,:,adbc,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,考向二,沉淀溶解平衡的应用,【例题,2,】,(1),已知在,25,时,K,sp,Mg(OH),2,=3.210,-11,假设饱和,Mg(OH),2,溶液的密度为,1 gmL,-1,试求,Mg(OH),2,的溶解度为,g,。,(2),在,25,时,向,0.02 molL,-1,的,MgCl,2,溶液中加入,NaOH,固体,如要生成,Mg(OH),2,沉淀,应使溶液中的,c,(OH,-,),最小为,molL,-1,。,(3)25,时,向浓度均为,0.02 molL,-1,的,MgCl,2,和,CuCl,2,混合溶液中逐滴加入,NaOH,溶液,先生成,沉淀,(,填化学式,);,当两种沉淀共存时,已知,25,时,K,sp,Cu(OH),2,=2.010,-20,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析,:,(1),设,c,(Mg,2+,),为,x,则,c,(OH,-,),为,2,x,。由,K,sp,Mg(OH),2,=3.210,-11,=,c,(Mg,2+,),c,2,(OH,-,)=,x,(2,x,),2,=4,x,3,解得,c,(Mg,2+,)=210,-4,molL,-1,则,1,L,溶液中,(,即,1,L,水中,),溶解,Mg(OH),2,为,210,-4,mol,即,1,000,g,水中溶解,Mg(OH),2,为,:210,-4,mol58,gmol,-1,=1.1610,-2,g,所以,Mg(OH),2,的溶解度为,1.1610,-3,g,。,(2),当,c,(Mg,2+,),c,2,(OH,-,)=3.210,-11,时开始生成,Mg(OH),2,沉淀,则,c,2,(OH,-,)=1.610,-9,解得,c,(OH,-,)=410,-5,molL,-1,。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,(3),由于,K,sp,Cu(OH),2,小于,K,sp,Mg(OH),2,所以离子积首先达到并大于,K,sp,Cu(OH),2,的数值而使,Cu(OH),2,先沉淀,;,当两种沉淀共存时,此时的溶液对,Mg(OH),2,和,Cu(OH),2,而言都是饱和的,OH,-,、,Mg,2+,、,Cu,2+,同时满足,K,sp,Cu(OH),2,和,K,sp,Mg(OH),2,的关系,因为它们都在同一溶液中,K,sp,Cu(OH),2,和,K,sp,Mg(OH),2,的关系式中,c,(OH,-,),应相等,所以,答案,:,(1)1.1610,-3,(2)410,-5,(3)Cu(OH),2,1.610,9,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,规律方法点拨,(1),在计算难溶电解质溶液中离子平衡浓度时不要搞错计量数关系。如,x,mol,L,-1,铬酸银,(Ag,2,CrO,4,),溶液中,c,(Ag,+,),是,2,x,mol,L,-1,而不是,x,mol,L,-1,。,(2),类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶液中离子浓度的大小,因为它们的溶度积表达式是不同的。,K,sp,与,S,的换算没有一个统一的公式,因电解质类型,(,阴、阳离子数目比,),的不同而相异。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验,2,已知,:,某温度时,K,sp,(AgCl,)=1.810,-10,K,sp,(Ag,2,CrO,4,)=1.110,-12,。向,Cl,-,和,的浓度都为,0.100 molL,-1,的混合溶液中逐滴加入,AgNO,3,溶液,(,忽略体积的变化,),。下列说法中正确的是,(,),A.,首先得到的沉淀是,Ag,2,CrO,4,B.,首先得到的沉淀是,AgCl,C.,同时得到,AgCl,与,Ag,2,CrO,4,沉淀,D.,将,Ag,2,CrO,4,转化为,AgCl,比将,AgCl,转化为,Ag,2,CrO,4,要难,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,答案,:,B,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,1,.,下列说法中正确的是,(,),A.,只有易溶电解质在溶液中才存在溶解平衡,B.,难溶电解质在溶液中只存在溶解平衡,不存在电离平衡,C.,溶解平衡只能通过电解质溶解于水时建立,D.,溶解平衡时,电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等,解析,:,溶解平衡发生在固体表面,是在一定条件下离子向溶剂中扩散和溶剂中离子在固体表面析出建立的平衡。溶解平衡时以上两种速率相等。,答案,:,D,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,2,.,下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是,(,),A.,K,sp,(AB,2,),小于,K,sp,(CD,),则,AB,2,的溶解度小于,CD,的溶解度,B.,在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的,K,sp,增大,C.,在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀,D.,在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,通入,CO,2,气体,溶解平衡不移动,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析,:,AB,2,与,CD,类型不同,不能用,K,sp,直接比较大小,A,项错误,;,溶度积与温度有关,与物质的量浓度无关,加水稀释,平衡向溶解方向移动,但,K,sp,不变,B,项错误,;,碘化银的溶解度更小,由溶解度小的沉淀可转化为溶解度更小的沉淀知,在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钾固体,因生成碘化银而促进氯化银的溶解,C,项正确,;,在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入,CO,2,气体,会消耗,使碳酸钙溶解平衡右移,D,项错误。,答案,:,C,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,3,.,某温度时,BaSO,4,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是,(,),A.,加入,Na,2,SO,4,可以使溶液由,a,点变到,b,点,B.,通过蒸发可以使溶液由,d,点变到,c,点,C.,d,点无,BaSO,4,沉淀生成,D.,a,点对应的,K,sp,大于,c,点对应的,K,sp,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,答案,:,C,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,4,.,向,5,mL,NaCl,溶液中滴入一滴,AgNO,3,溶液,出现白色沉淀,继续滴加一滴,KI,溶液并振荡,沉淀变为黄色,再滴入一滴,Na,2,S,溶液并振荡,沉淀又变成黑色,根据上述变化过程,分析此三种沉淀物的溶解度关系为,(,),A.AgCl,=,AgI,=Ag,2,S,B.AgCl,AgI,AgI,Ag,2,S,D.AgI,AgCl,Ag,2,S,解析,:,沉淀溶解平衡总是向更难溶的方向转化,由转化现象可知三种沉淀物的溶解度关系为,AgCl,AgI,Ag,2,S,。,答案,:,C,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,5,.,工业上制取纯净的,CuCl,2,2H,2,O,的主要过程是,:,将粗制氧化铜,(,含少量,FeO,),溶解于稀盐酸中,加热、过滤,;,对,所得滤液,(pH,为,3),按下列步骤进行操作,:,已知,Cu,2+,、,Fe,2+,在,pH,为,45,时不水解,Fe,3+,却几乎完全水解形成沉淀。请回答下列问题,:,(1)X,是,(,填化学式,),其反应的离子方程式是,。,(2)Y,物质应具备的条件是,生产中,Y,可选,。,(3),溶液乙在蒸发结晶时应注意,。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析,:,(1),根据框图,加入氧化剂,X,可把,Fe,2+,氧化为,Fe,3+,而没有增加新杂质,所以,X,为,Cl,2,或,H,2,O,2,等。,(2),结合题中信息,调节,pH,至,45,使,Fe,3+,全部沉淀,同时不引进新杂质,所以,Y,最好为,CuO,、,Cu(OH),2,等。,(3)CuCl,2,溶液在蒸发结晶过程中发生水解,Cu,2+,+2H,2,O Cu(OH),2,+2H,+,可加入盐酸以抑制其水解,在蒸发时要不断搅拌且不能蒸干。,(2),调节溶液酸碱性,使,pH,为,45,且不引进新杂质,CuO,、,Cu(OH),2,等,(3),通入,HCl,气体,(,或加入盐酸,),并不断搅拌且不能蒸干,