【优秀】难溶电解质的溶解平衡.ppt

,知识聚焦,知识聚焦,难点突破,当堂过关,知识聚焦,第四节难溶电解质的溶解平衡,难点突破,知识聚焦,难点突破,当堂过关,第四节难溶电解质的溶解平衡,当堂过关,知识聚焦,难点突破,当堂过关,第四节难溶电解质的溶解平衡,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,知识聚焦,知识聚焦,难点突破,当堂过关,知识聚焦,第四节难溶电解质的溶解平衡,知识聚焦,知识聚焦,难点突破,当堂过关,知识聚焦,第四节难溶电解质的溶解平衡,高中化学,选修,4,人教版,第四节 难溶电解质的溶解平衡,目标导航,1.,知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。,2.,能,用平衡移动原理分析沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质，,并会解决生产、生活中的实际问题。,3.,明确溶度积和离子积,的关系，学会判断反应进行的方向。,一、难溶电解质的溶解平衡,1,固体物质的溶解度,(,S,),与溶解性的关系,2.,溶解平衡状态：在一定温度下，固体溶质在水中形成,_,溶液时，溶液中,_,保持不变的状态，该状态下，固体溶质,_,的速率和溶液中溶质分子,_,的速率达到相等，但溶解和结晶仍在进行。,溶解性,难溶,微溶,可溶,易溶,S,的范围,S,_,0.01 g,S,1 g,_,S,_,S,10 g,0.01g,1g,10g,饱和,溶质质量,溶解,结晶,3,沉淀溶解平衡,(1),概念,在一定温度下，当沉淀,_,和,_,的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做难溶电解质的溶解平衡。如,AgCl,溶于水,的溶解平衡表示为：,_,。,(2),特征,溶解,生成,动态平衡，溶解速率和沉淀速率不等于零,溶解速率和沉淀速率,_,平衡状态时，溶液中的离子浓度,_,当改变外界条件时，溶解平衡,_,相等,保持不变,发生移动,【,议一议,】,1,根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识，生成沉淀的离子反应能否真正进行到底？,答案,不能进行到底。,条件改变,移动方向,c,(Mg,2,),c,(OH,),加水,_,_,_,升温,_,_,_,加,MgCl,2,(s),_,_,_,加盐酸,_,_,_,加,NaOH(s),_,_,_,向右,减小,减小,增大,增大,向右,向左,向右,向左,减小,减小,增大,增大,增大,减小,影响沉淀溶解平衡的因素：,(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；易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。,(2),外因：,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。,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,。,3,从物质类别、变化过程角度分析沉淀溶解平衡与弱电解质的电离平衡有何区别？,答案,(1),从物质类别看，难溶电解质可以是强电解质，也可以是弱电解质,如,BaSO,4,是强电解质，而,Al(OH),3,是弱电解质,，而难电离物质只能是弱电解质。,(2),从变化的过程来看，沉淀溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成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。,二、沉淀溶解平衡的应用,1,沉淀的生成,(1),调节,pH,法：,如加入氨水调节,pH,4,，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。,反应离子方程式：,_,。,(2),加沉淀剂法：,以,Na,2,S,、,H,2,S,等作沉淀剂，使,Cu,2,、,Hg,2,等生成极难溶的硫化物,CuS,、,HgS,等沉淀。反应离子方程式如下：,加,Na,2,S,生成,CuS,：,_,。,通入,H,2,S,生成,CuS,：,_,。,Fe,3,3NH,3,H,2,O=Fe(OH),3,3NH,4,S,2,Cu,2,=CuS,H,2,S,Cu,2,=CuS,2H,2,沉淀的溶解,(1),原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断,_,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。,(2),实例：,CaCO,3,沉淀溶于盐酸中：,移去,H,2,CO,3,HCO,3,CO,2,气体的生成和逸出，使,CaCO,3,溶解平衡体系中的,CO,3,2,浓度不断减小，平衡向,_,的方向移动。,分别写出用,HCl,溶解难溶电解质,FeS,、,Al(OH),3,、,Cu(OH),2,的离子方程式,_,_,。,向,Mg(OH),2,悬浊液中分别滴加蒸馏水、稀盐酸、,NH,4,Cl,溶液，白色沉淀将,_,、,_,、,_(,填,“,溶解,”,或,“,不溶解,”),。,沉淀溶解,FeS,2H,=Fe,2,H,2,S,、,Al(OH),3,3H,=Al,3,3H,2,O,、,Cu(OH),2,2H,=Cu,2,2H,2,O,不溶解,溶解,溶解,溶解度小,溶解度更小,越大,(1),实验探究,AgCl,、,AgI,、,Ag,2,S,的转化,(,教材实验,3,4),实验操作,实验现象,_,_,_,有白色沉,淀生成,白色沉淀转化为黄色沉淀,黄色沉淀转化为黑色沉淀,化学方程式,_,_,_,实验结论,_,溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀,Mg(OH),2,与,Fe(OH),3,的转化,(,教材实验,3,5),实验操作,实验现象,_,_,_,产生白色沉淀,产生红褐色沉淀,上层为无色溶液,，,下层为红褐色沉淀,化学方程式,_,_,MgCl,2,2NaOH=Mg(OH),2,2NaCl,(2),沉淀转化的实质,沉淀转化的实质就是,_,的移动，即将,_,的沉淀转化成,_,的沉淀。,沉淀溶解平衡,溶解度小,溶解度更小,【议一议】,1,除去溶液中的,SO,4,2,，选择钙盐还是钡盐？为什么？怎样选择沉淀剂？,答案,(1),根据,CaSO,4,微溶于水，,BaSO,4,难溶于水，除去,SO,4,2,时，应选择钡盐，因为钡盐可使,SO,4,2,沉淀更完全。,(2),选择沉淀剂时，,使生成沉淀的反应越完全越好；不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。,2,向,Mg(OH),2,悬浊液中分别滴加稀盐酸和,NH,4,Cl,溶液，溶液变澄清，试解释原因。,三、溶度积,(,K,sp,),1,溶度积,K,sp,一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各,_,幂之积为常数，称之为溶度积常数，用,K,sp,表示。,2,表达式,K,sp,c,m,(A,n,),c,n,(B,m,),例如：,Ag,2,SO,4,的溶度积常数为,_,。,K,sp,(Ag,2,SO,4,),c,2,(Ag,),c,(SO,4,2,),离子浓度,3,影响因素,4,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,_,K,sp,，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。,【议一议】,1,溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀，而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化，这种认识对吗？,答案,不对。只要离子积,Q,c,K,sp,，溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。,2,同温条件下，,K,sp,数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，这种认识对吗？,答案,不对，对于,同类型物质,而言，,K,sp,数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，如,AgCl,AgBr,AgI,；而,对于不同类型的物质,，则不能直接比较，如,K,sp,(AgCl),1.810,10,，,K,sp,Mg(OH),2,1.810,11,，不能认为,Mg(OH),2,比,AgCl,更难溶，,需转化为溶解度进行比较,。,3,试以,K,sp,(BaSO,4,),1.110,10,为例，进行溶度积和溶解度的换算。,答案,由于沉淀的饱和溶液是很稀的，其密度可近似认为是,1 gmL,1,。,根据,K,sp,(BaSO,4,),1.110,10,，得,1,沉淀溶解平衡在工业除杂中的应用,【,例,1,】工业制氯化铜时，是将,浓盐酸,用蒸气加热至,80,左右，慢慢加入粗制氧化铜粉,(,含杂质氧化亚铁,),，充分搅拌使之溶解，反应如下：,CuO,2HCl=CuCl,2,H,2,O,，,FeO,2HCl=FeCl,2,H,2,O,。已知：,pH,9.6,时，,Fe,2,以,Fe(OH),2,的形式完全沉淀：,pH,6.4,时，,Cu,2,以,Cu(OH),2,的形式完全沉淀；,pH,为,3,4,时，,Fe,3,以,Fe(OH),3,的形式完全沉淀。,(1),为除去溶液中的,Fe,2,，可采用的方法是,(,),A,直接加碱，调整溶液,pH9.6,B,加纯铜粉，将,Fe,2,还原出来,C,先将,Fe,2,氧化成,Fe,3,，再调整,pH,到,3,4,D,通入硫化氢，使,Fe,2,直接沉淀,(2),工业上为除去溶液中的,Fe,2,，常使用,NaClO,，当溶液中加,入,NaClO,后，溶液,pH,变化情况是,(,),A,肯定减小,B,肯定增大,C,可能减小,D,可能增大,(3),若此溶液中只含有,Fe,3,时，要调整,pH,为,3,4,，此时最好向溶液中加入,(,),A,NaOH,溶液,B,氨水,C,CuCl,2,溶液,D,CuO,固体,答案,(1)C,(2)B,(3)D,解析,(1)A,项中,pH,9.6,时，,Cu,2,也将沉淀；,B,项中，铜粉不能将,Fe,2,还原出来；,D,项中，,Fe,2,与,H,2,S,不反应。,(2)NaClO,具有强氧化性，能将,Fe,2,氧化：,2Fe,2,ClO,2H,=2Fe,3,Cl,H,2,O,，反应中消耗,H,，,pH,一定增大。,(3),此溶液中只含杂质,Fe,3,，要调整,pH,到,3,4,，加入的物质必须能与酸反应，使,c,(H,),减小，且不引入新的杂质离子，,D,项符合条件。,特别提醒,在物质除杂、提纯实验中，一定要避免引入新的杂质，如上题中的第,(3),问，,NaOH,溶液、氨水虽能调节,pH,为,3,4,，但会引入杂质离子。,变式训练,1,某小型化工厂生产皓矾,(ZnSO,4,7H,2,O),的工艺流程如下图所示：,已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的,pH,范围分别为,Fe(OH),3,：,2.7,3.7,；,Fe(OH),2,：,7.6,9.6,；,Zn(OH),2,：,5.7,8.0,。,试回答下列问题：,(1),加入的试剂,应是,_,，其目的是,_,。,(2),加入的试剂,，供选择使用的有：氨水、,NaClO,溶液、,20%H,2,O,2,溶液、浓硫酸、浓硝酸等，应选用,_,，其理由是,_,。,(3),加入的试剂,是,_,，目的是,_,_,。,答案,(1)Zn,将,Cu,2,、,Fe,3,等杂质离子除去,(2)20%H,2,O,2,溶液,H,2,O,2,作氧化剂，可将,Fe,2,氧化为,Fe,3,，且不引入其他杂质,(3)ZnO,或,Zn(OH),2,(,答案合理即可,),调节溶液的,pH,，使,Fe,3,转化为,Fe(OH),3,沉淀除去,解析,向溶液中加入,Zn,，发生反应：,Cu,2,Zn=Zn,2,Cu,、,2Fe,3,Zn=2Fe,2,Zn,2,，然后把,Fe,2,氧化成,Fe,3,，在选择氧化剂时，应使用,H,2,O,2,，因为,H,2,O,2,的还原产物为,H,2,O,，不引入杂质，然后通过调节溶液的,pH,，使,Fe,3,水解生成,Fe(OH),3,沉淀而除去。,2,沉淀溶解平衡曲线,【,例,2,】在,t,时，,AgBr,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知,t,时,AgCl,的,K,sp,410,10,，下列说法不正确的是,(,),A,在,t,时，,AgBr,的,K,sp,为,4.910,13,B,在,AgBr,饱和溶液中加入,NaBr,固体，可使溶液中,c,点变到,b,点,C,图中,a,点对应的是,AgBr,的不饱和溶液,答案,B,解析,根据图中,c,点的,c,(Ag,),和,c,(Br,),可得该温度下,AgBr,的,K,sp,为,4.910,13,，,A,正确。在,AgBr,饱和溶液中加入,NaBr,固体后，,c,(Br,),增大，溶解平衡逆向移动，,c,(Ag,),减小，故,B,错。在,a,点时,Q,c,K,sp,，故为,AgBr,的不饱和溶液，,C,正确。选项,D,中,K,c,(Cl,)/,c,(Br,),K,sp,(AgCl)/,K,sp,(AgBr),，代入数据得,K,816,，,D,正确。,解题策略,沉淀溶解平衡图像题的解题策略,(1),沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液，曲线上方的任一点均表示过饱和，此时有沉淀析出，曲线下方的任一点，均表示不饱和。,(2),从图像中找到数据，根据,K,sp,公式计算得出,K,sp,的值。,(3),比较溶液的,Q,c,与,K,sp,的大小，判断溶液中有无沉淀析出。,(4),涉及,Q,c,的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合液的体积。,变式训练,2,如图所示，有,T,1,、,T,2,两种温度下两条,BaSO,4,在水中的沉淀溶解平衡曲线，回答下列问题：,讨论,T,1,温度时,BaSO,4,在水中的沉淀溶解平衡曲线，下列说法不正确的是,(,),A,加入,Na,2,SO,4,可使溶液由,a,点变为,b,点,B,在,T,1,曲线上方区域,(,不含曲线,),任意一点时，均有,BaSO,4,沉淀生成,C,蒸发溶剂可能使溶液由,d,点变为曲线上,a,、,b,之间的某一点,(,不含,a,、,b,),D,升温可使溶液由,b,点变为,d,点,答案,D,解析,A,项，加入,Na,2,SO,4,，,c,(SO,4,2,),增大，,K,sp,不变，,c,(Ba,2,),减小，正确；,B,项，在,T,1,曲线上方任意一点，由于,Q,c,K,sp,，,所以均有,BaSO,4,沉淀生成；,C,项，不饱和溶液蒸发溶剂，,c,(SO,4,2,),、,c,(Ba,2,),均增大，正确；,D,项，升温，,K,sp,增大，,c,(SO,4,2,),、,c,(Ba,2,),均增大，错误。,1,下列有关,AgCl,沉淀的溶解平衡说法正确的是,(,),A,AgCl,沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行,B,AgCl,难溶于水，溶液中没有,Ag,和,Cl,C,升高温度，,AgCl,沉淀的溶解度增大,D,向,AgCl,沉淀中加入,NaCl,固体，,AgCl,沉淀的溶解度不变,答案,C,解析,难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止，但溶解和生成速率相等；没有绝对不溶的物质；温度越高，一般物质的溶解度越大；向,AgCl,沉淀中加入,NaCl,固体，使溶解平衡左移，,AgCl,的溶解度减小。,3,已知,25,时，,CaSO,4,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向,100 mL,该条件下的,CaSO,4,饱和溶液中加入,400 mL 0.01 mol,L,1,Na,2,SO,4,溶液，下列叙述正确的是,(,),A,溶液中析出,CaSO,4,固体沉淀，最终溶液中,c,(SO,4,2,),比原来的大,B,溶液中无沉淀析出，溶液中,c,(Ca,2,),、,c,(SO,4,2,),都变小,C,溶液中析出,CaSO,4,固体沉淀，溶液中,c,(Ca,2,),、,c,(SO,4,2,),都变小,D,溶液中无沉淀析出，但最终溶液中,c,(SO,4,2,),比原来的大,答案,D,4,工业上制取纯净的,CuCl,2,2H,2,O,的主要过程是：,将粗氧化铜,(,含少量,Fe),溶解于稀盐酸中，加热、过滤，调节滤液的,pH,为,3,；,对,所得滤液按下列步骤进行操作：,已知,Cu,2,、,Fe,2,在,pH,为,4,5,时不水解，而,Fe,3,却几乎完全水解而沉淀。请回答下列问题：,(1)X,是什么物质？,_,。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,_,_,。,答案,(1)Cl,2,Cl,2,2Fe,2,=2Fe,3,2Cl,(2),调节溶液酸性，使,pH,为,4,5,，且不引进新杂质,CuO,或,Cu(OH),2,(3),通入,HCl,气体,(,或加入盐酸,),，并不断搅拌且不能蒸干,5,钡,(Ba),和锶,(Sr),及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，,BaSO,4,和,SrSO,4,都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将,BaSO,4,和,SrSO,4,转化成难溶弱酸盐。,(1),将,SrSO,4,转化成,SrCO,3,的离子方程式为,_,_,，,该反应的平衡常数表达式为,_,_,；,该反应能发生的原因是,_,_,。,(,用沉淀溶解平衡的有关理论解释,),(2),对于上述反应，实验证明增大,CO,3,2,的浓度或降低温度都有利于提高,SrSO,4,的转化率。判断在下列两种情况下，平衡常数,K,的变化情况,(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不变,”),：,升高温度，平衡常数,K,将,_,；,增大,CO,3,2,的浓度，平衡常数,K,将,_,。,(3),已知，,SrSO,4,和,SrCO,3,在酸中的溶解性与,BaSO,4,和,BaCO,3,类似，设计实验证明上述过程中,SrSO,4,是否完全转化成,SrCO,3,。实验所用的试剂为,_,；实验现象及其相应结论为,_,_,。,(2),降低温度有利于提高,SrSO,4,的转化率，说明降温平衡向正反应方向移动，因此升高温度，平衡向逆反应方向移动，故平衡常数,K,减小。,平衡常数只与温度有关，增大,CO,3,2,的浓度，平衡常数不变。,(3),根据提供的信息，可以推断,SrSO,4,难溶于盐酸，而,SrCO,3,可溶于盐酸，因此向溶液中加入盐酸，若沉淀全部溶解，则,SrSO,4,完全转化成,SrCO,3,，若沉淀没有全部溶解，则,SrSO,4,没有完全转化成,SrCO,3,，需要注意的是，不能选择稀硫酸，因为,SrCO,3,与稀硫酸反应生成,SrSO,4,。,再见,