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1、第三章 水溶液中的离子平衡,第四节 难溶电解质的溶解平衡 (第一课时),人教版选修4 化学反应原理,难溶电解质的溶解平衡,高二化学组,在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸,现象:,解释: 在NaCl的饱和溶液中,存在溶解平衡 NaCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq)加浓盐酸会使c(Cl- )增加,平衡向左移动,因而有 NaCl晶体析出.,NaCl饱和溶液中有固体析出,结论: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?,探究:Ag和Cl的反应能进行到底吗?,【实验】向盛有2 mL 0.1mol/LAgNO3溶液的试管中加入2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液
2、。,1、问题讨论:,有黄色沉淀生成,说明溶液中依然有Ag+、Cl-存在,即Ag和Cl的反应不能进行到底。,(1)、恰好反应没有?(2)、溶液中还含有Ag+和Cl-?,【继续试验】取上层清液,滴加KI溶液, 有何现象?说明了什么?,资料:化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5 mol/L时,沉淀达到完全。,结论:沉淀是难溶物,但不是绝对不溶,只不过溶解 度很小,难溶物在水中存在溶解平衡。,AgCl溶解平衡的建立,当v(溶解) v(沉淀)时, 得到饱和AgCl溶液,建立溶解平衡,注意写法,在一定条件下,难溶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
3、态。(也叫沉淀溶解平衡),二、溶解平衡的特征:,逆、等、动、定、变,一、溶解平衡的概念:,平衡的共性,v(溶解) v(沉淀),三、影响难溶电解质溶解平衡的因素:,a、绝对不溶的电解质是没有的。b、同是难溶电解质,溶解度差别也很大。c、易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可 存在溶解平衡。,内因:电解质本身的性质,外因:,a、浓度:加水,平衡向溶解方向移动。,b、温度:升温,多数平衡向溶解方向移动。,练:书写碘化银、氢氧化镁溶解平衡的表达式,特例:Ca(OH)2,1、生成沉淀的方法, 调pH值法,如:工业原料氯化铵中混有氯化铁,使其溶解于水,再加氨水调 pH值至78,可使Fe3+转变为Fe(OH)
4、3沉淀而除去。,Fe3 + 3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4, 加沉淀剂法 如:沉淀Cu2+、Hg2+等,以Na2S、H2S做沉淀剂,Cu2+S2= CuS Hg2+S2= HgS,四、沉淀反应的应用,2. 溶解沉淀的方法原理: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,就达到使沉淀溶解的目的。例:CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq),HCO3-,+H+,+H+,H2CO3,H2O + CO2,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。除酸外,某些盐溶液也可用来溶解沉淀。,思考:写出氢氧化镁沉淀溶解平衡
5、的表达式.,1、若使氢氧化镁沉淀溶解,可以采取什么方法?所依据的原理是什么?2、现提供以下试剂,请你设计可行的实验方案。蒸馏水、盐酸、饱和NH4Cl溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、Na2CO3溶液、 FeCl3溶液。,Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),讨论,根据勒夏特列原理,使沉淀溶解平衡向溶解方向移动,固体无明显溶解现象,溶液变浅红,迅速溶解,逐渐溶解,Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O,Mg(OH)2 + 2NH4Cl MgCl2 + 2NH3H2O,完成实验,记录现象,写出反应的化学方程式。,有红褐色沉淀生成,说明溶解,实验方案:分别向氢氧化镁沉
6、淀中加入蒸馏水、酸、 盐,根据实验现象,得出结论。,在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡: Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq),加入盐酸时,H中和OH,使c(OH)减小,平衡右移,从而使Mg(OH)2溶解。,加入NH4Cl时,NH4与OH结合,生成弱电解质NH3H2O(它在水中比Mg(OH)2更难电离出OH-),使c(OH)减小,平衡右移,从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。,【思考与交流】: 应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应,并试从中找出使沉淀溶解的规律。,【解释】,思考:白色的氢氧化镁沉淀加入氯化铁溶液后,为什么会有红褐色沉淀生成?,Mg(OH)2
7、(s) Mg2(aq)+2OH(aq),,3、沉淀转化的方法,【实验3-4】,有白色沉淀析出,白色沉淀转化为黄色,黄色沉淀转化为黑色,AgCl,AgI,Ag2S,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】,AgCl,AgI,Ag2S,Mg(OH)2,Fe(OH)3,讨论:从实验中可以得到什么结论?,实验说明:沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化,两者差别越大,转化越容易。沉淀一般从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,沉淀的转化示意图,KI = I- + K+,+,AgI(
8、s),s(AgCl)=1.510-4g,s(AgI)=3.710-7g,s(Ag2S)=1.310-16g,沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,思考与交流,1.根据你所观察到的现象,写出所发生的反应。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,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。,AgCl+I-=AgI+Cl-,2AgI+S2-=Ag2S+2I-,3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe(OH)3+3Mg2+,转化不会发生,沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解
9、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。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。,CaSO4 SO42 + Ca2,+CO32,CaCO3,应用1:锅炉除水垢:锅炉的水垢中含有CaSO4 ,可先用Na2CO3溶液处理,使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。,化学法除锅炉水垢的流程图,CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O,水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4,用饱和Na2CO3溶液浸泡数天,疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2,写出除去水垢过程中发生的所有
10、离子方程式,用盐酸或饱氯化铵液,除去水垢,应用2:一些自然现象的解释,CaCO3 Ca2+ + CO32-,2HCO3-,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)。,ZnS沉淀转化为CuS沉淀,(1).在1试管中加入ZnSO4溶液,再滴入Na2S溶液,观察现象。(2).静置后倾去上层清液,蒸馏水洗涤沉淀2-3次。(3).向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液,观察现象。,实验现象:有白色沉淀出现,白色沉淀转化成为黑色沉淀。,为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀?,ZnS沉淀转化为
11、CuS沉淀的总反应:,ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+,ZnS与CuS是同类难溶物,CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。,应用3:为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”,而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?,由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.91.5),如果服下BaCO3,胃酸会与CO32反应生成CO2和水,使CO32浓度降低,使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动,使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。,所以,不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。,而SO42不与H结合生成硫酸,胃酸中的H对BaSO4的溶解平衡没有影响,Ba2浓度保持在安全浓
12、度标准下,所以用BaSO4 作“钡餐”。,思考: 如果误食可溶性钡盐,造成钡中毒,应尽快用5.0的Na2SO4溶液给患者洗胃,为什么?能用Na2CO3溶液吗?,【小结】:沉淀的生成、溶解、转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程,其基本依据主要有: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。加入相同离子,平衡向沉淀方向移动。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。,五、溶度积KSP,对于溶解平衡:MmAn(s) mMn+(aq) + nAm-(aq)有:KSP=c(Mn+)mc(Am-)n在一定温度下, KSP是一个常数。2、溶
13、液中有关离子浓度幂的乘积离子积QC(任意时刻溶液中离子浓度幂的乘积)。,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,1、溶度积(Ksp):难溶电解质的溶解平衡中,离子浓度幂的乘积。,例1:在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中,加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl Ksp=1.810-10) ( ) A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀 C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl,A,c(Cl-)=(O.O10.1) 0.101=9.910-3mol/L,c(Ag+)=(O.O10.001) 0
14、.101=9.910-5mol/L,QC =9.910-39.910-5=9.810-7KSP,例2: 在1L含1.010-3molL-1 的SO42-溶液中,注入0.01mol BaCl2溶液(假设溶液体积不变)能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)= 1.110-10 mol2L-2,解:c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后,Ba2+过量,剩余的即Ba2+=0.01-0.001=0.009mol/L. SO42-=Ksp/Ba2+= 1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L) 因为,剩余的即SO42
15、-=1.210-8mol/L1.010-5mol/L 所以, SO42-已沉淀完全,即有效除去了SO42-。,注意:当剩余离子即平衡离子浓度10-5mol/L时,认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。,例3(08广东):已知Ag2SO4的Ksp为2.010-5,将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和,该过程中Ag+和SO42-浓度随时间变化关系如图1(饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034mol/L)。若t1时刻在上述体系中加入100mL 0.020mol/L Na2SO4溶液,下列示意图中,能正确表示t1时刻后Ag+和SO42-浓度随时间变化关系的是( ),图1,B,原溶液中: c(SO42-)=c(Ag+) 2=0.034mol/L2=0.017mol/L加入Na2SO4后: c(Ag+)=0.034mol/L2=0.017mol/L c(SO42-)=(0.017mol/L+0.020mol/L) 2=0.0185mol/L。,例4:若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 molL, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?( Ksp (Fe(OH)3)= 410-39Ksp (Mg(OH)2)= 1.810-11),