人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡教学演示课件ppt
展开1.知道难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,认识沉淀反应的限度。2.知道溶度积常数的含义及影响因素,会利用溶度积和离子积的相对大小判断难溶电解质的溶解或沉淀情况。3.能利用沉淀溶解平衡的移动原理描述沉淀的生成、溶解与转化。
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡1.沉淀反应的限度。(1)物质的溶解性与溶解度(20 ℃)的关系:
(2)化学上通常认为:溶液中进行的生成沉淀的离子反应,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5 ml·L-1时,沉淀反应就进行完全了。
2.沉淀溶解平衡。(1)在一定温度下,当溶解速率和沉淀速率相等时,即达到沉淀溶解平衡。和其他平衡一样,沉淀溶解平衡也是动态平衡,从而证明了离子间的沉淀反应不能完全进行到底。(2)AgCl的沉淀溶解平衡可表示为AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)。3.溶度积常数。(1)简称溶度积,用符号Ksp表示。以Ag2S为例,写出溶度积常数的表达式: Ksp=c2(Ag+)·c(S2-) 。(2)Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。Ksp与难溶电解质的性质和温度有关。
4.离子积。(1)用符号Q表示。对同一难溶电解质而言,离子积的表达式与溶度积相同。(2)根据某温度下任意时刻的Q和Ksp的相对大小可以判断能否生成难溶电解质沉淀:
【自主思考】 难溶电解质的沉淀溶解平衡式和电离方程式有何区别?提示:电离方程式中根据电解质电离程度的差别使用“══”或“ ”,强电解质用“══”,弱电解质用“ ”;难溶电解质的沉淀溶解平衡式都使用“ ”,且在难溶电解质的化学式后面加注“(s)”,在离子符号的后面加注“(aq)”。
二、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的生成。利用生成沉淀可达到分离或除去某些离子的目的。常用的方法有调节pH法和加沉淀剂法。(1)调节pH法。例如除去氯化铵固体中的杂质氯化铁:将固体溶于水,向溶液中加入氨水调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。反应的离子方程式为Fe3++3NH3·H2O══Fe(OH)3↓+3 。 (2)加沉淀剂法。例如:以Na2S作沉淀剂,可除去工业废水中的Cu2+、Hg2+等离子,生成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去。反应的离子方程式为Cu2++S2-══CuS↓, Hg2++S2-══HgS↓。
2.沉淀的溶解。根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,设法移去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。写出用盐酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2、Mg(OH)2等难溶电解质的化学方程式:CaCO3+2HCl══CaCl2+H2O+CO2↑,FeS+2HCl══ FeCl2+H2S↑,Al(OH)3+3HCl══AlCl3+3H2O,Cu(OH)2+2HCl══CuCl2+ 2H2O,Mg(OH)2+2HCl══MgCl2+2H2O。
3.沉淀的转化。(1)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。两种沉淀的溶解度差别越大,转化越容易。(2)应用。①锅炉除水垢。先用Na2CO3溶液处理水垢,使难溶于盐酸的CaSO4转化为疏松且易溶于盐酸的CaCO3,再用盐酸溶解。有关反应的离子方程式为CaSO4(s)+ (aq)══CaCO3(s)+ (aq), CaCO3+2H+══Ca2++H2O+ CO2↑。②自然界中矿物的转化。CuSO4溶液遇闪锌矿(ZnS)转化为铜蓝(CuS ),转化反应的离子方程式为Cu2+(aq)+ZnS(s)══CuS(s)+Zn2+(aq) 。
【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,溶液中溶质的离子浓度一定相等,且保持不变。( )(2)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。( )(3)室温下,AgCl在水中的溶解度大于在食盐水中的溶解度。( )(4)常温下,向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小。( )
(6)在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。( )(7)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度 。( )
2.常温下,溶液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0。(1)AgCl的溶度积常数的表达式为 。 (2)分析外界条件改变对上述沉淀溶解平衡的影响,完成表格:
Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)
通过离子反应生成难溶电解质,或者直接将难溶电解质加入一定量水中,在一定温度下,都可以建立沉淀溶解平衡。跟其他平衡类似,当外界条件发生改变时,沉淀溶解平衡也会发生移动。1.常温下,用离子反应生成AgCl沉淀,跟直接将AgCl加入水中,得到的两个AgCl沉淀溶解平衡体系中的离子浓度是否一定相同?提示:不一定。如果发生离子反应的溶液中初始n(Ag+)=n(Cl-),则两个AgCl沉淀溶解平衡体系中的离子浓度相同。
2.在AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡体系中加入 AgCl(s),平衡是否会发生移动?提示:改变平衡体系中的固体的量,平衡不移动。
难溶电解质本身的性质,决定了难溶电解质的溶解能力。Ksp可以定量地反映出难溶电解质的溶解能力。影响难溶电解质沉淀溶解平衡的主要因素有:(1)加水稀释。保持温度不变,向平衡体系中加入少量水,平衡向沉淀溶解的方向移动,最终达到与原来同样的平衡状态;若向平衡体系中加入大量的水,最终难溶电解质完全溶解,形成不饱和溶液,平衡体系被破坏。(2)改变温度。大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向沉淀溶解的方向移动,Ksp变大。
(3)保持温度不变,向平衡体系中加入难溶电解质溶解产生的离子,平衡向生成沉淀的方向移动,难溶电解质的溶解程度减小,但是其Ksp不变。(4)向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应的离子(生成更难溶或更难电离的物质或生成气体)时,平衡向沉淀溶解的方向移动。思考洗涤BaSO4沉淀表面的可溶性杂质时,为什么最好选用稀硫酸洗涤?提示:用稀硫酸洗涤,增大c( ),使沉淀溶解平衡向沉淀的方向移动,减少BaSO4沉淀的损失。
【例题1】 一定温度下,将足量的AgCl分别加入下列物质中,AgCl的溶解程度由大到小的排列顺序是( )。①20 mL 0.01 ml·L-1 KCl溶液②30 mL 0.02 ml·L-1 CaCl2溶液③40 mL 0.03 ml·L-1 HCl溶液④10 mL蒸馏水⑤50 mL 0.05 ml·L-1 AgNO3溶液A.①>②>③>④>⑤B.④>①>③>②>⑤C.⑤>④>②>①>③D.④>③>⑤>②>①
答案:B解析:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),由于c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp,溶液中c(Cl-)或c(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解程度就越小。AgCl的溶解程度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液体积无关。①c(Cl-) =0.01 ml·L-1;②c(Cl-)=0.04 ml·L-1;③c(Cl-)=0.03 ml·L-1;④c(Ag+)=c(Cl-) =0;⑤c(Ag+)=0.05 ml·L-1。Ag+或Cl-浓度由小到大的排列顺序为④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解程度由大到小的排列顺序为④>①>③>②>⑤。
方法技巧 增大难溶电解质溶解程度的因素(1)加水稀释,能增大难溶电解质的溶解量,但温度不变,难溶电解质的溶解度不变。(2)对大多数难溶电解质,加热可促进其溶解。有些物质的溶解度随温度升高而降低,升高温度,其溶解度降低,例如熟石灰。(3)若加入物质能降低平衡体系中的某种离子的浓度,则使平衡向溶解的方向移动,增大难溶电解质的溶解程度。
【变式训练1】 (双选)石灰乳中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)。加入等物质的量浓度、等体积的下列溶液,可使Ca(OH)2(s)增多的是( )。A.Na2CO3溶液B.KCl溶液C.NaOH溶液D.CaCl2溶液答案:CD解析:加入试剂后,若能使Ca(OH)2的沉淀溶解平衡向沉淀的方向(向左)移动,就会使Ca(OH)2(s)的量增多。A项,发生反应 +Ca2+══CaCO3↓,使c(Ca2+)减小,平衡向右移动;B项,相当于加水稀释,平衡向右移动;C项,增大c(OH-),平衡向左移动;D项,增大c(Ca2+),平衡向左移动。
与水的电离平衡相似,难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,其平衡常数与水的离子积KW类似,称作溶度积常数,简称溶度积,符号Ksp。Ksp是表征难溶电解质的溶解能力的一种量度。1.书写化学平衡常数表达式时,对固体或纯液体有何要求?提示:固体或纯液体的浓度通常视为常数,一般不写入表达式中。2.对于任意难溶电解质AmBn,如何书写Ksp的表达式?提示:Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
1.影响的因素(1)决定因素:难溶电解质本身的性质。(2)外界因素:Ksp只受温度影响。对于大多数难溶电解质,温度升高,Ksp增大。
2.溶度积与离子积的关系通过比较溶度积Ksp与离子积Q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>Ksp,溶液中有沉淀析出,直至达到新的平衡状态。(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。(3)Q
【例题2】 某温度下,用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+两种金属阳离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c(S2-)与lg c(M2+)的关系如图所示。下列说法不正确的是( )。A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)B.该温度下,Ksp(CuS)约为1×10-35C.向100 mL Zn2+、Cu2+浓度均为1×10-5 ml·L-1的混合溶液中逐滴加入1×10-4 ml·L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀D.向Cu2+浓度为1×10-5 ml·L-1的工业废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出
答案:A解析:在Na2S溶液中,存在c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],A项错误;该温度下,CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq), Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-25×1×10-10=1×10-35,B项正确;依据题图可知,CuS的Ksp较小,当c(S2-)相同时,Cu2+先沉淀,C项正确;由于该温度下,Ksp(CuS)
易错点拨 比较物质的溶解度大小时,若物质的类型相同且化学式中阴、阳离子的个数比相同,溶度积越小,其溶解度也越小。如果不同,则不能直接利用溶度积的大小来比较其溶解性,需转化为溶解度进行比较,否则可能推断错误。
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