難溶電解質(zhì)的解離平衡
ID:69469 2021-11-28 1 12.00元 52頁 1.15 MB
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[目標]:1.知識與技能:1.理解難溶電解質(zhì)的溶解平衡。2.溶度積和溶度積規(guī)則.3.利用平衡移動原理分析沉淀的生成、溶解、轉(zhuǎn)化。2.過程與方法:通過對沉淀溶解平衡等存在的證明及移動的分析,形成微粒觀、平衡觀和守恒觀;利用沉淀溶解平衡原理,解釋生活中有關(guān)的現(xiàn)象,并能解決有關(guān)的現(xiàn)象,并能解決一些有關(guān)溶解平衡的簡單問題[重點]:溶度積和利用平衡移動原理分析沉淀的生成、溶解、轉(zhuǎn)化[難點]:溶度積。第二節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡 難溶電解質(zhì)的溶解平衡0新課導(dǎo)入1沉淀反應(yīng)2沉淀應(yīng)用3溶度積 0新課導(dǎo)入 新課導(dǎo)入1在飽和NaCl溶液中加入濃鹽酸有何現(xiàn)象? 新課導(dǎo)入2在飽和NaCl溶液中加入濃鹽酸現(xiàn)象:解釋:在NaCl的飽和溶液中,存在溶解平衡NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)NaCl飽和溶液中有固體析出可溶的電解質(zhì)溶液中存在溶解平衡,難溶的電解質(zhì)在水中是否也存在溶解平衡呢?加濃鹽酸會使c(Cl-)增加,平衡向左移動,因而有NaCl晶體析出.實驗探究 1沉淀反應(yīng) 難溶的電解質(zhì)在水中是否也存在溶解平衡呢?Ag+和Cl-的反應(yīng)能進行到底嗎?思考并完成下列問題:1.談?wù)剬Σ糠炙?、堿和鹽的溶解度表中“溶”與”不溶“的理解。2.根據(jù)對溶解度及反應(yīng)限度、化學(xué)平衡原理的認識,說明生成沉淀的離子反應(yīng)是否能真正進行到底。可溶性電解質(zhì)的溶解存在溶解平衡實驗探究1.1問反應(yīng)能否進行到底 向盛有2mL0.1mol/LAgNO3溶液的試管中加入2mL0.1mol/LNaCl溶液。說明溶液中依然有Ag+、Cl-存在1.恰好反應(yīng)沒有?如何證明Ag+已完全反應(yīng)?2.溶液中是否還含有Ag+和Cl-?取上層清液,滴加KI溶液,有何現(xiàn)象?說明了什么?沉淀是難溶物,但不是絕對不溶,只不過溶解度很小,難溶物在水中存在溶解平衡。Ag+和Cl-的反應(yīng)真能進行到底嗎?問題討論:繼續(xù)試驗:現(xiàn)象:有黃色沉淀生產(chǎn)結(jié)論:實驗:1.2實驗探究反應(yīng)能否進行到底? 一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)(25℃時)化學(xué)式Ksp化學(xué)式KspAgCl1.56×10-10Cu2S2×10-47AgBr7.7×10-13CuCl1.02×10-6AgI1.5×10-16Fe(OH)21.64×10-14Ag2S6.3×10-50Fe(OH)31.1×10-36BaCO38.1×10-9HgS4×10-53BaSO41.08×10-10Li2CO31.7×10-3CaCO38.7×10-9MgCO32.6×10-5CaF23.95×10-11Mg(OH)21.2×10-11CaSO41.96×10-4PbSO41.06×10-8CuS8.5×10-45ZnS1.2×10-231.3溶度積常數(shù) 以上兩種物質(zhì)在溶解性表中都屬于不溶物。1.4物質(zhì)溶解性表 定義:在一定溫度下,某固態(tài)物質(zhì)在100克溶劑里達到飽和狀態(tài)時所溶解的質(zhì)量。叫做這種物質(zhì)在這種溶劑里的溶解度。注意:條件:一定溫度。標準:100克溶劑狀態(tài):飽和狀態(tài)單位:克任何物質(zhì)的溶解是有條件的,在一定的條件下某物質(zhì)的溶解量也是有限的,不存在無限可溶解的物質(zhì)。1.5固體物質(zhì)的溶解度 習(xí)慣上,將溶解度小于0.01克的電解質(zhì)稱為難溶電解質(zhì)。難溶電解質(zhì)的溶解度盡管很小,但不會等于0,沒有絕對不溶的物質(zhì)。難溶微溶可溶易溶0.01110(Sg/100g水)化學(xué)上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于10-5mol/L時,沉淀達到完全。化學(xué)上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol·L-1時,沉淀就達完全。1.6物質(zhì)溶解性 Ag+Cl-一定T時:在水分子作用下AgCl(s)當v(溶解)=v(沉淀)時,得到飽和AgCl溶液,建立溶解平衡溶解AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀注意寫法1.7AgCl溶解平衡的建立 用文字描述生成AgCl反應(yīng)達到沉淀溶解平衡的過程,并根據(jù)過程中各反應(yīng)粒子的變化情況(如變大、最大)填表c(Ag+)c(Cl-)m(AgCl)反應(yīng)初始達到溶解平衡前達到溶解平衡時最大最大最小不變不變不變v0tv(溶解)v(沉淀)v(溶解)=v(沉淀)溶解AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀AgCl溶于水的過程:1.7AgCl溶解平衡的建立變小變小變大 (1)逆:(2)等:(3)動:(4)定:(5)變:沉淀溶解平衡是可逆的v(溶解)=v(沉淀)動態(tài)平衡v(溶解)=v(沉淀)>0達到平衡時,溶液中各離子濃度保持不變當外界條件改變,溶解平衡將發(fā)生移動,達到新的平衡.1.8沉淀溶解平衡的特征 加入物質(zhì)c(Ag+)c(Cl-)平衡移動方向AgCl的質(zhì)量AgNO3NaClNH3·H2O少量H2OAgClKI增大減小向左增大增大增大增大不變不變減小不變不變減小減小減小向左向右向右減小不移動增大增大向右減小在飽和氯化銀中加入下列物質(zhì)AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)1.9沉淀溶解平衡移動 注意事項:1.對象:飽和溶液定溫時,c(離子)不變飽和溶液的c,w,PH為定值2.與電離平衡不同:電離平衡:已溶解的溶質(zhì)在溶液中,弱電解質(zhì)分子與離子間的轉(zhuǎn)化達平衡狀態(tài)溶解平衡:未溶解的溶質(zhì)與已溶解的溶質(zhì)之間形成的沉淀與溶解的平衡狀態(tài)一定條件下,難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時,當沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等時,形成飽和溶液,固體量和溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)。又叫沉淀溶解平衡。1定義1.10難溶電解質(zhì)的溶解平衡 (1)內(nèi)因:電解質(zhì)本身的性質(zhì)(2)外因:①濃度:加水稀釋,平衡向溶解方向移動;②溫度:升溫,多數(shù)平衡向溶解方向移動。但Ca(OH)2的溶解平衡,升高溫度,平衡向沉淀方向移動;③同離子效應(yīng):加入與難溶電解質(zhì)相同的離子,平衡向沉淀方向移動;④化學(xué)反應(yīng):加入與體系中某些離子能反應(yīng)的物質(zhì)時,平衡向溶解方向移動MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)沉淀溶解1.11影響沉淀溶解平衡的因素 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)注意事項:①可逆號②標“s”、“aq”④物質(zhì)的電離方程式和沉淀溶解平衡方程式不同對比電離方程式:CaCO3Ca2++CO32-AgClAg++Cl-Cu(OH)2Cu2++2OH-Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)③易溶電解質(zhì)也存在溶解平衡如:飽和NaCl溶液書寫沉淀溶解平衡方程式:AgClCaCO3Cu(OH)21.12沉淀溶解平衡表達式 1.下列說法中正確的是()A.物質(zhì)的溶解性為難溶,則該物質(zhì)不溶于水B.不溶于水的物質(zhì)溶解度為0C.絕對不溶解的物質(zhì)是不存在的D.某離子被沉淀完全是指該離子在溶液中的濃度為0 2沉淀反應(yīng)的應(yīng)用 2.1沉淀的生成(1)應(yīng)用:生成難溶電解質(zhì)的沉淀,是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保工程和科學(xué)研究中除雜或提純物質(zhì)的重要方法之一。 (2)生成沉淀的方法①調(diào)pH值如:工業(yè)原料NH4Cl中混有FeCl3,使其溶解于水,再加氨水調(diào)pH值至7~8,可使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。Fe3++3NH3?H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+如:沉淀Cu2+、Hg2+等,以Na2S、H2S做沉淀劑Cu2++S2-=CuS↓Hg2++S2-=HgS↓②加沉淀劑 (1)原理:不斷移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子,使平衡向沉淀溶解的方向移動,就達到使沉淀溶解的目的。HCO3-H+加入H+H2CO3H2O+CO22.2沉淀的溶解例:CaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq) (2)思考若使氫氧化鎂沉淀溶解,有哪些方法?Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)溶解沉淀氫氧化鎂沉淀溶解平衡的表達式 試管編號①②③滴加試劑現(xiàn)象固體無明顯溶解現(xiàn)象,滴加酚酞后呈淺紅色迅速溶解逐漸溶解Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMg(OH)2+2NH4Cl=MgCl2+2NH3·H2O(3)實驗2mL蒸餾水2mL鹽酸3mL飽和NH4Cl溶液Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)溶解沉淀滴加酚酞分別向氫氧化鎂沉淀中加入蒸餾水、酸、鹽,觀察并記錄現(xiàn)象。 a.酸溶解法:強酸是常用的溶解難溶電解質(zhì)的試劑。如可溶解難溶氫氧化物(如Al(OH)3)、難溶碳酸鹽(如CaCO3)、某些難溶硫化物(如FeS)等。b.鹽溶解法:某些鹽溶液也可用來溶解沉淀。(如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液中)d.氧化還原法:如CuS、HgS等可溶于硝酸中(4)方法c.生成配合物法:如Cu(OH)2可溶于NH3.H2O溶液中,AgCl也可溶于NH3.H2O溶液中。 AgClAgIAg2SKINa2S從實驗中可以得到什么結(jié)論?物質(zhì)溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16沉淀可以從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化,兩者差別越大,轉(zhuǎn)化越容易。Ag++Cl-=AgCl↓AgCl+I-=AgI+Cl-2AgI+S2-=Ag2S+2I-生成白色沉淀白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色黃色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?.3沉淀的轉(zhuǎn)化 AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)+KI=I-+K+AgI(s)2AgI(s)?2Ag+(aq)+2I-(aq)Na2S=S2-+2Na++Ag2S(s)AgCl(s)+I-AgI(s)+Cl-2AgI(s)+S2-Ag2S(s)+2I-沉淀的轉(zhuǎn)化示意圖2.3沉淀的轉(zhuǎn)化 [討論]:從實驗中可以得到什么結(jié)論?實驗結(jié)論:沉淀可以從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化,兩者差別越大,轉(zhuǎn)化越容易。沉淀一般從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化。物質(zhì)溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-162.3沉淀的轉(zhuǎn)化 3Mg(OH)2(s)3Mg2+(aq)+6OH-(aq)+2Fe3+生成白色沉淀白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色紅褐色沉淀析出,溶液變無色向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液靜置2.3沉淀的轉(zhuǎn)化紅褐色沉淀 沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡移動。一般溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用沉淀的轉(zhuǎn)化在科研和生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價值。2.3沉淀的轉(zhuǎn)化 水垢成分CaCO3Mg(OH)2CaSO4用飽和Na2CO3溶液浸泡數(shù)天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2用鹽酸除去水垢化學(xué)法除鍋爐水垢的流程圖CaSO4(s)SO42-(aq)+Ca2+(aq)+CO32-CaCO3沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用寫出除去水垢過程中發(fā)生的所有離子方程式CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O 各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液,并向深部滲透,遇到深層閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS),便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(CuS)。ZnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀的總反應(yīng):ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)自然界也發(fā)生著溶解度小的礦物轉(zhuǎn)化為溶解度更小的礦物的現(xiàn)象。一些自然現(xiàn)象的解釋沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 CaCO3Ca2++CO32-2HCO3-+H2O+CO2當我們外出旅游,沉醉于秀美的湖光山色時,一定會驚嘆大自然的鬼斧神工。石灰石巖層在經(jīng)歷了數(shù)萬年的歲月侵蝕之后,會形成各種奇形異狀的溶洞。你知道它是如何形成的嗎?一些自然現(xiàn)象的解釋沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 +F-羥基磷灰石氟磷灰石難溶物溶解度(25℃)Ca5(PO4)3(OH)1.5×10-10gCa5(PO4)3F9.5×10-11g齲齒的形成沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 ①牙齒表面由一層硬的組成為Ca5(PO4)3OH的難溶物質(zhì)保護著,它在唾液中存在下列平衡:進食后,細菌和酶作用于食物,產(chǎn)生有機酸,這時牙齒就會受到腐蝕,其原因是:。Ca5(PO4)3OH(S)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)發(fā)酵生成的有機酸能中和OH-,使平衡向脫礦方向移動,加速腐蝕牙齒齲齒的形成原因及防治方法沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 ②已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小,牙膏里的氟離子會與Ca5(PO4)3OH反應(yīng)。請用離子方程式表示使用含氟牙膏防止齲齒的原因5Ca2++3PO43-+F-=Ca5(PO4)3FCa5(PO4)3OH(S)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)齲齒的形成原因及防治方法沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 為什么醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”,而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”?BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為:BaSO4Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10s=2.4×10-4BaCO3Ba2++CO32-Ksp=5.1×10-9s=2.2×10-3由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(pH=0.9~1.5),如果服下BaCO3,胃酸會與CO32-反應(yīng)生成CO2和水,使CO32-濃度降低,使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動,使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。BaCO3Ba2++CO32-+H+CO2↑+H2OBaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 3溶度積常數(shù)(Ksp) 3.1.1定義:在一定溫度下,難溶電解質(zhì)在溶液中達到沉淀溶解平衡時。其離子濃度冪的乘積為一個常數(shù),稱之為溶度積常數(shù),簡稱溶度積,用Ksp表示。3.1溶度積常數(shù)(Ksp)注意:書寫溶度積表達式時不考慮固體的濃度3.1.2表達式:AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)則Ksp(AnBm)=Cn(Am+)·Cm(Bn-) 3.1.3溶度積與離子積的關(guān)系通過比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積——離子積Qc的相對大小,可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解:Qc>Ksp,溶液過飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達到新的平衡。Qc=Ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。QcQCKsp<溶液過飽和,有沉淀析出溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)溶液未飽和,可繼續(xù)溶解該難溶電解質(zhì)溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積—離子積QC3.2溶度積規(guī)則溶液過飽和,有沉淀生成處于沉淀溶解平衡溶液不飽和,若加入固體將溶解 1.一定的溫度下,相同類型的難溶的Ksp越小,溶解度越小,越難溶解。2.不同類型的物質(zhì),Ksp差距不大時不能直接作為比較依據(jù)。Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力.3.3溶度積Ksp的物理意義 3.3溶度積Ksp的物理意義寫出下列難溶物的溶度積表達式難溶物Ksp表達式AgClKsp=C(Ag+)C(Cl-)AgBrKsp=C(Ag+)C(Br-)AgIKsp=C(Ag+)C(I-)Mg(OH)2Ksp=C(Mg2+)C2(OH-)Cu(OH)2Ksp=C(Cu2+)C2(OH-)Ksp值(25℃)溶解度(g)1.8×10-101.8×10-45.0×10-138.4×10-68.3×10-172.1×10-75.6×10-126.5×10-32.2×10-201.7×10-5 練習(xí)1:25℃時,Ksp(AgBr)=?5.0×10-10,求AgBr的飽和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。練習(xí)2:25℃時,Ksp?[Mg(OH)2]=?1.8×10-11,求Mg(OH)2的飽和溶液中的C(Mg2+)和c(OH-)C(Mg2+)=1.65×10-4,c(OH-)=3.3×10-4c(Ag+)=c(Br-)=2.2×10-53.4利用溶度積計算 例:25℃時,在1.00?L?0.03?mol/L?AgNO3溶液中加入0.50?L?0.06?mol/L的CaCl2溶液,能否生成AgCl沉淀?已知:AgCl的Ksp=1.8×10-10c(Ag+)=(0.03?mol/L×1.00?L)÷(1.00?L+0.50?L)=0.020?mol/Lc(Cl-)=(0.06?mol/L×2×0.50?L)÷(1.00?L+0.50?L)=0.040?mol/LQc=c(Ag+)·c(Cl-)=0.020?mol/L×0.040?mol/L=8.0×10-4由于Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀生成。3.4利用溶度積計算 練習(xí):將5mL1×10-5mol/L的AgNO3溶液和15mL4×10-5mol/L的K2CrO4溶液混和時,有無磚紅色Ag2CrO4沉淀生成?已知Ag2CrO4的Ksp=9×10-12c(Ag+)=2.5×10-6mol/Lc(CrO42-)=3×10-5mol/LQc=c(Ag+)2·c(CrO42-)=(2.5×10-6mol/L)2×3×10-5mol/L=1.9×10-16由于Qc
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