2018年高中化学第3章物质在水溶液中的行为3.3沉淀溶解平衡课件14鲁科版选修4.ppt

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1、肾结石做的金字塔,伦敦生化学展上展出的肾结石图片,肾结石的病因,大如拳头的肾结石,肾结石的主要成分： 难溶的CaC2O4和Ca3 (PO4)2,沉淀溶解平衡,第一课时,你这节课的学习目标：,1. 了解难溶电解质在水溶液中的溶解情况；,3. 能运用平衡移动原理分析、解决沉淀的溶解和生成问题,2. 正确理解和掌握溶度积Ksp的概念和计算,一定温度下，固体物质的溶解度s(g),难溶 不溶,你还记得吗？,实验探究,如何设计实验验证难溶电解质CaCO3在水中存在着部分溶解？,合作探究,在上层清液中滴加CaCl2溶液后，有白色沉淀产生,实验现象：,结论解释：,CaCO3溶液,滴加几滴 CaCl2溶液,Ca

2、CO3,结论：难溶电解质也有部分溶解，存在溶解平衡,CaCO3溶解平衡的建立,一定T 时:,溶解 CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32-(aq) 沉淀,水分子作用下,难溶电解质溶解与沉淀过程,沉淀溶解平衡,一定温度下，沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，固体量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。,逆、等、动、定、变,1. 概念：,2. 表达式：,3. 特征：,平衡的共性,1. 下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是A. 反应开始时，溶液中各离子浓度相等B. 沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率与溶解 的速率相等C. 沉淀溶解达到平衡时，溶液中离子的浓度 相等且保持不变D

3、. 沉淀溶解达到平衡时，如果再加入该沉淀 物，将促进溶解,巩固练习,溶度积常数Ksp,在一定温度下，难溶电解质达到沉淀溶解平衡状态时，饱和溶液中各离子浓度的化学计量数次方的乘积。,固体浓度视为定值,= Ca2+CO32-,Ksp,溶度积有单位,思考：Ksp的大小受哪些因素的影响？,难溶电解质本身的性质、温度,巩固练习,2. 请写出BaSO4、Ag2SO4的沉淀溶解平衡表达式与溶度积Ksp表达式,注意标明物质状态、可逆符号和系数,巩固练习,3. 在一定温度下，向PbI2饱和溶液中加水，下列叙述正确的是 A. PbI2的溶解度增大 B. PbI2的溶解度和Ksp均不变C. PbI2的Ksp增大 D

4、. PbI2的溶解度和Ksp均增大,巩固练习,4. 难溶电解质AB2饱和溶液中，c(A2+)=xmolL-1，c(B-)=ymolL-1，则Ksp值为A. B. C. D.,影响沉淀溶解平衡的因素,内因：,外因：, 温度, 浓度,难溶电解质本身的性质,符合平衡移动原理,对于平衡AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 若改变条件，对其有何影响？,不移动,本课小结,1. 理解难溶电解质的溶解平衡,2. 溶度积的概念和简单计算,3. 影响沉淀溶解平衡的因素,谢谢指导！,巩固练习,1. 在平衡体系Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)中，能使Ca(OH)2减小的是 A.

5、Na2CO3溶液 B. AlCl3溶液 C. NaOH溶液 D. CaCl2溶液,巩固练习,2. 一定温度下，分别把 1 g AgCl 固体放于下列各种不同溶液里，充分搅拌使其达到溶解平衡后，剩余固体质量最大的是 A. 20 mL 0.1 molL-1 KCl溶液B. 20 mL 0.1 molL-1 MgCl2溶液C. 20 mL 0.2 molL-1 CaCl2溶液D. 20 mL 0.15 molL-1 AlCl3溶液,沉淀溶解平衡,第二课时,知识回顾,1. 难溶电解质的溶解平衡概念,2. 溶度积的概念和简单计算,3. 影响沉淀溶解平衡的因素,一定温度下，沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相

6、等时，形成电解质的饱和溶液，固体量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。,知识回顾,1. 难溶电解质的溶解平衡概念,2. 溶度积的概念和简单计算,3. 影响沉淀溶解平衡的因素,在一定温度下，难溶电解质达到沉淀溶解平衡状态时，饱和溶液中各离子浓度的化学计量数次方的乘积。,1. 下列说法正确的是 ( ) A. 在一定温度下AgCl水溶液中，Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数； B. AgCl的Ksp=1.810-10 mol2L-2，在任何含 AgCl固体的溶液中，c(Ag+)=c(Cl-)且Ag+与Cl- 浓度的乘积等于1.810-10 mol2L-2； C. 温度一定时，当溶液中Ag+和Cl-浓

7、度的乘积等于Ksp值时，此溶液为AgCl的饱和溶液； D. 向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大。,大展身手,C,Ksp的有关计算：,【例】25时，Ksp(PbI2)= 7.110-9 mol3L-3，求PbI2饱和溶液中的Pb2+和I-,(1)利用溶度积计算某种离子的浓度,练1: 25时， Ksp (AgBr)= 5.010-10 mol2L-2求AgBr的饱和溶液中的Ag+和Br-,练2: 25时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3求Mg(OH)2 的饱和溶液中的Mg2+和OH-,相同类型(如AB型)的难溶电解质的Ksp越小，溶解度越小，越难溶。 如:

8、Ksp (AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI) 溶解度:AgCl AgBr AgI,(2) Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解度,想一想：有人说Ksp越小，其物质的溶解度就越小，你认为正确吗？,常见难溶电解质的浓度积常数和溶解度（25）,(3) 溶度积与溶解度的相互换算溶解度s的单位g/L或mol/L,即饱和时的浓度。 AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)s ms ns Ksp=An+mBm-n=msmnsn=mmnnsm+n,例1:室温下，AgCl的溶解度是1.9310-3g/L,求AgCl的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.3g/mol。 解：把AgCl

9、溶解度单位(g/L)换算成molL-1s=1.9310-3g/L143.3g/mol=1.3510-5molL-1求KspAgCl(s) Ag+ (aq)+Cl-(aq)平衡时 1.3510-5 1.3510-5Ksp(AgCl)=Ag+Cl-=(1.3510-5)2=1.8210-10mol2L-2答：AgCl的Ksp为1.8210-10mol2L-2,练习: Ag2CrO4在298K时溶解度s=1.3410-4molL-1求Ksp 解：Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+ CrO42-(aq)平衡时 21.3410-4 1.3410-4Ksp=Ag+2CrO42-=(21.3410-4

10、)21.3410-4=9.6210-12mol3L-3答：铬酸银在298K时的Ksp=9.6210-12mol3L-3,同种类型(即阴阳离子个数比相同)的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。不同类型则不能用Ksp的大小来 比较溶解度的大小，必须经过换算 才能得出结论。,结论,小结：影响溶解平衡的因素：,内因：电解质本身的性质,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。,外因：,a)浓度：,b)温度：,通常我们讲的外因包括浓度、温度、压强等。对于溶解平衡来说，在溶液中进行，可忽略压强的影响。,平衡右

11、移,平衡左移,多数平衡向溶解方向移动,升温,加水 增大相同离子浓度,AgCl（S） Ag+(aq) + Cl-(aq),不移动,正反应,正反应,正反应,逆反应,逆反应,不变,不变,不变,不变,增大,增大,增大,增大,增大,减小,减小,减小,石灰乳中存在下列平衡： Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2 OH- (aq), 加入下列溶液，可使Ca(OH)2减少的是( ) A.Na2CO3溶液 B.AlCl3溶液 C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液 E.CH3COONa F.NH4Cl,ABF,交流研讨,1. 珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物，它们可以从周围海水中获取Ca2+和HCO3-，经反应

12、形成石灰石外壳：Ca2+ +2HCO3- CaCO3 +CO2+H2O珊瑚周围的藻类植物的生长会促进碳酸钙的产生，对珊瑚的形成贡献很大。人口增长、人类大规模砍伐森林、燃烧煤和其他的化石燃料等因素，都会干扰珊瑚的生长，甚至造成珊瑚虫死亡。分析这些因素影响珊瑚生长的原因。,2、牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH 的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+3PO43-+OH- 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是 。,生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿,将AgNO3溶液与NaCl溶液混合一

13、定有沉淀析出吗？,如何判断沉淀的溶解和生成呢？,沉淀溶解平衡的判断,(1)沉淀的溶解与生成,离子的浓度商Qc和离子积Ksp的关系： (1)Qc Ksp时，平衡向 移动，沉淀 。 (2)Qc = Ksp时，处于 状态 (3)Qc Ksp时，平衡向 移动，沉淀 。,(2)沉淀的生成,例1：将410-3molL-1的AgNO3溶液与410-3molL-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)= 1.810-10mol2L-2,解：只有当 Qc Ksp时，离子才能生成沉淀。 混合后：Ag+=2 10-3molL-1,Cl-= 2 10-3molL-1Qc=Ag+Cl-=2 10-3

14、molL-1 2 10-3molL-1=4.0 10-6mol2L-2 1.810-10mol2L-2QcKsp,所以有AgCl沉淀析出。,练习：将410-3molL-1的Pb(NO3)2溶液与410-3molL-1的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)= 7.110-9mol3L-3,解：Qc=pb2+I-2 =2 10-3molL-1 ( 2 10-3molL-1)2=810-9 Ksp(PbI2) 所以有PbI2沉淀析出。,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:

15、Ksp(BaSO4)= 410-10 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-=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. 用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba

16、2+?已知: Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2L-2,解：5% 的Na2SO4溶液中的SO42-0.352mol/L,Ba2+=(1.110-10mol2L-2)/ (0.352mol/L)=2.910-10molL-1因为剩余的Ba2+ 10-5mol/L所以有效除去了误食的Ba2+。,作业：,1.(1)已知常温下，AgI在水中的溶解度为2.1 10-6g/L,求AgI饱和溶液中的溶度积Ksp。(Ksp=8.110-17 mol2L-2 ) (2)求AgI在0.001mol/L的KI溶液中的溶解度。(8.110-14molL-1 ) (3)求AgI在0.001mol/L的AgN

17、O3溶液中的溶解度。8.110-14molL-1 2.将410-3molL-1的AgNO3溶液与 210-4molL-1的NaCl溶液 等体积混合能否有AgCl沉淀析出？ Ksp(AgCl)= 1.810-10 mol2L-2 (Qc=2 10-7mol2L-2Ksp 有沉淀析出) 3.将10ml 410-4molL-1的MgSO4溶液与10ml 210-4molL-1 的NaOH溶液混合能否有Mg(OH)2沉淀析出？Ksp(Mg(OH)2)= 5.610-12mol3L-3 （Qc=2 10-12mol3L-3 Ksp) 4. 在0.5L2.010-4molL-1 的BaCl2溶液中，滴入0

18、.5L0.002 mol /LH2SO4溶液,能否将Ba2+ 沉淀完全?H+的浓度多少？已知: Ksp(BaSO4)= 410-10 mol2L-2,1.溶洞里美丽的石笋、钟乳是如何形成的？2.海洋中的多彩珊瑚又是怎样生长形成的？,2.沉淀的转化,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在水中存在沉淀溶解平衡：,CuS在

19、水中存在沉淀溶解平衡：,ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS) Ksp(CuS),CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。,当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时， ZnS溶解产生的S2-与 CuSO4溶液中的Cu2+足以满足QcKsp(CuS)的条件， S2-与Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。 CuS沉淀的生成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的QcKsp(ZnS),使得ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。,(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释,ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：,ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) +

20、Zn2+,沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，难溶物的溶解度相差越大，这种转化的趋势越大。 如：在AgCl(s)中加入NaI溶液可转化为AgI(s)沉淀。在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。,作业,1.在含有0.1mol/l的 NaCl和NaI的混合溶液中加入AgNO3溶液，计算说明。何者先产生沉淀？AgCl和AgIKsp分别为1.810-10和8.310-17 2. 在10mL1.010-3mol/L的MnSO4溶液中，有沉淀析出和沉淀析出完全时，Mn2+沉淀完全的氢氧根离子浓度分别是多少？ 已知Ksp(Mn(OH)2)=4.01

21、0-14mol3L-3 3.在10mL1.010-3mol/L的MnSO4溶液中，加入10mL0.4mol/L的氨水溶液，是否有沉淀析出？Ksp(Mn(OH)2)=5.610-12mol3L-3 Kb=1.810-5molL-1 4.在10mL1.010-3mol/L的MnSO4溶液中，加入10mL某浓度的氨水溶液，要有Mn(OH)2沉淀析出，氨水的物质的量浓度至少要有多大？Ksp(Mn(OH)2)=5.610-12mol3L-3 Kb=1.810-5molL-1,例：在ZnS沉淀加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS 沉淀生成？已知:Ksp(ZnS)=1.610-24

22、Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2,解：ZnS沉淀中的硫离子浓度为： S2-=Zn2+=(Ksp)1/2=(1.610-24)1/2=1.2610-12(mol/L),Qc=Cu2+S2-=1.010-3mol/L1.2610-12mol/L=1.2610-15mol2L-2,因为：Qc(CuS) Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀,练习:已知Ksp(MnS)=2.510-13 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2通过计算说明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有PbS沉淀析出。,(2).ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计

23、算,利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用FeS(s)MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。,Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2,练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。,FeS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+,FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+,FeS(s) + Hg2+(aq) = H

24、gS(s) + Fe2+,Cu2+ + MnS(s) = CuS(s)+Mn2+Cu2+ + H2S = CuS+2H+Cu2+ + S2- = CuS Cu2+ + HS- = CuS +H+,用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工 业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。,水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?,硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水.,加热时： Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3+CO2 + H2OMg2+ + 2HCO3- = MgCO3+CO2 + H2OMgCO3+ H2O = Mg(

25、OH)2 +CO2 ,为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时Mg2+的大小。,因为Qc Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。即加热后，MgCO3沉淀转化为Mg(OH)2。,因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3 和MgCO3.,洗涤水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2+H2O Mg(OH)2+2CH3COOH= =(CH3COO)2Mg+2H2O,1.在1L溶液中，其中含有0.0001mol的N

26、aCl和0.01mol的K2CrO4,逐滴加入AgNO3溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？Ksp(AgCl)=1.810-10mol2L-2 Ksp (Ag2CrO4)= 1.110-12 mol3L-3 2.某工业废水中含有中Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，常用FeS(s)作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。 (1).写出反应的离子方程式。 (2). 若假设工业废水中含有中Cu2+、Hg2+ 、Pb2+的浓度均为1.010-5 molL-1，试通过计算加入FeS(s)有无CuS、HgS、PbS沉淀析出，若有沉淀析出，沉淀析出的先后顺序怎样？

27、 Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2 Ksp(CuS)= 1.310-36mol2L-2 Ksp (HgS)=6.410-53mol2L-2 Ksp(PbS)= 3.410-28mol2L-2 3.写出硬水中的Ca2+、Mg2+、HCO32-在加热的条件下转化成为CaCO3和Mg(OH)2的化学方程式。 4.写出用食醋除出水垢的化学方程式。,6. 硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下。下列说法正确的是（ ） A.温度一定时，Ksp(SrSO4)随C(SO42-)的增大而减小 B.三个不同温度中，313K时Ksp(SrSO4)最大 C.283K时，图中a点对应的溶液是不饱和溶液 D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液,BC,