难溶电解质的解离平衡

[目标]：1.知识与技能:1.理解难溶电解质的溶解平衡。2.溶度积和溶度积规则.3.利用平衡移动原理分析沉淀的生成、溶解、转化。2.过程与方法：通过对沉淀溶解平衡等存在的证明及移动的分析，形成微粒观、平衡观和守恒观；利用沉淀溶解平衡原理，解释生活中有关的现象，并能解决有关的现象，并能解决一些有关溶解平衡的简单问题[重点]：溶度积和利用平衡移动原理分析沉淀的生成、溶解、转化[难点]：溶度积。第二节　难溶电解质的溶解平衡 难溶电解质的溶解平衡0新课导入1沉淀反应2沉淀应用3溶度积 0新课导入 新课导入1在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸有何现象？ 新课导入2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)NaCl饱和溶液中有固体析出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？加浓盐酸会使c(Cl-)增加,平衡向左移动,因而有NaCl晶体析出.实验探究 1沉淀反应 难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？Ag＋和Cl-的反应能进行到底吗？思考并完成下列问题：1.谈谈对部分酸、碱和盐的溶解度表中“溶”与”不溶“的理解。2.根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识，说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底。可溶性电解质的溶解存在溶解平衡实验探究1.1问反应能否进行到底 向盛有2mL0.1mol/LAgNO3溶液的试管中加入2mL0.1mol/LNaCl溶液。说明溶液中依然有Ag+、Cl-存在1.恰好反应没有？如何证明Ag+已完全反应？2.溶液中是否还含有Ag+和Cl-？取上层清液，滴加KI溶液，有何现象？说明了什么？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。Ag＋和Cl－的反应真能进行到底吗？问题讨论：继续试验：现象：有黄色沉淀生产结论：实验：1.2实验探究反应能否进行到底？ 一些难溶电解质的溶度积常数（25℃时）化学式Ksp化学式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溶度积常数 以上两种物质在溶解性表中都属于不溶物。1.4物质溶解性表 定义：在一定温度下，某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。注意：条件：一定温度。标准：100克溶剂状态：饱和状态单位：克任何物质的溶解是有条件的，在一定的条件下某物质的溶解量也是有限的，不存在无限可溶解的物质。1.5固体物质的溶解度 习惯上,将溶解度小于0.01克的电解质称为难溶电解质。难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0，没有绝对不溶的物质。难溶微溶可溶易溶0.01110(Sg/100g水)化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀达到完全。化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L－1时，沉淀就达完全。1.6物质溶解性 Ag+Cl-一定T时:在水分子作用下AgCl(s)当v（溶解）＝v（沉淀）时，得到饱和AgCl溶液，建立溶解平衡溶解AgCl(s)Ag＋(aq)+Cl－(aq)沉淀注意写法1.7AgCl溶解平衡的建立 用文字描述生成AgCl反应达到沉淀溶解平衡的过程，并根据过程中各反应粒子的变化情况(如变大、最大)填表c(Ag+)c(Cl-)m(AgCl)反应初始达到溶解平衡前达到溶解平衡时最大最大最小不变不变不变v0tv(溶解)v(沉淀)v(溶解)=v(沉淀)溶解AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀AgCl溶于水的过程：1.7AgCl溶解平衡的建立变小变小变大 (1)逆：(2)等：(3)动：(4)定：(5)变：沉淀溶解平衡是可逆的v(溶解)＝v(沉淀)动态平衡v(溶解)＝v(沉淀)>0达到平衡时，溶液中各离子浓度保持不变当外界条件改变，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡．1.8沉淀溶解平衡的特征 加入物质c(Ag+)c(Cl-)平衡移动方向AgCl的质量AgNO3NaClNH3·H2O少量H2OAgClKI增大减小向左增大增大增大增大不变不变减小不变不变减小减小减小向左向右向右减小不移动增大增大向右减小在饱和氯化银中加入下列物质AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)1.9沉淀溶解平衡移动 注意事项：1.对象：饱和溶液定温时，c(离子)不变饱和溶液的c，w，PH为定值2.与电离平衡不同：电离平衡：已溶解的溶质在溶液中，弱电解质分子与离子间的转化达平衡状态溶解平衡：未溶解的溶质与已溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态一定条件下，难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成饱和溶液，固体量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。又叫沉淀溶解平衡。1定义1.10难溶电解质的溶解平衡 (1)内因：电解质本身的性质(2)外因：①浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动；②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。但Ca(OH)2的溶解平衡，升高温度，平衡向沉淀方向移动；③同离子效应：加入与难溶电解质相同的离子，平衡向沉淀方向移动；④化学反应：加入与体系中某些离子能反应的物质时，平衡向溶解方向移动MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)沉淀溶解1.11影响沉淀溶解平衡的因素 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)CaCO3(s)Ca2＋(aq)+CO32－(aq)注意事项：①可逆号②标“s”、“aq”④物质的电离方程式和沉淀溶解平衡方程式不同对比电离方程式：CaCO3Ca2++CO32-AgClAg++Cl-Cu(OH)2Cu2++2OH-Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)③易溶电解质也存在溶解平衡如：饱和NaCl溶液书写沉淀溶解平衡方程式：AgClCaCO3Cu(OH)21.12沉淀溶解平衡表达式 1.下列说法中正确的是（）A.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水B.不溶于水的物质溶解度为0C.绝对不溶解的物质是不存在的D.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0 2沉淀反应的应用 2.1沉淀的生成(1)应用：生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。 (2)生成沉淀的方法①调pH值如：工业原料NH4Cl中混有FeCl3，使其溶解于水，再加氨水调pH值至7~8，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。Fe3＋+3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋如:沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－=HgS↓②加沉淀剂 (1)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。HCO3-H+加入H+H2CO3H2O+CO22.2沉淀的溶解例：CaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq) (2)思考若使氢氧化镁沉淀溶解，有哪些方法？Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)+2OH－(aq)溶解沉淀氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式 试管编号①②③滴加试剂现象固体无明显溶解现象，滴加酚酞后呈浅红色迅速溶解逐渐溶解Mg(OH)2+2HCl＝MgCl2+2H2OMg(OH)2+2NH4Cl＝MgCl2+2NH3·H2O(3)实验2mL蒸馏水2mL盐酸3mL饱和NH4Cl溶液Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)+2OH－(aq)溶解沉淀滴加酚酞分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、酸、盐，观察并记录现象。 a.酸溶解法：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（如Al(OH)3）、难溶碳酸盐(如CaCO3)、某些难溶硫化物（如FeS）等。b.盐溶解法：某些盐溶液也可用来溶解沉淀。（如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液中）d.氧化还原法：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从实验中可以得到什么结论？物质溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16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。Ag++Cl-=AgCl↓AgCl+I-=AgI+Cl-2AgI+S2-=Ag2S+2I-生成白色沉淀白色沉淀转变为黄色黄色沉淀转变为黑色2.3沉淀的转化 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-沉淀的转化示意图2.3沉淀的转化 [讨论]:从实验中可以得到什么结论？实验结论：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。物质溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-162.3沉淀的转化 3Mg(OH)2(s)3Mg2+(aq)+6OH-(aq)+2Fe3+生成白色沉淀白色沉淀转变为红褐色红褐色沉淀析出，溶液变无色向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液静置2.3沉淀的转化红褐色沉淀 沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动。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。2.3沉淀的转化 水垢成分CaCO3Mg(OH)2CaSO4用饱和Na2CO3溶液浸泡数天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2用盐酸除去水垢化学法除锅炉水垢的流程图CaSO4(s)SO42－(aq)+Ca2＋(aq)+CO32－CaCO3沉淀转化的应用写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O 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沉淀的总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。一些自然现象的解释沉淀转化的应用 CaCO3Ca2++CO32-2HCO3-+H2O+CO2当我们外出旅游，沉醉于秀美的湖光山色时，一定会惊叹大自然的鬼斧神工。石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成各种奇形异状的溶洞。你知道它是如何形成的吗？一些自然现象的解释沉淀转化的应用 +F-羟基磷灰石氟磷灰石难溶物溶解度(25℃)Ca5(PO4)3(OH)1.5×10-10gCa5(PO4)3F9.5×10-11g龋齿的形成沉淀转化的应用 ①牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：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：。Ca5(PO4)3OH(S)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿龋齿的形成原因及防治方法沉淀转化的应用 ②已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因5Ca2++3PO43-+F-=Ca5（PO4）3FCa5(PO4)3OH（S）5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)龋齿的形成原因及防治方法沉淀转化的应用 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”?BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：BaSO4Ba2＋＋SO42－Ksp=1.1×10－10s=2.4×10－4BaCO3Ba2＋＋CO32－Ksp=5.1×10－9s=2.2×10－3由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.9～1.5)，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。BaCO3Ba2++CO32-+H+CO2↑+H2OBaSO4作为内服造影剂“钡餐”沉淀转化的应用 3溶度积常数(Ksp) 3.1.1定义：在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时。其离子浓度幂的乘积为一个常数，称之为溶度积常数,简称溶度积，用Ksp表示。3.1溶度积常数(Ksp)注意：书写溶度积表达式时不考虑固体的浓度3.1.2表达式：AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)则Ksp(AnBm)=Cn(Am+)·Cm(Bn-) 3.1.3溶度积与离子积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Qc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：Qc>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。Qc<Ksp，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。3溶度积常数(Ksp) 3.1.4特别说明：(1)溶度积Ksp仅仅是温度的函数(难溶电解质一定时)。(2)溶度积与溶解度均可表示物质的溶解性。(3)相同类型的物质，溶度积越小，其溶解度越小。3溶度积常数(Ksp) QCKsp=QCKsp>QCKsp<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溶液中有关离子浓度幂的乘积—离子积QC3.2溶度积规则溶液过饱和，有沉淀生成处于沉淀溶解平衡溶液不饱和，若加入固体将溶解 1.一定的温度下，相同类型的难溶的Ksp越小，溶解度越小，越难溶解。2.不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力.3.3溶度积Ksp的物理意义 3.3溶度积Ksp的物理意义写出下列难溶物的溶度积表达式难溶物Ksp表达式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 练习1：25℃时，Ksp(AgBr)= 5.0×10-10，求AgBr的饱和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。练习2：25℃时，Ksp [Mg(OH)2]= 1.8×10-11，求Mg(OH)2的饱和溶液中的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利用溶度积计算 例：25℃时，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利用溶度积计算 练习：将5mL1×10-5mol/L的AgNO3溶液和15mL4×10-5mol/L的K2CrO4溶液混和时，有无砖红色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<Ksp，所以无Ag2CrO4沉淀生成。3.4利用溶度积计算 例：实验测得某水样中的铁离子的浓度为6×10-6mol·l-1若要使水中的铁离子转化为沉淀，则溶液的PH值至少要控制在多少以上？[已知Fe(OH)3的Ksp为2.6×10-39]解：设溶液中的OH-离子的浓度最少为X才能使水中的铁离子转化为沉淀。KSP=c(Fe3+)·c3(OH-)=2.6×10-39=6×10-6×X3求得X=7.57×10-12mol·L-1=c(OH-)C(H+)=1.32×10-3mol·L-1PH=2.88答：PH至少要控制在2.88以上。3.4利用溶度积计算 例:室温下,AgCl的溶解度是1.93×10-3g/L,求AgCl的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.3g/mol。解：①把AgCl溶解度单位(g/L)换算成mol·L-1s=1.93×10-3g/L÷143.3g/mol=1.35×10-5mol·L-1②求KspAgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)饱和、平衡1.35×10-51.35×10-5Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=(1.35×10-5)2=1.82×10-10答：AgCl的Ksp为1.82×10-103.5溶度积与溶解度的相互换算 平衡概念化学平衡理论弱电解质电离平衡难溶电解质溶解平衡水的电离平衡盐的水解平衡酸碱盐溶液的酸碱性沉淀的生成溶解转化平衡特征平衡移动