化学节《难溶电解质的溶解平衡》原创

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） 人教版选选修4 · 化学反应应原理 1 . 举例说明学过的“平衡”，它们有哪些特征？ 化学平衡 2NO2 N2O4 电离平衡 H2O H+ +OH- Kw = c（H+ ）.c（OH-） K 水解平衡 FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl 2.特征:“逆、等、动、定、变” 3.平衡移动原理勒夏特列原理 如果改变变影响平衡的一个条件（如浓浓度、温度、或压压强 等），平衡就向能够够减弱这这种改变变的方向移动动。 复习 4、什么叫饱和溶液？什么叫不饱和溶液？ 一定温度下，不能再溶解某种溶质的溶液叫 该溶质的饱和溶液。还能继续溶解某种溶质的溶 液叫该溶质的不饱和溶液。 5、溶解性是指：_ 溶解性是物质的_性质。 溶解性大小跟 _有关。 一种物质溶解在另一种物质中的能力。一种物质溶解在另一种物质中的能力。 物理 溶质、溶剂的性质 物质的溶解性只能粗略表示物质 的溶解能力的强弱，为了精确表示 物质的溶解能力，化学上引入了“溶 解度”的概念。 固体物质的溶解度 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一般是有限的。 溶解度与溶解性的关系：20 10 易溶 可溶 1 微溶 0.01 难溶 S /g 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。 3、上表中哪些物质属于易溶物质？可溶？微溶？难溶？ 思考与交流： （1）NaCl在水溶液里达到溶解平衡状态 时有何特征？ （2）要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体， 可采取什么措施？ 蒸发（减溶剂）降温 NaCl的溶解速率与结晶速率相等；并且 只要溶解平衡的条件不变，该溶液中溶解的 NaCl的量就是一个恒定值。 加入浓盐酸？ 交流、讨论交流、讨论 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 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？ 实验探究 一、Ag和Cl的反应能进行到底吗？ 沉淀是难溶物，但不是绝对不溶，只不过 溶解 度很小。 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。 阅读P61资料表格回答问题： （1）生成沉淀的离子反应能发生的原因 生成物的溶解度很小 1、难溶电解质的溶解平衡 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。 （2）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 水合Ag+ 水合Cl- 溶解 AgCl(s) Ag(aq) + Cl(aq) 沉淀 注 意 写 法 练：书写碘化银、氢氧化镁溶解平衡的表达式 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态。（也叫 沉淀溶解平衡） （4）溶解平衡的特征： 逆、等、动、定、变 （3）溶解平衡的概念： 平衡的共性 几点说明： 溶解平衡的存在，决定了生成难溶电解质的反应 不能进行到底。 习惯上将生成难溶电解质的反应，认为反应完全了 ，因对于常量的反应来说，0.01 g是很小的。当溶液中 残留的离子浓度 QCKSP KSP 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 （第二课时） 人教版选选修4 · 化学反应应原理 三、沉淀反应的应用 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）沉淀的方法 调pH值 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)3沉淀而除去。 Fe3 + 3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4 加沉淀剂 如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂 Cu2+S2= CuS Hg2+S2= HgS 化学沉淀法废水处理工艺流程示意图 思考与交流 1、如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加 入钡 盐还是钙盐？为什么？ 加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使 用钡盐可使SO42-沉淀更完全 2、以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可 从哪些方面考虑？是否可能使要除去的离子通过 沉淀反应全部除去？说明原因。 从溶解度方面可判断沉淀能否生成；不可能使 要除去的离子通过沉淀完全除去，因为不溶是 相对的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。 2. 沉淀的溶解 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) 溶解 沉淀 根据勒夏特列原理，使沉淀溶解 平衡向溶解方向移动 试管 编号 对应 试剂 少许Mg(OH)2 少许 Mg(OH)2 少许 Mg(OH)2 少许 Mg(OH)2 滴加 试剂 2ml蒸馏水， 滴加酚酞溶液 2ml盐酸 3ml饱和 NH4Cl溶液 2mlFeCl3 溶液 现象 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 + 2NH3·H2O 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NH3·H2O（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(s) Mg2(aq)+2OH(aq)， FeCl3 静置 Mg(OH)2Fe(OH)3 3、沉淀的转化 【实验3-4】 步骤1mLNaCl和10 滴AgNO3溶混 合(均为0.1molL) 向所得固液混合物 中滴加10滴0.1mol LKI溶液 向新得固液混合物 中滴加10滴0.1mol L Na2S溶液 现象 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 AgClAgIAg2S 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】 （实验34、35 沉淀转化） AgClAgIAg2S KI Na2S FeCl3静置 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。 物质溶解度/g AgCl1.5×10-4 AgI 9.6×10-9 Ag2S1.3×10-16 沉淀的转化示意图 KI = I- + K+ AgCl(s) Ag+ + Cl- + AgI(s) s(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.7×10-7g s(Ag2S)=1.3×10-16g 沉淀从溶解度小的向溶 解度更小的方向转化。 AgCl(s)+I- AgI(s) + Cl- 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：P64 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。 交 流 与 讨 论 阅读阅读 P66 氟化物防治龋齿龋齿 的化学原理 + F- 氟磷灰石 难溶物溶解度(25) Ca5(PO4)3(OH) 1.5×10-10g Ca5(PO4)3F 9.5×10-11g 羟羟基磷灰石 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） 5 Ca2+ +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 。 已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产物更小 、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物 添加剂后能防止龋齿的原因：因 。 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 5Ca23PO43FCa5(PO4)3F 思考： 化学法除锅炉水垢的流程图 CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O Mg(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 CaCO3 Mg(OH)2 写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式 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- + 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