难溶电解质的溶解平衡课程教案.docx
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难溶电解质的溶解平衡课程教案
难溶电解质的溶解平衡
1沉淀溶解平衡
1、沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。
2、溶解平衡的建立
固体溶质
溶液中的溶质
①v溶解>v沉淀,固体溶解
②v溶解=v沉淀,溶解平衡
③v溶解 3、溶解平衡的特点 4、影响沉淀溶解平衡的因素 ①内因 难溶电解质本身的性质,这是决定因素。 ②外因 以AgCl(s)⇋Ag+(aq)+Cl-(aq)ΔH>0为例 外界条件 移动方向 平衡后c(Ag+) 平衡后c(Cl-) Ksp 升高温度 正向 增大 增大 增大 加水稀释 正向 减小 减小 不变 加入少量AgNO3 逆向 增大 减小 不变 通入HCl 逆向 减小 增大 不变 通入H2S 正向 减小 增大 不变 (5)电解质在水中的溶解度 20℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系: 2难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡的比较 1.从物质类别方面看,难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强 电解质,而Al(OH)3是弱电解质],而难电离物质只能是弱电解质。 2.从变化的过程来看 溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态;而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化从而达到平衡状态。 3.表示方法不同: 以Al(OH)3为例,Al(OH)3(s) Al3+(aq)+3OH-(aq)表示溶解平衡, Al(OH)3 Al3++3OH-表示电离平衡。 需要注意的是: BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO (aq)表示BaSO4的溶解平衡,而BaSO4溶于水的部分完全电离,因此电离方程式为: BaSO4===Ba2++SO 。 4.难溶电解质的溶解平衡与弱电解质的电离平衡都属于化学平衡,符合勒夏特列原理,外界条件改变时,平衡将会发生移动。 3溶度积问题 1.溶度积和溶 解度的值都可用来表示物质的溶解能力; 2.用溶度积直接比较时,物质的类型必须相同: AB型物质: Ksp=c(A+)·c(B-); AB2(或A2B)型物质: Ksp=c(A2+)·c2(B-)[或Ksp=c2(A+)·c(B2-)]; A2B3型物质: Ksp=c2(A3+)·c3(B2-) 对于同类型物质,Ksp越小,其溶解度越小。 5溶度积常数及应用 1.溶度积和离子积 以AmBn(s)⇋mAn+(aq)+nBm-(aq)为例: 溶度积 离子积 概念 沉淀溶解的平衡常数 溶液中有关离子浓度幂的乘积 符号 Ksp Qc 表达式 Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是平衡浓度 Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度是任意浓度 应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解①Qc>Ksp: 溶液过饱和,有沉淀析出②Qc=Ksp: 溶液饱和,处于平衡状态③Qc 溶液未饱和,无沉淀析出 2.Ksp的影响因素 (1)内因: 难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。 (2)外因 ①浓度: 加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。 ②温度: 绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。 ③其他: 向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。 4沉淀溶解平衡的应用 1.沉淀的生成 加入沉淀剂,应用同离子效应,控制溶液 的pH,当时有沉淀生成。 QcKsp ①调节pH法: 加入氨水调节pH至7~8,可 除去氯化铵中的杂质氯化铁。 ②加沉淀剂法: 以Na2S、H2S等作沉淀剂, 使Cu2+、Hg2+等生成极难容的硫化物CuS、 HgS沉淀 2.沉淀的溶解 3分步沉淀 溶液中含有几种离子,加入某沉淀剂均可生成沉 淀,沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后 顺序沉淀,叫作分步沉淀。 Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀越完 全;如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S 一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5mol/L时, 则认为已经沉淀完全 4、同离子效应 (1)同离子效应的来源 HAcH++Ac- 加入NaAc, NaAc=Na++Ac- 溶液中Ac-大大增加,平衡向左移动,降低了HAc 的电离度. 同离子效应: 向弱电解质中加入具有相同离子 (阳离子或阴离子)的强电解质后,解离平衡发生左移, 降低电解质电离度的作用称为同离子效应,电离度降 低。 6离子共存问题总结 离子能否在同一电解质溶液里大量存在,决定于离子能否发生化学反应,或离子的物理性质是否符合题目的相关规定。 因此,要弄清离子能否在同一溶液中大量共存的问题,关键是掌握离子的性质。 1.不能在酸性溶液中大量共存的离子 一般为弱酸根离子或易分解的酸的酸根、易挥发的酸的酸根、水解呈碱性的离子等,如①OH-②AlO ③CO ④HCO ⑤SiO ⑥SO ⑦HSO ⑧S2O ⑨S2- ⑩HS-⑪ClO-⑫F-⑬PO ⑭HPO ⑮H2PO 如: H2O+AlO +H+===Al(OH)3↓,AlO +4H+===Al3++2H2O。 2.不能在碱性溶液中大量共存的离子 一般为能生成不溶性的碱的金属离子或生成弱碱的离子或酸式盐的酸根离子等,如: ①H+②Fe2+③Fe3+ ④Cu2+⑤Ag+⑥Zn2+⑦Mg2+⑧Al3+⑨NH ⑩HCO ⑪H2PO ⑫HPO ⑬HSO ⑭HS-等。 如: H2PO +2OH-===PO +2H2O,NH +OH- NH3·H2O。 3.相互间反应生成沉淀或微溶物的离子不能大量共存 如①SO 与Ba2+、Pb2+、Ag+、Ca2+等不共存;②CO 与Ca2+、Mg2+、Ba2+等不共存;③S2-与Cu2+、Pb2+、Hg2+、Ag+、Fe2+等不共存;④C17H35COO-与Ca2+、Mg2+等生成沉淀不共存。 4.因氧化性强而不能与强还原性离子大量共存 如①酸性条件下NO 与I-、Fe2+、S2-、SO 等不共存;②酸性条件下SO 与S2-等不共存(但在碱性条件下可以共存);③MnO 与I-、S2-、SO 、Br-、Cl-等不共存。 5.能相互结合形成络合物的离子不能大量共存[来源: 学科网] 如①Fe3+与SCN -: Fe3++SCN-===[Fe(SCN)]2+;②Ag+与NH3·H2O: Ag++2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++2H2O。 6.水解显酸性的离子(如Al3+、Fe3+等)和水解显碱性的离子(AlO 、CO 、HCO 、ClO-等)不能大量共存 如: ①Al3+与AlO 、HCO : Al3++3AlO +6H2O===4Al(OH)3↓,Al3++3HCO ===Al(OH)3↓+3CO2↑;②Fe3+与ClO-: Fe3++3ClO-+3H2O===Fe(OH)3↓+3HClO;③Fe2+与ClO-: 2Fe2++ClO-+4OH-+H2O===2Fe(OH)3↓+Cl-。 7.溶液若无色,则不存在有色(溶液中)离子 如Fe3+、Cu2+、MnO 、Fe2+等。 8.不能在中性溶液中大量存在的离子 Al3+、Fe3+、Cu2+等弱碱的阳离子,其本性是使溶液呈酸性,它们不能在中性溶液中大量存在;CO 、ClO-、PO 等酸根阴离子,它们的本性是使溶液呈碱性,它们不能在中性 溶液中大量存在。 三、例题精析 【例题1】 【题干】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,沉淀的速率和溶解的速率相等 C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变 D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解 【例题2】 【题干】难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡。 在常温下,溶液里各离子的浓度以它们系数为次方的乘积是一个常数,叫溶度积常数(Ksp)。 例如: Cu(OH)2 Cu2++2OH-,Ksp=c(Cu2+)·[c(OH-)]2=2×10-20。 当溶液中各离子的浓度次方的乘积大于溶度积时,则产生沉淀,反之沉淀溶解。 (1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02mol/L,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH,使之大于____________才能达到目的。 (2)要使0.2mol/LCuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液的pH为________。 【例题4】 【题干】与c(H+)·c(OH-)=Kw类似,FeS饱和溶液中存在: FeS(s) Fe2++S2-,c(Fe2+)·c(S2-)=Ksp。 常温下Ksp=8.1×10-17。 (1)理论上FeS的溶解度为________,而事实上其溶解度远大于这个数值,其原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)又知FeS饱和溶液中c(H+)与c(S2-)之间存在以下限量关系: c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22,为了使溶液中c(Fe2+)达到1mol/L,现将适量FeS投入其饱和溶液中,应调节溶液中的c(H+)为________________________。 【四、课堂运用 【基础】 1.实验: ①0.1mol·L-1AgNO3溶液和0.1mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c; ②向滤液b中滴加0.1mol·L-1KI溶液,出现浑浊; ③向沉淀c中滴加0.1mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。 下列分析不正确的是() A.浊液a中存在沉淀溶解平衡: AgCl(s)⇋Ag(aq)+Cl-(aq) B.滤液b中不含有Ag+ C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶 2.下列属于微溶物质的是() A.AgClB.BaCl2C.CaSO4D.Ag2S 3.在含有浓度均为0.01mol/L的Cl-、Br-、I-离子的溶液中,缓慢且少量的加入AgNO3稀溶液,结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是() A. AgCl、AgBr、AgIB.AgI、AgBr、AgCl C.AgBr、A gCl、AgID.三种沉淀同时析出 2.已知溶液中存在平衡: Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法正确的是 () ①升高温度,平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液 ④恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高 ⑤给溶液加热,溶液的pH升高 ⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变 A.①⑥B.①⑥⑦ C.②③④⑥D.①②⑥
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- 电解质 溶解 平衡 课程 教案