鲁科版《沉淀溶解平衡》课件

20℃时，溶解度S：难溶微溶可溶易溶0.01110（Sg/100g水）难溶≠不溶在学习初中化学时,我们曾根据物质的溶解度将物质分为易溶、可溶、微溶、难溶等。温故实验步骤：在上层清液中滴加KI溶液后，有黄色沉淀产生。实验现象：结论解释：PbI2固体加水振荡、静置，待上层液体变澄清滴加几滴KI溶液PbI2PbI2(s)Pb2＋(aq)+2I－(aq)解释:上层清液中存在平衡，当加入KI溶液后，I-浓度增大，平衡向逆方向移动，从而有黄色沉淀PbI2产生结论：说明上层清液中有Pb2+.实验结论：难溶物也有部分溶解，也存在溶解平衡。探究一、溶度积Ksp的含义及其应用溶解PbI2(s)Pb2＋(aq)+2l-(aq)沉淀Pb2+l-PbI2在水中溶解平衡尽管PbI2固体难溶于水，但仍有部分Pb2＋和I-离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的Pb2＋和I-又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时Pb2＋和I-的沉淀与PbI2固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态.PbI2固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，离子浓度保持不变（或一定）。此时沉淀达到最大溶解，形成饱和溶液。其离子浓度的系数次方的乘积为一个常数这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积，用Ksp表示。3、溶度积常数或溶度积(Ksp)：如PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)表达式概念：25℃时，Ksp=[Pb2+][I-]2练习：BaSO4、Fe(OH)3、Mg(OH)2的溶度积表达式Ksp（BaSO4）=[Ba2+][SO42-]单位：mol2L-2Ksp[Fe(OH)3]=[Fe3+][OH-]3单位：mol4L-4Ksp[Mg(OH)2]=[Mg2+][OH-]2单位：mol3L-3溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，可以继续溶解直至饱和沉淀溶解平衡的判断溶度积规则Q＞Ksp，Q＝Ksp，Q＜Ksp，溶液过饱和，平衡向生成沉淀方向移动，有沉淀析出溶液饱和，沉淀与溶解平衡溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的量和离子浓度无关.但离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积.溶度积(Ksp)的性质一如PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)迁移应用一将0.001mol/LNaCl溶液和0.001mol/LAgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成?Q＝[Ag+][Cl-]＝2.5×10－7mol2/L-2＝0.0005mol/L×0.0005mol/LKSP离子结合生成沉淀(AgCl的KSP=1.8×10－10mol2L-2)如果将2×10-5mol·L-1的CaCl2溶液与3×10-5mol·L-1的Na2CO3溶液等体积混合，问能否产生沉淀？[已知CaCO3的Ksp=5.0×10-9(mol·L-1)2]Qc=1×10-5mol·L-1×1.5×10-mol·L-1=1.5×10-10(mol·L-1)2Ksp(CaCO3)结论:不能产生沉淀迁移应用二为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?学以致用BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：BaSO4Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10mol2L-2BaCO3Ba2++CO32-Ksp=5.1×10-9mol2L-2由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使QcKsp，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+H2O所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。而SO42-不与H+结合生成硫酸，胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2+浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐”。CaCO3Ca2++CO32-+2HCO3-H2O+CO2CaCO3+H2O+CO2+2HCO3-Ca2+水滴石穿交流研讨1溶洞的形成CaCO3Ca2++CO32-+2HCO3-H2O+CO2滴水成石钟乳石的形成CaCO3+H2O+CO2Ca（HCO3）2交流·研讨2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。Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解度；当化学式所表示的组成中阴阳离子个数比相同时（相同类型）Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强即溶解度越大。溶度积(Ksp)的性质二几种难溶电解质在25℃时的溶解平衡和溶度积：AgCl(s)Ag++Cl-Ksp=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10mol2L-2AgBr(s)Ag++Br-Ksp=[Ag+][Br-]=5.0×10-13mol2L-2AgI(s)Ag++I-Ksp=[Ag+][I-]=8.3×10-17mol2L-2Ag2S(s)2Ag++S2-Ksp=[Ag+]2[S2-]=6.3×10-50mol2L-2Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)Ksp(AgI)溶解度S（难溶物的浓度）:AgClAgBrAgIAg2S（计算）改变条件平衡移动方向C（Zn2+）C（S2-）Ksp升温加水加ZnS（s）加ZnCl2（s）加Na2S(s)→↑↑↑→不变不变不变不移动不变不变不变←↑↓不变←↓↑不变讨论：对于平衡ZnS（S）Zn2+(aq)+S2-(aq)若改变条件，对其有何影响探究二、沉淀溶解平衡的移动实验内容实验现象相应的离子方程式或结论2mlZnSO4溶液中滴加1mol.L-1Na2S向洗涤后的沉淀中滴加0.1mol.L-1CuSO4溶液2、小组成员合作完成实验，仔细观察现象产生白色沉淀Zn2++S2-=ZnS↓沉淀转化为黑色ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+（aq）探究三、沉淀的转化向ZnS粉末加入到10mL0.1mol·L-1的CuSO4溶液中，是否有CuS沉淀生成？请通过计算后回答。已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24Ksp(CuS)=1.3×10-36解：在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为：[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12mol·L-1Qc(CuS)=C(Cu2+)·C(S2-)=0.1mol·L-1×1.26×10-12mol·L-1=1.26×10-13因为：Qc(CuS)Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算:ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)+Cu2+(aq)CuS(s)平衡向右移动1、沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。2、沉淀转化的条件：通常，难溶电解质转化成更加难溶的物质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。ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.6×10-24mol2•L-2CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.3×10-36mol2•L-2CaSO4Ca2++SO42-+CaCO3(s)CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-Na2CO3CO32-+2Na+锅炉的水垢中除了CaCO3和Mg(OH)2外，还有CaSO4使得水垢结实，用酸很难快速除去，要快速除去水垢，可以用饱和Na2CO3溶液处理，使之转化为易溶于酸的CaCO3,而快速除去。重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料:BaSO4不溶于酸，但可以用饱和Na2CO3溶液处理转化为易溶于酸的BaCO3BaSO4Ba2++SO42-+BaCO3(s)BaSO4+CO32-BaCO3+SO42-①饱和Na2CO3溶液②移走上层溶液H+（重复①②操作）BaSO4、BaCO3Ba2+BaSO4……BaCO3Na2CO3CO32-+2Na+1、BaSO4的ksp比BaCO3小，为什么可以转化？2、饱和Na2CO3溶液的作用是什么？3、如何操作才能保证绝大多数BaSO4转化为BaCO3？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)=6.3×10-18mol2•L-2Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2•L-2Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Fe2+FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。迁移应用二水垢中的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(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。学以致用三因为QcKsp(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.洗涤水垢方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2+H2OMg(OH)2+2CH3COOH==(CH3COO)2Mg+2H2O生成的MgCO3在水中建立以下平衡MgCO3Mg2++CO32-而弱酸酸根离子CO32-发生的水解反应：CO32-+H2OHCO3-+OH-,使水中OH-浓度增大，对于Mg(OH)2Mg2++2OH-而言，龋齿和含氟牙膏（1）钙、磷在骨骼牙齿中的存在形式Ca5(PO4)3OH羟基磷酸钙（2）存在的溶解平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)迁移应用四（3）吃糖为何会出现龋齿？沉淀溶解平衡理论（4）含氟牙膏的使用5Ca2++3PO43-+F-=Ca5(PO4)3F使用含氟牙膏，可以使难溶物转化为更难溶物质。氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,使牙齿更坚固注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸拓展：沉淀的生成（1）应用：除杂或提纯物质(2)原则：生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。（3）方法①、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、NaHS、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－＝HgS↓提示：残留在溶液中的离子浓度小于1X10-5mol/L,就认为离子沉淀完全了。氢氧化物开始沉淀时的pH值（0.1mol/L）沉淀完全时的pH值(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.81例：根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？②通过调节pH加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜等，调节pH至３～４，铁离子全部转化为氢氧化铁沉淀除去。③氧化还原法根据上表，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？氢氧化物开始沉淀时的pH值（0.1mol/L）沉淀完全时的pH值(＜10-5mo