沉淀溶解平衡

已知牙齿表面有一层坚硬的牙釉质羟基磷酸钙[Ca5(PO4)3(OH)]，它对牙齿起到保护作用。使用含氟牙膏能生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙[Ca5(PO4)3F]覆盖在牙齿表面，抵抗Ｈ+的侵袭。情景1：情景2：化学平衡状态1、定义：在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。2、特征：⑴、逆：可逆反应（条件一定）⑵、等：⑶、定：⑷、动：⑸、变：V正=V逆各组分的浓度、百分含量保持不变动态平衡，V正=V逆＞0外界条件一旦改变，平衡随之破坏。知识回顾一定温度下，可逆反应：aA＋bBcC＋dDK=cc（C）cd（D）ca（A）cb（B）意义：K的大小说明反应进行的限度一定温度下，利用K与任意时刻浓度商Q的大小比较，可预测反应进行的方向。Q＞K，Q=K，Q＜K，平衡逆向移动，直至达新的化学平衡状态化学平衡状态平衡正向移动，直至达新的化学平衡状态难溶微溶可溶易溶0.01110(Sg/100g水)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。探究实验：（1）将少量的PbI2固体加到盛有一定量水的试管中，振荡，静置一段时间。溶解在水中的Pb2＋和I－又能否结合生成PbI2沉淀呢？（2）取上层清液1~2ml，加入试管中，逐滴加入KI溶液，振荡，观察实验现象。思考一定温度下，沉淀溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，形成饱和溶液，固体质量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。例如：AgCl(s)Ag++Cl-溶解沉淀1、定义：一、沉淀溶解平衡PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)溶解沉淀V溶V沉====0速率V0时间t..V溶V沉t1等2、特征：、定、动、变3、影响沉淀溶解平衡的因素：内因：难溶物质本身性质——主要决定因素外因：（1）浓度—（2）温度—（3）同离子效应—加水，平衡向溶解方向移动升温，多数平衡向溶解方向移动向平衡体系中加入相同的离子使平衡向沉淀方向移动（4）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气体时，平衡正移CaCO3Ca2++CO32-4、溶度积常数(Ksp)PbI2(s）Pb2++2I-25℃时溶度积：在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变。其离子浓度的化学计量数次方的乘积为一个常数，称之为溶度积常数,简称溶度积，用Ksp表示。=7.1×10-9mol3?L-3Ksp=][PbI]][I[PbK222???Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关。K[PbI2]=[Pb2+][I-]2难溶物Ksp表达式AgClAgBrAgIMg(OH)2Cu(OH)2=[Ag+][Cl-]=[Ag+][Br-]=[Ag+][I-]=[Mg2+][OH-]2=[Cu2+][OH-]2Ksp值（25℃）溶解度（g）1.8×10-10mol2?L-21.8×10-45.0×10-13mol2?L-28.4×10-68.3×10-17mol2?L-22.1×10-75.6×10-12mol3?L-36.5×10-32.2×10-20mol3?L-31.7×10-5问题探究（1）溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力，请根据下表分析，溶度积与溶解度有什么关系？试一试写出下列难溶物的溶度积表达式问题探究(2)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-]＝10－6mol2/L-2＝0.001mol/L×0.001mol/LKSP离子结合生成沉淀(AgCl的KSP=1.8×10－10mol2?L-2)5、溶度积规则：（1）Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。同类型的难溶电解质，在同温度下，Ksp越大，溶解度越大；不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。（2）在一定温度下，通过比较任意状态离子积（Q）与溶度积（Ksp）的大小，判断难溶电解质沉淀溶解平衡进行的方向。①当Q=Ksp时，②当Q＜Ksp时，③当Q＞Ksp时，饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。不饱和溶液，沉淀溶解，即反应向沉淀溶解的方向进行，直达平衡状态（饱和为止）。离子生成沉淀，即反应向生成沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。沉淀溶解平衡生活自然界生产溶液中的化学反应二、沉淀溶解平衡的应用1、沉淀的生成（1）意义：在物质的检验、提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义。（2）方法：A、调节PH法B、加沉淀剂法（3）原则：生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好H2CO3能否与Ca2+生成沉淀？2、沉淀的溶解根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法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，就可以使沉淀溶解。例如医院中进行钡餐透视时，用BaSO4做内服造影剂，为什么不用BaCO3做内服造影剂？BaCO3Ba2++CO32-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？问题1：溶洞里美丽的石笋、钟乳是如何形成的？Ca2++2HCO3-CaCO3+CO2+H2OCaCO3+CO2+H2OCa2++2HCO3-问题2：人口增长、燃烧煤和其他化石燃料为什么会干扰珊瑚的生长？学以致用向盛有2mL0.1mol/LZnSO4溶液的试管中加入几滴Na2S(0.1mol/L)溶液，再向其中滴加CuSO4溶液，观察沉淀颜色的变化。探究实验2:物质ZnSCuSKsp(mol2·L-2)1.6×10-241.3×10-36沉淀颜色白色黑色3、沉淀的转化ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)+Cu2+(aq)CuS(s)平衡向右移动沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。沉淀转化的条件：难溶电解质转化成更加难溶的物质实验现象离子方程式实验1实验2实验3白色沉淀产生Ag++Cl-=AgCl↓白色沉淀转化为黄色AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)黄色沉淀转化为黑色2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-+(aq)Ag++Cl-AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+S2-(aq)???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-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+(aq)FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)沉淀转化原理利用:Cu2+(aq)+MnS(s)=CuS(s)+Mn2+(aq)Cu2++H2S=CuS?+2H+Cu2++S2-=CuS?Cu2++HS-=CuS?+H+说明: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(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。136323106.2108.6)(][??????????LmolMgCOKspMgMgCO的饱和溶液中：在143123222101.14106.54))((][)(??????????LmolOHMgKspMgOHMg饱和溶液中：在MgCO3沉淀溶解平衡：MgCO3(s)Mg2++CO32-LmolMgCOKspCO/106.2108.6)(][36323????????CO32-水解平衡：CO32-+H2OHCO3-+OH-4111421079.1105.510????????awhKKK1434106.6106.21079.1][??????????????LmolCKOHh924322102.1)106.6(106.2]][[????????????OHMgQc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.洗涤水垢的方法：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小结沉淀溶解平衡溶度积沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的溶解与生成2.沉淀的转化1.将4×10-3mol/L的Pb(NO3)2溶液与4×10-3mol/L的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出？(Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3?L-3)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。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。3、讨论：对于平衡AgCl（S）Ag+(aq)+Cl-(aq)若改变条件，对其有何影响改变条件平衡移动方向C（Ag+）C（Cl-）升温加水加AgCl（s）加NaCl（s）加NaI（s）加AgNO3(s)加NH3·H2O→↑↑→不变不变不移动不变不变←↓↑→↓↑←↑↓→↓↑溶度积规则1、QKsp时，过饱和溶液，生成沉淀2、Q=Ksp时，沉淀溶解平衡3、QKsp时，不饱和溶液，沉淀溶解