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第3章 物質(zhì)在水溶液中的行為,第3節(jié) 沉淀溶解平衡,在NaCl的水溶液中，再加入固體 溶質(zhì)，固體有沒有溶解過程,探究：,飽和NaCl溶液,一晝夜后觀察發(fā)現(xiàn)：固體變?yōu)橐?guī)則的立方體；質(zhì)量并未發(fā)生改變,思考： 得到什么啟示？,一晝夜后……,探究：,NaCl(S) Na+ + Cl-,,遷移應(yīng)用：可溶的電解質(zhì)溶液中存在溶解平衡，難溶的電解質(zhì)在水中是否也存在溶解平衡呢？,實驗探究,實驗步驟：,在上層清液中滴加KI溶液后，有黃色沉淀產(chǎn)生。,實驗現(xiàn)象：,結(jié)論解釋：,1滴管PbI2溶液,,幾滴 同濃度 KI溶液,,,,,PbI2,溶解 PbI2s) Pb2＋ aq) + 2l-(aq) 沉淀,,,,,,PbI2在水中溶解平衡,盡管PbI2固體難溶于水，但仍有部分Pb2＋和 I-離開固體表面進(jìn)入溶液，同時進(jìn)入溶液的Pb2＋和 I-又會在固體表面沉淀下來，當(dāng)這兩個過程速率相等時， Pb2＋和 I-的沉淀與PbI2固體的溶解達(dá)到平衡狀態(tài)即達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài). PbI2固體在水中的沉淀溶解平衡可表示為：,,,一、沉淀溶解平衡,3)特征：,逆、動、等、定、變,練：書寫碳酸鈣溶解平衡的表達(dá)式,一定溫度下，當(dāng)沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等時，形成電解質(zhì)的飽和溶液，達(dá)到平衡狀態(tài)，我們把這種平衡稱為沉淀溶解平衡 。,2)表達(dá)式：,1)概念：,Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) +2OH- (aq),沉淀溶解平衡和化學(xué)平衡、電離平衡一樣，符合平衡的基本特征、滿足平衡的變化基本規(guī)律。,,,,,,,動態(tài)平衡,外界條件一定，溶液中各粒子的濃度保持不變,外界條件改變，溶解平衡發(fā)生移動。,動： 等： 定： 變：,練一練,1、下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是（ ） A．反應(yīng)開始時，溶液中各離子濃度相等 B．沉淀溶解達(dá)到平衡時，沉淀的速率與溶解的速率相等 C．沉淀溶解達(dá)到平衡時，溶液中離子的濃度相等且保持不變 D．沉淀溶解達(dá)到平衡時，如果再加入該沉淀物，將促進(jìn)溶解,B,思考：難溶等于不溶嗎？,習(xí)慣上,將溶解度小于0.01克的電解質(zhì)稱為難溶電解質(zhì)。難溶電解質(zhì)的溶解度盡管很小，但不會等于0 ，沒有絕對不溶的物質(zhì)。,,4)影響溶解平衡的因素：,①內(nèi)因：電解質(zhì)本身的性質(zhì),a、絕對不溶的電解質(zhì)是沒有的。 b、同是難溶電解質(zhì)，溶解度差別也很大。 c、易溶電解質(zhì)做溶質(zhì)時只要是飽和溶液也可存在溶解平衡。,②外因：,a)濃度：,b)溫度：,通常我們講的外因包括濃度、溫度、壓強(qiáng)等。對于溶解平衡來說，在溶液中進(jìn)行，可忽略壓強(qiáng)的影響。,平衡右移,平衡左移,多數(shù)平衡向溶解方向移動,升溫,①加水 ②增大相同離子濃度,思考：對于平衡 AgCl Ag++Cl- 若改變條件，對其有何影響?,→ ↑ ↑,不移動 不變 不變,← ↓ ↑,← ↑ ↓,,交流·研討,珊瑚蟲是海洋中的一種腔腸動物，它們可以從周圍海水中獲取Ca2+和HCO3-，經(jīng)反應(yīng)形成石灰石外殼： Ca2+ +2HCO3- CaCO3↓ +CO2↑+H2O 珊瑚周圍的藻類植物的生長會促進(jìn)碳酸鈣的產(chǎn)生，對珊瑚的形成貢獻(xiàn)很大。人口增長、人類大規(guī)?？撤ド帧⑷紵汉推渌幕剂系纫蛩?，都會干擾珊瑚的生長，甚至造成珊瑚蟲死亡。分析這些因素影響珊瑚生長的原因。,2、牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH 的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH（s） 5Ca2++3PO43-+OH- 進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是 。,生成的有機(jī)酸能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動，加速腐蝕牙齒,,難溶固體在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)時，離子濃度保持不變（或一定）。其離子濃度的系數(shù)次方的乘積為一個常數(shù)這個常數(shù)稱之為溶度積常數(shù)簡稱為溶度積，用Ksp表示。,二、溶度積常數(shù)或溶度積(Ksp )：,表達(dá)式,概念：,,①溶度積(Ksp )的大小與難溶電解質(zhì)性質(zhì)和溫度有關(guān)，與沉淀的量無關(guān).離子濃度的改變可使平衡發(fā)生移動,而不能改變?nèi)芏确e.,溶度積(Ksp )的性質(zhì),25℃時， Ksp=,[Mg2+ ][OH-]2 = 5.6×10-12mol3?L-3,練：請寫出 BaSO4 、 Al(OH)3 的沉淀溶解平衡與溶度積KSP表達(dá)式。,BaSO4 (s) Ba2+ (aq) + SO42- (aq) KSP=[Ba2+][SO42-] Al(OH)3 (s) Al3+ (aq) + 3OH- (aq) KSP=[Al3 + ][OH-]3,相同類型(如AB型)的難溶電解質(zhì)的Ksp越小，溶解度越小，越難溶。 如: Ksp (AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI) 溶解度:AgCl AgBr AgI,② Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解度,練一練,1、下列敘述正確的是（ ） A.由于AgCl水溶液導(dǎo)電性很弱，所以它是弱電解質(zhì) B.難溶電解質(zhì)離子濃度的乘積就是該物質(zhì)的溶度積常數(shù) C.溶度積常數(shù)大者，溶解度也大 D.用水稀釋含有AgCl固體的溶液時， AgCl的溶度積常數(shù)不變。,D,三、沉淀溶解平衡的應(yīng)用,1、沉淀的生成 （1）意義：在物質(zhì)的檢驗、提純及工廠廢水的處理等方面有重要意義。 （2）方法： A、調(diào)節(jié)PH法 例：工業(yè)原料氯化銨中混有氯化鐵，加氨水調(diào)PH值至7－8 Fe3+ + 3NH3?H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ B、加沉淀劑法 如:沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀劑 （3）原則：生成沉淀的反應(yīng)能發(fā)生，且進(jìn)行得越完全越好,注意：當(dāng)剩余離子即平衡離子濃度≤10-5mol/L時，認(rèn)為離子已沉淀完全或離子已有效除去。,2、沉淀的溶解,根據(jù)平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。例如醫(yī)院中進(jìn)行鋇餐透視時，用BaSO4做內(nèi)服造影劑，為什么不用BaCO3做內(nèi)服造影劑？,由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(qiáng)(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃 酸會與CO32-反應(yīng)生成CO2和水，使CO32-離子濃度降低，使 Qc Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動，使體內(nèi)的Ba2+ 濃度增大而引起人體中毒。,所以，不能用BaCO3作 為內(nèi)服造影劑“鋇餐”。,而SO42-不與H+結(jié)合生成硫酸，胃酸中的H+對BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2+濃度保持在安全濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4 作“鋇餐”。,陜西商洛柞水縣柞水溶洞,山東淄博博山溶洞,問題1：溶洞里美麗的石筍、鐘乳是如何形成的？,問題2：人口增長、燃燒煤和其他化石燃料為什么會干擾珊瑚的生長？,學(xué)以致用,,沉淀的溶解,BaCO3(s) 等難溶鹽溶解在強(qiáng)酸溶液中: BaCO3(s) +2H+=CO2?+H2O+Ba2+ CaCO3(s)+2H+=CO2?+H2O+Ca2+ ZnS(s)+2H+ = Zn2++H2S ? 難溶于水的氫氧化物溶解在酸中： Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2++2H2O Fe(OH)3(s) +3H+=Fe3++3H2O Mg(OH)2(s)溶解在氯化銨等酸性的鹽溶液中: Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3,沉淀的溶解原理,實質(zhì)是設(shè)法不斷移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動,例：CaCO3難溶于H2SO4,易溶于HCl,a.酸堿溶解法,例：Al(OH)3既溶于HCl，又溶于NaOH,b.難溶于水的電解質(zhì)溶于某些鹽溶液 例：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,欲使某物質(zhì)溶解，需必要條件Qi＜Ksp,c、其它沉淀溶解的方法,利用氧化還原反應(yīng)使沉淀溶解,CuS、HgS等不能溶于非氧化性的強(qiáng)酸，如鹽酸，只能溶于氧化性的強(qiáng)酸，如硝酸，甚至是王水，其間發(fā)生了氧化還原反應(yīng),生成配位化合物使沉淀溶解,銀氨溶液的制取就是典型的例子利用生成穩(wěn)定的可溶配位化合物[Ag(NH3) 2] OH來溶解沉淀AgOH,（常用于溶解某些具有明顯氧化性或還原性的難溶物）,,,向盛有2mL 0.1mol/L ZnSO4溶液的試管中加入幾滴Na2S (0.1mol/L) 溶液，再向其中滴加CuSO4溶液，觀察沉淀顏色的變化。,探究實驗2:,3、沉淀的轉(zhuǎn)化,,沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動，一種沉淀可以轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀，兩種難溶物的溶解能力差別越大，這種轉(zhuǎn)化的趨勢越大。,,例：在ZnS沉淀加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS 沉淀生成？已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24 Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2?L-2,解：ZnS沉淀中的硫離子濃度為： [S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12(mol/L),Qc=[Cu2+][S2-]=1.0×10-3mol/L×1.26×10-12mol/L =1.26×10-15mol2?L-2,因為：Qc(CuS) Ksp(CuS),所以ZnS沉淀會轉(zhuǎn)化為CuS沉淀,練習(xí):已知Ksp(MnS)=2.5×10-13 Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2?L-2通過計算說明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有PbS沉淀析出。,(2).ZnS沉淀為什么轉(zhuǎn)化為CuS沉淀的定量計算,利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，在工業(yè)廢水的處理過程中，常用FeS(s)MnS(s)等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。,Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2?L-2 Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2?L-2 Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2?L-2 Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2?L-2,練習(xí)：寫出FeS(s)與廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反應(yīng)離子方程式。,FeS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+,FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+,FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+,Cu2+ + MnS(s) = CuS(s)+Mn2+ Cu2+ + H2S = CuS?+2H+ Cu2+ + S2- = CuS ? Cu2+ + HS- = CuS ? +H+,用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀劑都能除去工 業(yè)廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。,水垢中的Mg(OH)2是怎樣生成的?,硬水:是含有較多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水.,加熱時： Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3?+CO2? + H2O Mg2+ + 2HCO3- = MgCO3?+CO2? + H2O MgCO3+ H2O = Mg(OH)2 +CO2 ?,為什么在水垢中鎂主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比較它們飽和時[Mg2+]的大小。,因為Qc Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。即加熱后，MgCO3沉淀轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2。,因此硬水加熱后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3 和MgCO3.,洗滌水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2?+H2O Mg(OH)2+2CH3COOH =(CH3COO)2Mg+2H2O,小 結(jié),沉淀溶解平衡,溶度積,沉淀溶解平衡的應(yīng)用,1.沉淀的溶解與生成,2.沉淀的轉(zhuǎn)化,,,,,隨堂練習(xí),1.將4×10-3mol/L的Pb(NO3)2溶液與4×10-3mol/L的KI溶液等體積混合能否有沉淀析出？ (Ksp(PbI2)= 7.1×10-9mol3?L-3),2、討論：對于平衡AgCl（S） Ag+(aq) + Cl-(aq) 若改變條件，對其有何影響,→ ↑ ↑,→ 不變 不變,不移動 不變 不變,← ↓ ↑,→ ↓ ↑,← ↑ ↓,→ ↓ ↑,溶度積規(guī)則,1、Q Ksp 時，過飽和溶液 ，生成沉淀 2、Q = Ksp 時，沉淀溶解平衡 3、Q Ksp 時，不飽和溶液 ，沉淀溶解,知識回顧,一定溫度下，可逆反應(yīng)： aA＋bB cC＋dD,K =,意義：,K的大小說明反應(yīng)進(jìn)行的限度,一定溫度下，利用K與任意時刻濃度商Q的大小比較，可預(yù)測反應(yīng)進(jìn)行的方向。,Q＞K， Q = K， Q＜K，,平衡逆向移動，直至達(dá)新的化學(xué)平衡狀態(tài),化學(xué)平衡狀態(tài),平衡正向移動，直至達(dá)新的化學(xué)平衡狀態(tài),溶解度與溶度積本質(zhì)區(qū)別：,溶解度指一定 溫度下，某溶質(zhì)在100克溶劑中形成飽和溶液時，所溶解的質(zhì)量。不僅與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，還受溶液中離子濃度的影響。 溶度積只與電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)。,Ksp= c(An+)m c(Bm-)n,AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),溶解度：S mS nS (mol/L),= (mS)m (nS)n,Ksp= S2 4S3 27S4 108S5 ……,(2).溶度積Ksp與難溶電解質(zhì)的溶解度的有關(guān)換算,小結(jié),1.理解難溶電解質(zhì)的溶解平衡。,2.溶度積和溶度積規(guī)則。,3.利用平衡移動原理分析沉淀 的生成。,