高中化學 第三章 第四節(jié) 難溶電解質溶解平衡(二)課件 新人教版選修4.ppt
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難溶電解質的溶解平衡,難溶電解質的溶解平衡,一、沉淀溶解平衡 1、固體物質的溶解性 2、沉淀溶解平衡 3、影響沉淀溶解平衡的因素 二、溶度積 1、判斷沉淀溶解方向 2、分步沉淀——選擇合適的沉淀劑 三、沉淀反應的應用 1、沉淀的生成: QcKsp 2、沉淀的溶解: QcKsp 3、沉淀的轉化,三、沉淀反應的應用,1、沉淀的生成: QcKsp 實質:平衡向生成沉淀的方向移動(分離或除去某些離子) (1)加入沉淀劑 如:沉淀Cu2+、Hg2+ 、Ag+等,以Na2S、H2S作沉淀劑 (2)調節(jié)溶液的pH 如:工業(yè)原料NH4Cl中混有FeCl3,使其溶解于水加氨水調 pH值至7~8,使Fe3+轉變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。,Hg2+ + S2-= HgS↓ Cu2+ + H2S= CuS↓+2H+,Fe3+ + 3NH3?H2O====Fe(OH)3↓+3NH4+,除去某溶液中的SO42-,你選擇加入鋇鹽還是鈣鹽?為什么?,三、沉淀反應的應用,(3)氧化還原法 如:在粗制CuSO4.5H2O晶體中常含有雜質Fe2+,在提純時,為了除去Fe2+,常用什么方法?(溶液中Fe2+ 、Cu2+、Fe3+完全沉淀為氫氧化物,需要的pH分別為9.6、6.4、3.7),為了除去Fe2+,常加少量的H2O2,使Fe2+氧化為Fe3+,然后再加少量堿至溶液pH=4,可以達到除去亞鐵離子而不損失硫酸銅的目的。,多種方法綜合處理,三、沉淀反應的應用,1、沉淀的生成: QcKsp 多種方法綜合運用 1、工業(yè)制備氯化銅時,將濃鹽酸用蒸汽加熱至80 ℃左右,慢慢加入粗CuO粉末(含雜質Fe2O3 , FeO),充分攪拌,使之溶解,得一強酸性的混合溶液,現(xiàn)欲從該混合溶液中制備純凈的CuCl2溶液,采用以下步驟:{參考數(shù)據(jù)如下},二、溶度積,1、沉淀的生成: QcKsp 多種方法綜合運用 (1)第一步除去Fe2+,能否直接調整pH=9.0將Fe2+沉淀除去?理由是_____________________________。 (2)有人用強氧化劑NaClO將Fe2+氧化為Fe3+: ①加入NaClO后,溶液的pH的變化是_____ A.一定增大 B.一定減小 C.可能增大 D.可能減小 ②你認為用NaClO作氧化劑是否妥當?理由是? (3)現(xiàn)在下列幾種常用的氧化劑,可用于除去混合溶液中的Fe2+的有___ A.濃HNO3 B.KMnO4 C.Cl2 D.O2 E.H2O2,不能;因Fe2+沉淀的pH最大,F(xiàn)e2+沉淀完全時,Cu2+也沉淀,A,不妥當;引入了新雜質Na+,CDE,二、溶度積,1、沉淀的生成: QcKsp 多種方法綜合運用 (4)除去溶液中的Fe3+的方法是調整溶液的pH=3.2,現(xiàn)有下列試劑,均可將強酸性的溶液的pH調到3.2,最適宜選用的有___ A.NaOH B.氨水 C.Cu2(OH)2CO3 D.Na2CO3 E.CuO F.Cu(OH)2) (5)若提供的藥品有:Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu,試結合題給表格作參照,簡述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的實驗步驟: (6)將除去Fe3+和Fe2+后所得溶液小心加熱濃縮,再冷卻結晶,即可得CuCl2·xH2O。如果要將CuCl2·xH2O處理為無水氯化銅,如何操作:____________________,CEF,通入足量Cl2,使Fe2+轉化為Fe3+;加入CuO,調節(jié)溶液pH 約為4(或3.2≤pH4.7),使Fe3+沉淀完全,在干燥的HCl氣流保護下加熱,三、沉淀反應的應用,2、金屬氫氧化物在酸中溶解度不同,因此可利用這一性質,控制溶液的pH,達到分離金屬離子的目的。難溶金屬氫氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L-1)如圖所示。 (1)pH=3時溶液中銅元素的 主要存在形式是______。 (2)若要除去CuCl2溶液中的 少量Fe3+,應該控制溶液的 pH________。 A.6,Cu2+,B,三、沉淀反應的應用,1、金屬氫氧化物在酸中溶解度不同,因此可利用這一性質,控制溶液的pH,達到分離金屬離子的目的。難溶金屬氫氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L-1)如圖所示。 (3)在Ni(NO3)2溶液中含有 少量的Co2+雜質,______ (“能”、“不能”)通過調節(jié) 溶液pH的方法來除去,理由是 ___________________________。 (4)要使氫氧化銅沉淀溶解,除了 加入酸之外,還可以加入氨水生成 [Cu(NH3)4]2+,該反應的離子方程式_________________________。,不能,Co2+和Ni2+沉淀時的pH范圍相差太小,Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,三、沉淀反應的應用,2、沉淀的溶解: QcKsp 實質:移去溶解平衡體系中的相應離子,使平衡向沉淀溶解的方向移動,從而使沉淀溶解。 (1)、酸溶解法: 如:固態(tài)CaCO3溶于鹽酸中:,HCO3-,H+,加入H+,H2CO3,,(2)、鹽溶解法 如:在有固態(tài)Mg(OH)2存在的飽和溶液中,存在著如下平衡: 向該飽和溶液中分別加入鹽酸、NaAc 、NH4Cl時,固體Mg(OH)2的質量有什么變化?,三、沉淀反應的應用,NH3 · H2O,加入NH4+,三、沉淀反應的應用,1.已知:25 ℃時,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp(MgF2)=7.42×10-11。下列說法正確的是( ) A.25 ℃時,飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大 B.25 ℃時,在Mg(OH)2的懸濁液中加入少量的NH4Cl固體,c(Mg2+)增大 C.25 ℃時,Mg(OH)2固體在20 mL 0.01 mol·L-1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液中的Ksp小 D.25 ℃時,在Mg(OH)2的懸濁液中加入NaF溶液后, Mg(OH)2不可能轉化為MgF2,B,三、沉淀反應的應用,(3)、配位溶解法 如:在有固態(tài)AgCl存在的飽和溶液中,存在著如下平衡:,[Ag(NH3)2]+,2NH3 · H2O,Cu(OH)2(s)+4NH3 · H2O [Cu(NH3)4]2+(aq) + 4H2O+2OH-,三、沉淀反應的應用,(4) 、氧化還原法 如:不溶于鹽酸的AgS、CuS、HgS等硫化物加熱條件下可溶于硝酸中。,3Ag2S+8HNO3 === 6AgNO3 + 3S + 2NO ↑ + 4H2O,△,2AgNO3+H2S === Ag2S↓+2HNO3,三、沉淀反應的應用,2、沉淀的溶解: QcKsp,(1).酸溶解法:強酸是常用的溶解難溶電解質的試劑。如可溶解難溶氫氧化物(如Al(OH)3)、難溶碳酸鹽(如CaCO3)、某些難溶硫化物(如FeS)等。,(2).鹽溶解法:某些鹽溶液也可用來溶解沉淀。(如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液中),(3).配位溶解法:如Cu(OH)2可溶于NH3 · H2O溶液中,AgCl也可溶于NH3 · H2O溶液中。,AgCl(s)+2NH3 · H2O [Ag(NH3)2]+(aq) + 2H2O+2Cl-,Cu(OH)2(s)+4NH3 · H2O [Cu(NH3)4]2+(aq) + 4H2O+2OH-,(4).氧化還原法:如:不溶于鹽酸的AgS、CuS、HgS等硫化物可溶于硝酸中。,3Ag2S+8HNO3 === 6AgNO3 + 3S + 2NO ↑ + 4H2O,△,三、沉淀反應的應用,1、某溫度下,F(xiàn)e(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后,改變溶液pH,金屬陽離子濃度的變化如圖所示。據(jù)圖分析,下列判斷錯誤的是( ) A.Ksp[Fe(OH)3]Ksp[Cu(OH)2] B.加適量NH4Cl固體可使溶液 由a點變到b點 C.c、d兩點代表的溶液中 c(H+)與c(OH-)乘積相等 D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分別在 b、c兩點代表的溶液中達到飽和,B,三、沉淀反應的應用,有白色沉淀 析出,白色沉淀轉變 為黃色,黃色沉淀轉變 為黑色,三、沉淀反應的應用,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,靜置,白色沉淀轉變?yōu)榧t褐色,三、沉淀反應的應用,AgCl(s) ? Ag+(aq) +Cl-(aq),+,KI = I- + K+,AgI(s),2AgI(s) ? 2Ag+ (aq)+2I-(aq),Na2S = S2- + 2Na+,+,Ag2S(s),三、沉淀反應的應用,3、沉淀的轉化 已知下列數(shù)據(jù),根據(jù)實驗現(xiàn)象,能得到什么結論? 結論:沉淀一般可從溶解度小的向溶解度更小的方向轉化,兩者差別越大,轉化越容易。,三、沉淀反應的應用,實質:沉淀溶解平衡的移動。沉淀一般可從溶解度小的向溶解度更小的方向轉化,兩者差別越大,轉化越容易 如在BaSO4溶液中加入過量的Na2CO3,通過增大c(CO32-)、移走上層溶液等使BaSO4轉化為BaCO3,注意:并不是Ksp相對較小的沉淀轉化為Ksp相對較大的沉淀就完全不能進行 。,三、沉淀反應的應用,4、室溫下BaCO3、BaSO4的Ksp分別為5.1×10-9mol2 · L-2、1.1×10-10mol2 · L-2現(xiàn)欲使BaCO3固體轉化為BaSO4時,所加Na2SO4溶液的濃度至少為( ) A.7.14×10-5mol/L B.3.3×10-5mol/L C.1.54×10-6mol/L D.5.1×10-9mol/L,C,法1:BaCO3(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq),法2:BaCO3(s) + SO42- BaSO4(s) + CO32-(aq),三、沉淀反應的應用,1、已知CuSO4溶液分別與Na2CO3、Na2S溶液反應的情況如下: (1)CuSO4+Na2CO3 主要:Cu2+ + CO32- + H2O === Cu(OH)2↓+ CO2↑ 次要:Cu2+ + CO32-=== CuCO3↓ (2)CuSO4+ Na2S 主要:Cu2++ S2-=== CuS↓ 次要:Cu2+ + S2-+ 2H2O=== Cu(OH)2↓+ H2S↑ 下列幾種物質溶解能力由大到小的順序是( ) A.Cu(OH)2CuCO3CuS B.CuSCuCO3Cu(OH)2 C.CuSCu(OH)2CuCO3 D.CuCO3Cu(OH)2CuS,D,三、沉淀反應的應用,1、已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表。 為除去某工業(yè)廢水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+雜質,最適宜向此工業(yè)廢水中加入過量的____(填選項)。 A.NaOH B.FeS C.Na2S,B,三、沉淀反應的應用,2、在實際生產中,通常將難溶于強酸的BaSO4制成易溶于鹽酸的碳酸鋇,已知25℃時Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。今有0.15 L 1.5 mol/L的Na2CO3溶液可以使多少克BaSO4固體轉化掉?,初始 (mol/L) 1.5 0 平衡 (mol/L) 1.5-x x,三、沉淀反應的應用,生產應用、解釋自然現(xiàn)象 ①鍋爐除水垢 可先用Na2CO3溶液處理,使之轉化為疏松、易溶于酸的CaCO3。,水垢成分:CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4,用飽和Na2CO3 溶液浸泡數(shù)天,疏松的水垢CaCO3 Mg(OH)2,除去水垢,,,用鹽酸,寫出除去水垢過程中發(fā)生的所有離子方程式,三、沉淀反應的應用,應用 ②一些自然現(xiàn)象的解釋 自然界也發(fā)生著溶解度小的礦物轉化為溶解度更小的礦物的現(xiàn)象。 如:各種原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液,并向深部滲透,遇到深層閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS),便慢慢地使之轉變?yōu)殂~藍(CuS)。,沉淀的生成、溶解、轉化的實質:沉淀溶解平衡的移動,- 配套講稿:
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