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1、第4講難溶電解質(zhì)的溶解平衡,一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡,1.定義:在一定條件下,當(dāng)難溶電解質(zhì)溶解的速率和沉淀生成的速率相等時(shí),得到該沉淀的飽和溶液,這種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)叫難溶電解質(zhì)的溶解平衡。,2.特征:難溶電解質(zhì)的溶解平衡屬于化學(xué)平衡的一種,因此它具有化學(xué)平衡的一切特征。,“動(dòng)”:動(dòng)態(tài)平衡,溶解的速率與沉淀的速率不等于0。,“等”:溶解的速率與沉淀的速率相等。,“定”:達(dá)到平衡時(shí),溶液中離子的濃度保持不變。,“變”:當(dāng)外界條件改變時(shí),溶解平衡將發(fā)生移動(dòng),達(dá)到新的平衡。,3.影響因素:,(1)內(nèi)因:難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。,(2)外因:,互動(dòng)探究1難溶電解質(zhì)存在溶解平衡,可溶的電解質(zhì)(如 NaCl)是

2、否也存在溶解平衡呢?,答案:存在,如向飽和的 NaCl 溶液中滴加濃鹽酸(或通入HCl氣體)可觀察到有晶體析出。,1.定義:難溶電解質(zhì)在溶液中達(dá)到溶解平衡狀態(tài)時(shí),離子濃度保持不變(或一定),其離子濃度的方次的乘積為一個(gè)常數(shù),這個(gè)常數(shù)稱之為溶度積常數(shù),簡稱為溶度積,用Ksp表示。,2.表達(dá)式:AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp(AmBn)= cm(An+)cn(Bm-)。,互動(dòng)探究2能否由難溶電解質(zhì)的溶度積來求其溶解度,反之已知溶解度能否求其溶度積?,二、難溶電解質(zhì)的溶解平衡常數(shù)溶度積,答案:可以,如AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),其溶度積為Ksp,則其溶

3、解度為 g(假定溶液的密度為1 gmL-1)。反之也可求:Ksp=( )2(S為溶解度)。,3.注意:,Ksp只與 溫度有關(guān),而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關(guān)。,一般來說,對(duì)同種類型難溶電解質(zhì),Ksp越小,其溶解度越 小,越易轉(zhuǎn)化為沉淀。不同類型難溶電解質(zhì),不能根據(jù)Ksp比較其溶解度的大小。,可通過比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積離子積(Qc)的相對(duì)大小判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下的沉淀生成或溶解情況:,當(dāng) QcKsp時(shí),向生成沉淀的方向進(jìn)行,有沉淀析出;,當(dāng) Qc=Ksp時(shí),達(dá)到溶解平衡,溶液為飽和溶液;,當(dāng) QcKsp時(shí),向沉淀溶解的方向進(jìn)行,沉淀逐漸溶解。,考點(diǎn)透析,考點(diǎn)1難溶電解

4、質(zhì)的溶解平衡的概念,典例1海水中含有豐富的鎂資源。某同學(xué)設(shè)計(jì)了從模擬海水中制備MgO的實(shí)驗(yàn)方案:,注:溶液中某種離子的濃度小于1.010-5 molL-1,可認(rèn)為該離子不存在;實(shí)驗(yàn)過程中,假設(shè)溶液體積不變。,Ksp,CaCO3=4.9610-9,Ksp,MgCO3=6.8210-6,Ksp,Ca(OH)2=4.6810-6,Ksp,Mg(OH)2=5.6110-12,下列說法正確的是(),B.濾液M中存在Mg2+,不存在Ca2+,C.濾液N中存在Mg2+、Ca2+,D.步驟中若改為加入4.2 g NaOH固體,沉淀物Y為Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物,A.沉淀物X為CaCO3,【解析】

5、本題主要考查溶度積的計(jì)算和分析。步驟發(fā)生反應(yīng):Ca2+OH-+HC CaCO3+H2O,故X為CaCO3,且為0.001 mol,A項(xiàng)正確;濾液M中存在Ca2+:0.011 mol-0.001 mol=0.01 mol,剩余c(Ca2+)=0.01 molL-1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;步驟:KspMg(OH)2=c(Mg2+)(10-3)2=5.610-12, c(Mg2+)=5.610-610-5,故濾液N中Mg2+無剩余,C項(xiàng)錯(cuò)誤;生成0.05 mol Mg(OH)2,余0.005 mol OH-,QCa(OH)2=c(Ca2+)c2(OH-)=0.010.0052=2.510-7KspCa(OH)2

6、,故無Ca(OH)2析出,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,【答案】A,技能歸綱,對(duì)于AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)cn(Bm-)。其影響因素主要有:,(1)內(nèi)因:電解質(zhì)本身的性質(zhì)。,(2)外因:遵循平衡移動(dòng)原理,對(duì)于沉淀溶解平衡來說,多數(shù)在溶液中進(jìn)行,可忽略壓強(qiáng)的影響(氣體在溶液中的溶解平衡除外)。,濃度的影響:加水時(shí),平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。,溫度的影響:升高溫度時(shí),多數(shù)平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。但Ca(OH)2的溶解為放熱過程,升高溫度時(shí),平衡向析出Ca(OH)2的方向移動(dòng),即溶解度減小。,同離子效應(yīng):在溶液中含有與沉淀溶解平衡相同的離,子,平衡逆向移動(dòng),溶解度減

7、小。,學(xué)以致用,1.下列對(duì)沉淀溶解平衡的描述中正確的是(),A.反應(yīng)開始時(shí),溶液中各離子濃度相等,B.沉淀溶解達(dá)到平衡時(shí),沉淀的速率和溶解的速率相等,C.沉淀溶解達(dá)到平衡時(shí),溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等,且保持不變,D.沉淀溶解達(dá)到平衡時(shí),如果再加入難溶性的該沉淀,物,那么將促進(jìn)溶解,【解析】反應(yīng)開始時(shí),各離子的濃度沒有必然的關(guān)系,A項(xiàng)不正確;沉淀溶解達(dá)到平衡時(shí),溶液中溶質(zhì)的離子濃度保持不變,但不一定相等,C項(xiàng)不正確;沉淀溶解達(dá)到平衡時(shí),如果再加入難溶性的該沉淀物,由于固體的濃度為常數(shù),故平衡不發(fā)生移動(dòng),D項(xiàng)不正確。,【答案】B,考點(diǎn)2難溶電解質(zhì)的溶解平衡圖像,典例2,某溫度下，F(xiàn)e（OH）3(s

8、)、Cu（OH）2(s)分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后，改變?nèi)芤簆H，金屬陽離子濃度的變化如圖所示。據(jù)圖分析，下列判斷錯(cuò)誤的是( ),A.KspFe(OH)3 KspCu(OH)2,B.加適量NH4Cl固體可使溶液由a 點(diǎn)變到b點(diǎn),C.c、d兩點(diǎn)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(diǎn)代表的溶液中達(dá)到飽z和,【解析】b、c兩點(diǎn)金屬陽離子的濃度相等,設(shè)為x, c(OH-)c=10-9.6,c(OH-)b=10-12.7,則KspFe(OH)3=x(10-12.7)3,KspCu(OH)2=x(10-9.6)2,故 KspFe(OH)3K,沉

9、淀要析出,D項(xiàng)正確。,【答案】B,技能歸綱,難溶電解質(zhì)圖像中的溶度積曲線分別是以陰、陽離子的對(duì)數(shù)濃度為坐標(biāo)作出的曲線,不同溫度下曲線形狀不盡相同。曲線上方表示該物質(zhì)在某一溫度下的過飽和溶液;曲線上表示該物質(zhì)在該溫度下的飽和溶液;而曲線下方表示該物質(zhì)在某一溫度下的不飽和溶液。,2.已知Ag2SO4的Ksp為2.010-5,將適量Ag2SO4固體溶于100 mL水中至剛好飽和,該過程中Ag+和S 濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖飽和Ag2SO4 溶液中c(Ag+)=0.034 molL-1。若t1時(shí)刻在上述體系中加入100 mL 0.020 molL-1 Na2SO4溶液,下列示意圖中,能正確表示t1時(shí)刻

10、后Ag+和S濃度隨時(shí)間變化關(guān)系的是(),學(xué)以致用,【答案】B,考點(diǎn)3難溶電解質(zhì)的溶解平衡的應(yīng)用,典例3KI溶液與Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀,此沉淀的Ksp=7.010-9。將等體積的KI溶液與Pb(NO3)2溶液混合,若KI的濃度為1.010-2 molL-1,則生成沉淀所需 Pb(NO3)2溶液的最小濃度為。,【解析】KI溶液與Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀PbI2:Pb(NO3)2+2KI PbI2+2KNO3,其實(shí)質(zhì)是Pb2+2I- PbI2,根據(jù)溶度積常數(shù)得: ( )2=7.010-9,所以cPb(NO3)2=5.610-4mo1L-1。,【答案】5.610-4mo1L-1

11、,(1)沉淀的生成,加入沉淀劑,應(yīng)用同離子效應(yīng)(當(dāng)溶液中存在與難溶電解質(zhì)同種的離子時(shí),難溶物的溶解度將降低,沉淀將更完全),控制溶液的pH,當(dāng)QcKsp時(shí)有沉淀生成。,(2)沉淀的溶解,當(dāng)QcKsp時(shí),沉淀發(fā)生溶解,使Qc減小的方法有:,利用氧化還原反應(yīng)降低某一離子的濃度;,生成弱電解質(zhì);,技能歸綱,沉淀溶解平衡的應(yīng)用,生成絡(luò)合物,例如銀氨溶液的配制。,(3)分步沉淀,溶液中含有幾種離子,加入某沉淀劑均可生成沉淀,沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后順序沉淀,叫做分步沉淀。利用分步沉淀可進(jìn)行離子間的相互分離。,對(duì)于同一類型沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀越完全。,對(duì)不同

12、類型的沉淀,其沉淀的先后順序要通過計(jì)算才,能確定。,一般認(rèn)為沉淀離子濃度小于1.010-5 molL-1時(shí),已經(jīng)沉淀完全。,(4)沉淀的轉(zhuǎn)化,由一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程,若難溶電解質(zhì)類型相同,則Ksp較大的沉淀易于轉(zhuǎn)化為Ksp較小的沉淀。,Ksp(Ag2CrO4)的表達(dá)式為。,(2)已知25 時(shí)Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.210-10,此溫度下,AgCl飽和溶液中的c(Ag+)(填“大于”、 “小于”或“等于”)Ag2CrO4飽和溶液中的c(Ag+); 此溫度下,在 0.010 molL-1 NaCl和0.010 molL-1 K2CrO4的混合溶

13、液中滴加0.010 molL-1的AgNO3溶液,首先產(chǎn)生的沉淀是。,(3)在Ag2CrO4懸濁液(磚紅色)中滴加NaCl溶液,混合液顏色的變化為,再滴加NaI溶液,學(xué)以致用,3.(1)寫出Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡方程式:,混合液顏色的變化為 。,【答案】(1)Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+Cr (aq);Ksp(Ag2CrO4)=c(Cr )c2(Ag+),(2)小于;AgCl,(3)磚紅色變?yōu)榘咨?白色變?yōu)辄S色,實(shí)驗(yàn)探究難溶電解質(zhì)溶解平衡的應(yīng)用,【示例】羥基磷灰石Ca5(PO4)3OH是一種重要的生物無機(jī)材料。其常用的制備方法有兩種:,方法A:用濃氨水分別調(diào)Ca(NO3

14、)2和(NH4)2HPO4溶液的pH約為12;在劇烈攪拌下,將(NH4)2HPO4溶液緩慢滴入,Ca(NO3)2溶液中。,方法B:劇烈攪拌下,將H3PO4溶液緩慢滴加到Ca(OH)2懸濁液中。,3種鈣鹽的溶解度隨溶液pH的變化如圖所示(圖中縱坐標(biāo)是鈣離子濃度的對(duì)數(shù)),回答下列問題:,5Ca(NO3)2+3(NH4)2HPO4+4NH3H2O Ca5(PO4)3OH+ +;,5Ca(OH)2+3H3PO4 。,(2)與方法A相比,方法B的優(yōu)點(diǎn)是。,(3)方法B中,如果H3PO4溶液滴加過快,制得的產(chǎn)物不純,其原因是。,(4)圖中所示3種鈣鹽在人體中最穩(wěn)定的存在形式是 (填化學(xué)式)。(5)糖黏附在牙齒上,在酶,(1)完成方法A和方法B中制備Ca5(PO4)3OH的化學(xué)反應(yīng)方程式:,的作用下產(chǎn)生酸性物質(zhì),易造成齲齒。結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理,分析其原因:。,【解析】(1)根據(jù)原子守恒可以配平反應(yīng)的化學(xué)方程式。,(2)方法A與方法B對(duì)比,主要是方法A有副產(chǎn)物NH4NO3,原子利用率不高。,(3)H3PO4溶液滴加過快,會(huì)使反應(yīng)液酸性局部過大,容易生成CaHPO4。,(4)人體pH基本上在7.397.41之間,所以鈣主要存在形式為Ca5(PO4)3OH,結(jié)合其電離平衡可以分析知酸會(huì)促進(jìn)其電離而溶解,造成齲齒。,