最新-2018届高三化学 第7单元第25讲沉淀溶解平衡课件 精品

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质)制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程如下图:
已知:
① 钴 与 盐 酸 反 应 的 化 学 方 程 式 为 : Co + 2HCl===CoCl2+H2 。
②CoCl2·6H2O熔点为86℃,易溶于水、乙醚等; 常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶 水变成有毒的无水氯化钴。
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 见下表:
因此使沉淀溶解(或生成)的总原则就是设法使构 晶 离 子 的 浓 度 减 小 ( 或 增 大 ) 使 之 满 足 Qc<Ksp( 或 Qc>Ksp),利用的原理是平衡移动原理,改变条件使 平衡发生移动。
3.溶度积常数与物质的溶解性
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 (1)对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质 在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知,溶解能 力:AgCl>AgBr>AgI,Cu(OH)2<Mg(OH)2。 (2)不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作 为比较依据。如:
一、溶解平衡的概念与特点
1.概念
在一定温度下,当沉淀溶解的速率和沉淀析出的
速率相等时,固体质量、离子浓度不变的状态。
2.建立。 固体溶质 溶解
结晶
v溶解 v结晶
溶液中的溶质
v溶解
=
v结晶ห้องสมุดไป่ตู้
v溶解 v结晶
固体溶解 溶解平衡 析出晶体
3.特征 (1)逆:可逆过程(离子间生成难溶电解质的反应 不能 完全进行到底)。 (2)动: 动态 平衡,溶解的速率和沉淀的速 率并不为0。 (3)等:v溶解 = v沉淀。 (4)定:达到平衡时,固体质量、离子浓度不变。 (5) 变 : 当 外 界 条 件 改 变 时 , 溶 解 平 衡 将 发 生 移动 ,达到新的平衡状态。
在AgCl的溶液中,一方面,在水分子作用下,少
量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面溶于水中AgCl
Ag+
+Cl-;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面正、
负离子的吸引,回到AgCl的表面析出沉淀,Ag++Cl
- AgCl↓。在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速
率相等时,便得到了AgCl的饱和溶液,即建立如下动
如Cu(OH)2溶于稀硫酸,离子方程式为Cu(OH)2+
2H+ Cu2++2H2O 。
(2)盐溶液溶解法:如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,
离子方程式为
Mg
OH
2
+2NH4
Mg2++2NH3
H2O

3.沉淀的转化
(1)实质:沉淀溶解平衡的移动。
(2)特征
①一般说来,溶解度小的沉淀转化为溶解度 更
(“ 相 同 ” 或 “ 不 相 同 ” ) 。 前 者 表 示 难 溶 电 解 质
AgCl在水溶液中的溶解平衡方程式,后者表示强
电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。
5.电解质在水中的溶解度 20℃时电解质在水中的溶解度与溶解性存在如 下关系:
溶解性 难溶
微溶
可溶 易溶
S的范围 S<0.01 g 0.01 g<S<1 g 1 g<S<10 g S>10 g
参 考 答 案 : 加 入 固 体 CH3COONa 使 Mg(OH)2 固
体的质量增加。理由是CH3COONa在溶液中水解:
CH3COO - + H2O
CH3COOH + OH - , 增 大 了
c(OH-),使Mg(OH)2的溶解平衡向着生成Mg(OH)2
的方向移动。加入NH4Cl固体使Mg(OH)2固体的质量
v(正)=v(逆) v(电离)=v(结合) v(水解)=v(中和) v(沉淀)=v(溶解)
举例
N2(g)+3H2(g) CH3COOH
CO32+H2O
2NH3(g) CH3COO-+H+ HCO3 +OH-
AgCl(s) Ag+ (aq)+Cl-(aq)
存在条件
一定条件下 的可逆反应
一定条件下弱电 解质的水溶液
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp=1.8×10-10。
Mg(OH)2(s)
Mg2 + (aq) + 2OH - (aq) , Ksp =
5.6×10-12。
虽然Mg(OH)2的Ksp较小,但不能认为Mg(OH)2 比AgCl更难溶。一般比较难溶物质的溶解能力,往
往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度,则
小 的沉淀容易实现。
②沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
例如:Ag NO3 NaClAgCl( 白: 色沉淀) NaBrAgBr ( 淡黄 色沉淀) NaIAgI( 黄 色沉淀) Na2S
Ag2S(黑色沉淀) (3)应用
①锅炉除垢
将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为
CaSO4+CO32 CaCO3+SO42
难溶电解质的溶解平衡也是动态平衡,同样可以 改变条件使平衡移动——溶液中的离子转化为沉淀或 沉淀转化为溶液中的离子。
当溶液中Qc>Ksp时,溶液中的离子生成沉淀,直 至沉淀溶解与离子生成沉淀达到平衡状态;当溶液中 Qc<Ksp时,若体系中有足量的固体存在,则固体溶 解,直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到平衡状态。
【迁移训练1】 (2010·江苏南通中学)已知锶与钡同 处于第ⅡA族。硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡 曲线如图所示,下列说法不正确的是( AB )
A.SrSO4的溶解度随温度的升 高而增大
B.在常温下,SrSO4的溶解度 比BaSO4的小
C.在363K时,图中a点对应的 溶液是饱和溶液
D.313K时的饱和溶液升温到 363K时,依然是饱和溶液
点拨:要除FeCl3实际上是除去Fe3+,除Fe3+的 方法是加入某物质使之成为沉淀过滤即可。同时该
题巧妙运用了Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解 度,从而可以使Fe(OH)3沉淀,而不致使Mg2+转化为 沉淀而析出。
【迁移训练2】 (2010·南通二模)CoCl2·6H2O是一 种饲料营养强化剂。以含钴废料(含少量Fe、Al等杂
一定条件下含弱 酸根或弱碱阳离 子的盐溶液中
一定条件下(微 溶、难溶)盐的 饱和水溶液中
①温度; 影响因素 ②浓度;
③压强
①温度;②度;
③同离子的酸、 碱、盐和化学反

①温度;②浓度; ③外加电解质 和化学反应
①温度; ②浓度; ③酸、碱、盐
平衡限度
平衡移动 的判据
平衡常数K、Ka(Kb)、KW、Ksp以及转化率或电离度或水解率α 勒夏特列原理(向减弱条件改变的方向移动)
减小。理由是NH4Cl在溶液中电离出NH4,NH与4 OH-
发生反应: NH4+OH- NH3·H2O,减小了c(OH
-),使Mg(OH)2溶解平衡向着生成Mg2+和OH-的方
向移动。
点拨:物质的溶解性的大小是相对的,没有绝 对不溶的物质。在一定条件下,难溶电解质溶于水 形成饱和溶液时,固体溶解的速率和离子的沉淀速 率相等,固体的质量和离子的浓度不再变化,即建 立了难溶电解质的沉淀溶解平衡。
态平衡:
AgCls
溶解 沉淀
Cl- aq+Ag+ aq
难溶电解质的溶解平衡也是有条件的,条件变 化,平衡破坏。如上述的沉淀和溶解平衡就受温度、 浓度等的影响,通过条件的变化可以使沉淀生成、 沉淀溶解,也可以使沉淀转化。
二、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)调节pH法:如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质, 可首先加入氨水调节pH至7~8,离子方程式:
沉淀物 Fe(OH)3 开始沉淀 2.3 完全沉淀 4.1
Fe(OH)2 7.5 9.7
Co(OH)2 7.6 9.2
Al(OH)3 3.4 5.2
请回答下列问题:
(1)在上述新工艺中,用“盐酸”代替原工艺中 “盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要优 点为 减少有毒气体的排放,防止大气污染;防止 产品中混有硝酸盐 。
4.表示
一 般 用 溶 解 平 衡 方 程 式 表 示 : AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)。AgCl固体的溶解平衡可表
示如下: AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) 。
需要说明的是,AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
与AgCl
Ag++Cl-所表示的意义 不相同
【解析】同主族元素性质具有相似性与递变性, 从MgSO4、CaSO4、BaSO4在水溶液中的溶解情况可 知B是错误的;根据图像进行分析,选项A错误,C 和D正确。
沉淀溶解平衡的应用
【典例2】为了除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热 搅拌的条件下加入的一种试剂是( D )
A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO
(2)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是5.2~7.6 。
(3) 操 作 Ⅰ 包 含 3 个 基 本 实 验 操 作 , 它 们 是 蒸发浓缩、冷却结晶和过滤 。
(4) 制 得 的 CoCl2·6H2O 需 减 压 烘 干 的 原 因 是 降低烘干温度,防止产品分解。
(5)为测定产品中CoCl2·6H2O含量,某同学将一 定量的样品溶于水,再向其中加入足量的AgNO3溶 液,过滤,并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算 发 现 产 品 中 CoCl2·6H2O 的 质 量 分 数 大 于 100% , 其 原因可能是 样品中含有NaCl杂质;烘干时失去部 分结晶水 。
外界条件对沉淀溶解平衡的影响
【典例1】 在有固体Mg(OH)2存在的饱和溶液中, 存在着如下平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH- (aq)。向该饱和溶液中分别加入固体CH3COONa或 NH4Cl时,固体Mg(OH)2的质量有什么变化?
【解析】本题需要将盐类水解平衡和溶解平衡结 合起来运用,加入CH3COONa固体,因CH3COO-水 解溶液呈碱性,相当于增加了c(OH-),平衡左移; 加入NH4Cl固体,因 NH4 结合OH-,使平衡右移。
三、溶度积和离子积
1.溶度积常数
(1)定义:对于溶解平衡:AmBn(s) +nBm-(aq),Ksp= cm(An+)·cn(Bm-) 衡常数一样,Ksp仅受 温度 的影响。
mAn+(aq) ,与其他平
(2)四种重要的动态平衡的比较
比较项目 化学平衡 电离平衡 水解平衡
沉淀溶解平衡
逆、动、等、定、变 平衡特征
【解析】对于除杂问题,要把握以下几个问题:(1) 加入的试剂能与杂质反应或通过调整酸碱性,使之发生 水解而除去;(2)添加的试剂允许过量,且过量的试剂易 于除去,不能引入新的杂质。本题常规方法是加入化学 物质直接与Fe3+反应形成沉淀,但在这里却巧妙地利用 了 MgO 消 耗 FeCl3 水 解 生 成 的 HCl , 促 使 FeCl3 水 解 成 Fe(OH)3,同时MgO转化成MgCl2,不引入新杂质,即使 MgO过量,因为它不溶于水也不会引起二次污染。
AgCl的浓度约为1.34×10-5 mol/L,Mg(OH)2约为 1.12×10-4 mol/L,显然Mg(OH)2更易溶解。
(3)Ksp与物质的量浓度无关,与温度有关,与离 子方程式的写法有关,如
Cu(OH)2(s) c(Cu2+)·c2(OH-)。
1 2 Cu(OH)2(s) c1/2(Cu2+)·c(OH-)
Fe3++3NH3
H2O
Fe
OH
3
+3NH
4

(2)加沉淀剂法:如用H2S沉淀Cu2+,离子方程
式为Cu2++H2S CuS +2H+ ,用Na2S沉淀Hg2+, 离子方程式为 Hg2++S2- HgS 。
2.沉淀的溶解
(1)酸溶解法:如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为
CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2 。

②矿物转化
CuSO4溶液遇ZnS(闪锌矿)转化为CuS(铜蓝)的 离子方程式为 Cu2++ZnS CuS+Zn2+ 。
在难溶电解质的溶液中,欲使沉淀溶解常用的方 法是:在难溶电解质的饱和溶液中加入适当溶剂使之 与组成沉淀的一种构晶离子结合成另一类化合物,从 而使之溶解。具体方法可采用酸碱溶解法、配位溶解 法、氧化还原溶解法以及沉淀转化溶解法。
2.溶度积规则 某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度 幂的乘积称为离子积,用Qc表示。 (1)当Qc<Ksp时,溶液不饱和,无沉淀析出,需 加入该难溶电解质直至饱和;
(2)当Qc=Ksp时,溶液达饱和,沉淀与溶解处于 平衡状态;
(3)当Qc>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直 至溶液饱和,达到新的平衡。
Cu2 + (aq) + 2OH - (aq) , Ksp =
1 2
Cu2 + (aq) + OH - (aq) , Ksp =
与其他的化学平衡常数一样,Ksp只与难溶电解 质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中离子 的浓度无关。溶液中离子浓度的变化只能使溶解平 衡移动而不改变溶度积。作指示剂,强碱滴定强酸 用酚酞作指示剂。
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