沉淀溶解平衡的应用(公开课用)-PPT课件.ppt

1选修四选修四 化学反应原理化学反应原理专题三专题三 溶液中的离子反应溶液中的离子反应第四单元第四单元 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡的应用沉淀溶解平衡的应用2认识认识1 1：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成 物的溶解度很小。物的溶解度很小。认识认识2 2：溶解度小于：溶解度小于0.01g0.01g的电解质称为难溶电解质，溶的电解质称为难溶电解质，溶解度尽管很小，但不会为解度尽管很小，但不会为0 0。认识认识3 3：残留在溶液中的离子浓度小于：残留在溶液中的离子浓度小于1 110-5molL10-5molL1,1,就认为反应完全了。就认为反应完全了。沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡溶度积规则溶度积规则: MmAn: MmAn的饱和溶液的饱和溶液 溶度积溶度积Ksp=c(Mn+)m c(Am-)nKsp=c(Mn+)m c(Am-)n 离子积离子积Qc=c(Mn+)m c(Am-)nQc=c(Mn+)m c(Am-)nQc Ksp,Qc Ksp,溶液处于过饱和溶液状态溶液处于过饱和溶液状态, ,生成沉淀生成沉淀. .Qc = Ksp,Qc = Ksp,沉淀和溶解达到平衡沉淀和溶解达到平衡, ,溶液为饱和溶液溶液为饱和溶液. .Qc Ksp,Qc 1.810-10QcKsp,所以有所以有AgCl沉淀析出。沉淀析出。解：解：问题解决问题解决4沉淀溶解平衡的应用之一沉淀溶解平衡的应用之一沉淀的生成沉淀的生成运用溶度积规则解释以下事实运用溶度积规则解释以下事实. 1.如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0 的硫酸钠溶液给患者洗胃. 2.精制食盐水时，可加入适量的氢氧化钠溶液除去氯 化钠溶液中的镁离子. 增大c(OH-)， 使Qc Ksp 以产生Mg(OH)2沉淀. 增大c(SO42-)，使Qc Ksp 以产生BaSO4沉淀.Mg(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Mg2Mg2(aq)+2OH(aq)+2OH(aq)(aq)BaSO4(S) Ba2+ + SO42- BaSO4(S) Ba2+ + SO42- 53.将溶液的pH调节到34，就可以除去硫酸铜溶液中 的铁离子。沉淀溶解平衡的应用之一沉淀溶解平衡的应用之一沉淀的生成沉淀的生成Fe(OH)3 Ksp = 2.6Fe(OH)3 Ksp = 2.610-39 10-39 、Cu(OH)2 Ksp= 5.6Cu(OH)2 Ksp= 5.610-10-20 20 设溶液中铜离子浓度和铁离子浓度均为设溶液中铜离子浓度和铁离子浓度均为0.1mol.L-10.1mol.L-1 对于氢氧化铜来说，对于氢氧化铜来说，KSP= C(Cu2+) C2(OH-) =5.6KSP= C(Cu2+) C2(OH-) =5.610-20 ,10-20 ,则铜离子开始沉淀时的则铜离子开始沉淀时的C(OH-)=7.5C(OH-)=7.510-10 10-10 ，即，即PH=4.8PH=4.8；铜离；铜离子完全沉淀时的子完全沉淀时的C(OH-)=2.4C(OH-)=2.410-7 10-7 ，即，即PH=6.6PH=6.6。 对于氢氧化铁来说，对于氢氧化铁来说，KSP= C(Fe3+) C3(OH-) =2.6KSP= C(Fe3+) C3(OH-) =2.610-39 ,10-39 ,则铁离子开始沉淀时的则铁离子开始沉淀时的C(OH-)=2.9C(OH-)=2.910-13 10-13 ，即，即PH=1.4PH=1.4；铁离；铁离子完全沉淀时的子完全沉淀时的C(OH-)=1.38C(OH-)=1.3810-11 10-11 ，即，即PH=2.8PH=2.8。 从理论上说，当从理论上说，当PH=2.7PH=2.7时，铁离子已完全沉淀，而当时，铁离子已完全沉淀，而当PH=4.7PH=4.7时，时，铜离子才开始转化为沉淀。因此，在实际操作中常调节铜离子才开始转化为沉淀。因此，在实际操作中常调节PHPH到到3434就可以出去硫酸铜溶液中的铁离子就可以出去硫酸铜溶液中的铁离子61 1、如果要除去某溶液中的、如果要除去某溶液中的SO42-SO42-，你选择加入钡，你选择加入钡盐还是钙盐？为什么？盐还是钙盐？为什么？ 加入钡盐，因为加入钡盐，因为BaSO4BaSO4比比CaSO4CaSO4更难溶，更难溶，使用钡盐可使使用钡盐可使SO42-SO42-沉淀更完全沉淀更完全2 2、以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成、以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可从哪方面考虑？是否可能使要除去的离子通过可从哪方面考虑？是否可能使要除去的离子通过沉淀反应全部除去？说明原因。沉淀反应全部除去？说明原因。从溶解度方面可判断沉淀能否生成从溶解度方面可判断沉淀能否生成不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去沉淀的生成沉淀的生成问题解决问题解决7沉淀溶解平衡的应用之二沉淀溶解平衡的应用之二沉淀的溶解沉淀的溶解 根据平衡移动原理，对于在水中难溶的根据平衡移动原理，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。向移动，就可以使沉淀溶解。8【案例一案例一】医院中进行钡餐透视时，用医院中进行钡餐透视时，用BaSO4做做内服造影剂，为什么不用内服造影剂，为什么不用BaCO3做内服造影剂？做内服造影剂？信息：信息：1.Ksp(BaSO4)=1.11.Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2L-210-10mol2L-2； Ksp(BaCO3)=5.1Ksp(BaCO3)=5.110-9mol2L-210-9mol2L-22.Ba2+2.Ba2+有剧毒，；有剧毒，；3.3.胃酸的酸性很强，胃酸的酸性很强，pHpH约为约为0.90.91.51.5；沉淀溶解平衡的应用之二沉淀溶解平衡的应用之二沉淀的溶解沉淀的溶解910 由于人体内胃酸的酸性较强由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下，如果服下BaCO3,胃酸胃酸会与会与CO32-反应生成反应生成CO2和水，使和水，使CO32-离子浓度降低，使离子浓度降低，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引浓度增大而引起人体中毒。起人体中毒。BaCO3 Ba2+ + CO32- + 2H+CO2+H2O所以，不能用所以，不能用BaCO3BaCO3作为内服作为内服造影剂造影剂“钡餐钡餐”。 而而SO42-SO42-不与不与H+H+结合生结合生成硫酸，胃酸中的成硫酸，胃酸中的H+H+对对BaSO4BaSO4的溶解平衡没有影的溶解平衡没有影响，响，Ba2+Ba2+浓度保持在安浓度保持在安全浓度标准下，所以用全浓度标准下，所以用BaSO4 BaSO4 作作“钡餐钡餐”。沉淀溶解平衡的应用之二沉淀溶解平衡的应用之二沉淀的溶解沉淀的溶解11沉淀的溶解沉淀的溶解【案例二案例二】 吃糖后不刷牙吃糖后不刷牙容易形成蛀牙。为什么？容易形成蛀牙。为什么？ 信息：信息： 1. 1.牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为其主要成分为Ca5(PO4)3OHCa5(PO4)3OH（羟基磷酸（羟基磷酸钙）钙）, , 它是一种难溶电解质，它是一种难溶电解质，Ksp=2.5Ksp=2.510-59mol9L-910-59mol9L-9； 2.2.残留在牙齿上的糖发酵会产生残留在牙齿上的糖发酵会产生H+H+；沉淀溶解平衡的应用之二沉淀溶解平衡的应用之二12Ca5（PO4）3OH（S）5Ca2+（ag）+3PO43- （ag） +OH- （ag） 糖发酵生成的有机酸能中和糖发酵生成的有机酸能中和OH-OH-，使平衡向脱矿方向移，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿。动，加速腐蚀牙齿。 已知会与难溶于水的羟基磷酸钙已知会与难溶于水的羟基磷酸钙 Ca5(PO4)3(OH) Ca5(PO4)3(OH)反应生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙反应生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙Ca5(PO4)3FCa5(PO4)3F。请解释含氟牙膏使牙齿变坚固原因并。请解释含氟牙膏使牙齿变坚固原因并写出此离子反应方程式。写出此离子反应方程式。沉淀溶解平衡的应用之二沉淀溶解平衡的应用之二沉淀的溶解沉淀的溶解生成的氟磷酸钙覆盖在牙齿表面，抵抗生成的氟磷酸钙覆盖在牙齿表面，抵抗+ +的侵袭的侵袭 Ca5(PO4)3OH+FCa5(PO4)3F+ OH- 13沉淀转化的沉淀转化的实质：实质：沉淀转化的沉淀转化的条件：条件：沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡的移动的移动难溶电解质转化成难溶电解质转化成更加难溶的物质更加难溶的物质溶解度大的沉淀：溶解度大的沉淀：溶度积常数大的沉淀溶度积常数大的沉淀溶解度小的沉淀：溶解度小的沉淀：溶度积常数小的沉淀溶度积常数小的沉淀沉淀溶解平衡的应用之三沉淀溶解平衡的应用之三沉淀的转化沉淀的转化观察观察P82P82活动与探究活动与探究14白色沉淀产生白色沉淀产生Ag+Cl-=AgCl白色沉淀转化为黄色白色沉淀转化为黄色AgCl+I- AgI+Cl-黄色沉淀转化为黑色黄色沉淀转化为黑色2AgI+S2- Ag2S+2I-沉淀溶解平衡的应用之三沉淀溶解平衡的应用之三沉淀的转化沉淀的转化 分步沉淀分步沉淀 在相同浓度的在相同浓度的Cl-、Br-、I- 的溶液的溶液中逐滴加入中逐滴加入AgNO3 溶液，溶液，AgI最先沉淀最先沉淀，其次是，其次是AgBr, 最后是最后是AgCl。15沉淀溶解平衡的应用之三沉淀溶解平衡的应用之三沉淀的转化沉淀的转化沉淀的转化示意图沉淀的转化示意图KI = I- + K+AgCl(S) Ag+ + Cl-+AgI(S)AgCl(S) + I- AgI(S) + Cl-KSP(AgCl)=1.8*10-10KSP(AgI)=8.3*10-1716沉淀溶解平衡的应用之三沉淀溶解平衡的应用之三沉淀的转化沉淀的转化（1）已知）已知25时时AgCl、 AgI、Ag2S 的溶解度分的溶解度分别是别是1.510-4 g 、 2.110-7 g 、1.310-16 g ，分析上述实验现象的产生原因。，分析上述实验现象的产生原因。 （2）已知）已知AgCl、 AgI和和Ag2S的的KSP分别为分别为1.810-10mol2L-2、8.310-17mol2L-2 、1.610-49mol3L-3 ，分析沉淀转化的方向。，分析沉淀转化的方向。 讨讨 论论 K差值越大，沉淀转化越彻底。即生成的沉淀Ksp越小，转化越彻底。沉淀转化方向：沉淀转化方向：AgCl AgBr AgI17情景：情景： 锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。造成安全隐患，因此要定期清除。18 锅炉水垢的主要成分为锅炉水垢的主要成分为CaCO3CaCO3、Mg(OH)2Mg(OH)2、CaSO4CaSO4，在处理水垢，在处理水垢时，通常先加入饱和时，通常先加入饱和Na2CO3Na2CO3溶液浸泡，然后再向处理后的水垢中加溶液浸泡，然后再向处理后的水垢中加入入NH4ClNH4Cl溶液，请你思考：溶液，请你思考：1.1.加入饱和加入饱和Na2CO3Na2CO3溶液后，水垢的成分发生了什么变化？说明理由。溶液后，水垢的成分发生了什么变化？说明理由。2.NH4Cl2.NH4Cl溶液的作用是什么？请描述所发生的变化。溶液的作用是什么？请描述所发生的变化。 数据：数据：1.1.几种物质的溶度积常数几种物质的溶度积常数(Ksp)(Ksp) 2.Mg(OH)2 2.Mg(OH)2饱和溶液中，饱和溶液中，Mg2+= 1.1Mg2+= 1.110-4mol/L10-4mol/L MgCO3 MgCO3饱和溶液中，饱和溶液中，Mg2+= 2.6Mg2+= 2.610-3mol/L 10-3mol/L 沉淀溶解平衡的应用之三沉淀溶解平衡的应用之三沉淀的转化沉淀的转化19化学法除锅炉水垢的流程图化学法除锅炉水垢的流程图CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O水垢成分水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用饱和用饱和Na2CO3溶液浸泡数天溶液浸泡数天疏松的水垢疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式用盐酸或用盐酸或饱氯化铵液饱氯化铵液除去水垢除去水垢沉淀溶解平衡的应用之三沉淀溶解平衡的应用之三沉淀的转化沉淀的转化20 重晶石（主要成分是重晶石（主要成分是BaSO4BaSO4）是制备钡化）是制备钡化合物的重要原料合物的重要原料 ；BaSO4BaSO4不溶于酸，但为什不溶于酸，但为什么可以用饱和么可以用饱和Na2CO3Na2CO3溶液处理转化为易溶于溶液处理转化为易溶于酸的酸的BaCO3BaCO3问题解决问题解决BaSO4 Ba2+ + SO42-BaSO4 Ba2+ + SO42- + +BaCO3BaCO3(s)(s)BaSO4 + CO32- BaCO3 BaSO4 + CO32- BaCO3 +SO42- +SO42- 饱和饱和Na2CO3Na2CO3溶液溶液移走上层溶液移走上层溶液H+H+BaSO4 BaSO4 、BaCO3BaCO3Ba2+Ba2+BaSO4BaSO4BaCOBaCO3 3Na2CO3 CO32- + 2Na+ Na2CO3 CO32- + 2Na+ （重复操作）（重复操作）21水滴石穿水滴石穿滴水成石滴水成石溶洞的形成：溶洞的形成：22CaCO3 Ca2+ + CO32-+2HCO3-H2O+CO2溶洞的形成：溶洞的形成：CaCO3 +H2O+CO2+2HCO3-Ca2+水滴石穿水滴石穿23CaCO3 +H2O+CO2Ca（HCO3）2滴水成石滴水成石溶洞的形成：溶洞的形成：24“看到看到”微粒微粒解决沉淀溶解平衡问题的一般思路：解决沉淀溶解平衡问题的一般思路：“找到找到”平衡平衡“想到想到”移动移动依据数据依据数据25例：在例：在1molL-1CuSO4溶液中含有少量的溶液中含有少量的Fe3+ 杂质，杂质，pH值控制在什么范值控制在什么范 围才能除去围才能除去 Fe3+ ? 使使c(Fe3+) 10-5molL-1解：解： Fe(OH)3的的 Ksp = 2.610-39 ， Cu(OH)2 的的Ksp= 5.610-20 Fe (OH)3 Fe3+ + 3OH Ksp = c(Fe3+ )c3(OH) = 2.610-39 263 35 539393 33 33939101010106 62 210106 62 2 .)Fe( c.)OH( c)Lmol(.1 1121210104 46 6 pH = 2.8 pH 2.8