2022高三总复习化学教案-知识讲解—难溶电解质的溶解平衡(提高).doc
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1、高考总复习 难溶电解质的溶解平衡编稿:房鑫 审稿:曹玉婷【考纲要求】 1运用化学平衡移动原理分析难溶电解质的溶解平衡。2知道沉淀转化的本质。3了解溶度积常数。【考点梳理】考点一、沉淀溶解平衡1溶解度与溶解性的关系(难溶)(微溶)(能溶)(易溶)00.01110S / g20时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:2溶解平衡 (1)、概念:在一定条件下,当难溶电解质溶解和生成速率相等时,得到难溶电解质的饱和溶液,即达到溶解平衡。 (2)、特征:逆、等、定、动、变(与化学平衡相同,适用于平衡移动原理)固体溶质溶解沉淀溶液中的溶质要点诠释:a、逆:溶质溶解的过程是一个可逆过程:b、等:v(溶解
2、) v(沉淀)c、定:达到平衡时,溶液中各离子浓度保持不变d、动:动态平衡,v(溶解) v(沉淀) 0e、变:当外界条件改变时,沉淀溶解平衡将发生移动,直到达到新的平衡。例:一定温度下,将难溶电解质AgCl放入水中时,会发生溶解和沉淀两个过程:AgCl(s)Ag+(aq)+ Cl-(aq)初始:v(溶)v(沉)平衡:v(溶)=v(沉) 正是这种平衡的存在,决定了Ag+与Cl-的反应不能进行到底。3.溶度积常数:(1)定义:一定温度下难溶强电解质的饱和溶液中各组分离子浓度幂的乘积为一常数。AmBn(s) mAn+(aq) + nDm-(aq)Ksp = cm(An+)cn(Bm-)要点诠释:KS
3、P反映了难溶电解质在水中的溶解能力a、用溶度积直接比较时,物质的类型(如AB型、A2B型、AB2型)必须相同。b、对于同种类型物质,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:AgClAgBrAgIAg2S,Cu(OH)2Mg(OH)2。c、不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如:AgCl (s)Ag+(aq)+Cl(aq),Ksp=1.81010,Mg(OH)2 (s)Mg2+(aq)+2OH(aq),Ksp=5.61012。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,往往比较的是饱和溶液中溶
4、质的物质的量浓度(或溶解度),如AgCl的物质的量浓度约为1.3105 molL1,Mg(OH)2的物质的量浓度约为1.2104 molL1,显然相对于AgCl (s),Mg(OH)2 (s)较易溶解。d、难溶电解质的溶解度尽管很小,但不会等于0。如Ag2S的溶解度为1.310-16 g(2)影响KSP的因素:KSP与化学平衡常数一样,KSP只与难溶电解质的性质和温度有关,而与浓度无关。温度一定时,溶液中离子浓度的变化只能使溶解平衡移动但不改变溶度积。(3)利用浓度积(Qc)和溶度积判断沉淀的生成、溶解QcKSP :溶液不饱和,无沉淀析出,需加入该难溶电解质直至饱和;Qc=KSP :溶液达到饱
5、和,沉淀与溶解处于平衡状态;QcKSP :溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。4溶解平衡的移动(溶解平衡属于化学平衡的一种,遵循化学平衡移动原理)(1)在含大量剩余AgCl沉淀的试管中,分析AgCl溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+ Cl-(aq)采取以下措施移动方向C(Ag+)C(Cl-)Ksp温度不变加少量水(仍有AgCl剩余)右不变不变不变温度不变加少量NaCl固体左减小增大不变温度不变加少量NaBr固体右减小增大不变温度升高加热右增大增大增大 注:加少量NaBr固体后,白色沉淀转化为淡黄色沉淀(2)在大量剩余固体Ca(OH)2的悬浊液中,分析溶解平衡:Ca(OH)
6、2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)采取以下措施移动方向C(Ca2+)C(OH-)Ksp温度不变加少量水(仍有沉淀剩余)右不变不变不变温度不变CaO左不变不变不变温度不变少量Na2CO3溶液右减小增大不变温度不变CaCl2溶液左增大减小不变温度升高加热左减小减小减小注:大多数固体溶解度随温度升高而升高,但固体Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低。(3)在大量剩余Mg(OH)2沉淀的试管中,分析溶解平衡:Mg (OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)采取以下措施移动方向C(Mg2+)C(OH-)Ksp温度不变加少量水(仍有沉淀剩余)右不变不变不变温度不变加少量HClaq右增大
7、减小不变温度不变加少量NH4Cl aq右增大减小不变温度不变加适量FeCl3 aq右增大减小不变注:加大量NH4C l溶液,可使Mg(OH)2沉淀溶解。5四大平衡的比较平衡类型存在条件平衡常数平衡移动的判断表示形式影响因素化学平衡一定条件下的可逆反应N23H22NH3K温度均符合平衡移动原理(勒夏特列原理),即平衡始终是向减弱条件改变的方向移动电离平衡一定条件下的弱电解质溶液CH3COOHCH3COO+H+Ka或Kb温度水解平衡含有弱酸根或弱碱阳离子的盐NH4+H2O NH3H2O+H+Kh=Kw/Kb温度溶解平衡一定条件下难溶或微溶盐的饱和溶液AgCl(s)Ag+(aq)+ Cl-(aq)K
8、sp温度考点二、沉淀反应的应用1沉淀的生成(方法):利用沉淀来分离或除去某些离子(1)调节pH法:例如:除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子。方法:向溶液中加入氧化铜或氢氧化铜或碳酸铜或碱式碳酸铜,调节溶液的pH在34之间,铁离子就会转化为氢氧化铁而除去。反应如下:Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+。Cu(OH)2+ H+= Cu2+ H2O,流程图为: CuSO4 (aq)(含Fe3+)CuO或Cu(OH)2调节溶液pH=34Cu2+Fe(OH)3(除去Fe3+)(2)加沉淀剂法:如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀,也是
9、分离、除去杂质常用的方法。反应如下:Cu2+S2=CuS Cu2+H2S=CuS+2H+Hg2+S2=HgS Hg2+H2S=HgS+2H+再如,为降低硬水中钙镁离子浓度,可向溶液中加入氢氧化钙、碳酸钠溶液,离子方程式为:Ca2+CO32=CaCO3,Mg2+2OH-=Mg(OH)2注:硬水是指含Ca2+、Mg2+较多的水。2沉淀的转化(生成更难溶的物质)(1)沉淀转化的实质沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。根据难溶物质溶解度的大小,难溶物质间可以进行转化。一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,两者溶解度差别越大,转化越容易。例如:AgNO3AgCl(白色沉淀)AgBr(
10、淡黄色沉淀)AgI(黄色沉淀)Ag2S(黑色沉淀)溶解度大小比较:AgClAgBrAgIAg2S(2)实例探究:沉淀的转化往ZnS的溶解平衡体系中加入CuSO4溶液可将其转化为更难溶的CuS沉淀。ZnS (s)+Cu2+(aq)=CuS (s)+Zn2+(aq)依据沉淀转化的原理,可用FeS等难溶物作为沉淀剂除去废水中的重金属离子。FeS (s)+Hg2+(aq)=HgS (s)+Fe2+(aq)锅炉水垢中的CaSO4用Na2CO3转化为CaCO3, 离子方程式为:CaSO4+CO32=CaCO3+ SO42,溶解度:CaSO4CaCO33沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理根据平衡移动,对于在水中
11、难溶的电解质,如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。(2)溶解沉淀的试剂主要用强酸溶解,例如:难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中CaCO3Ca2+CO32+H+HCO3H2CO3H2O+CO2在上述反应中,气体CO2的生成和逸出,使CaCO3溶解平衡体系中的CO32浓度不断减小,平衡向沉淀溶解方向移动。注:类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。在医学上用BaSO4作“钡餐”,但不能用BaCO3,其原因是BaCO3溶于胃酸(盐酸)。用某些盐溶液溶解,例如:Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液,化学方
12、程式为:Mg(OH)2+2NH4Cl=MgCl2+2NH3+2H2O。4生活中的沉淀溶解平衡(1)溶洞里美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时,水分蒸发、二氧化碳压强减小或温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚,渐渐形成了钟乳石、石笋等。(2)氟化物防龋齿的化学原理。龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质羟(基)磷灰石Ca5(PO4)3OH溶解造成的。由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜齿斑(
13、或称菌斑),这些有机酸能够长时间地跟牙齿表面密切接触,使羟(基)磷灰石溶解:Ca5(PO4)3OH+4H+=5Ca2+3HPO42+H2O饮水、食物和牙膏里氟离子会跟羟(基)磷灰石发生沉淀转化生成氟磷灰石:Ca5(PO4)3OH+F=Ca5(PO4)3F+OH溶解度研究证实氟磷灰石比羟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀。这是由于氟离子体积小于氢氧根离子,在磷灰石晶结构里更匹配。此外,氟离子还能抑制口腔细菌产生酸。含氟牙膏已经使全世界千百万人减少龋齿,使人们的牙齿更健康。【典型例题】类型一:溶解平衡例1把Ca(OH)2放入蒸馏水中达到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH(aq),下列说法正确的
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