化学选择性必修1第3节 沉淀溶解平衡背景图课件ppt
展开1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀溶解平衡的建立过程,能运用化学平衡理论描述沉淀溶解平衡。2.知道溶度积常数,能运用浓度商(Q)和平衡常数(Ksp)的相对大小关系来判断沉淀的产生、溶解;了解沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用。
一、沉淀溶解平衡与溶度积1.沉淀溶解平衡(1)定义:在一定温度下的水溶液里,沉淀溶解速率和离子生成沉淀速率相等,固体的量和溶液中各__________不再改变时的状态。(2)表示方法:如PbI2的沉淀溶解平衡可表示为_____________________________。
PbI2(s)⥫⥬Pb2+(aq)
(3)特点:沉淀溶解平衡符合化学平衡的特点。“动”——动态平衡。“等”——________________________________相等。“定”——沉淀的量及溶液中离子浓度__________。“变”——条件改变,平衡__________。
离子生成沉淀速率和沉淀溶解速率
(3)影响因素:Ksp只与难溶电解质的______和______有关,而与__________无关。(4)意义:Ksp反映了难溶电解质在水中的______程度。通常,对于相同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr和AgI),Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解程度就______。
判一判 (正确的打“√”,错误的打“×”)(1)沉淀溶解达到平衡状态时,溶液中阴、阳离子浓度相等,且保持不变。( )(2)外界条件发生变化,沉淀溶解平衡不一定发生移动。( )(3)Ksp越大的难溶电解质在水中的溶解程度越高。( )
二、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的溶解与生成(1)原理:通过改变条件使溶解平衡移动,最终使溶液中的______转化为______或______转化为溶液中的离子。
(2)判断(在难溶电解质溶液中)
①利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。②用来解释某些生活现象。如溶洞中石笋、钟乳石的形成,所涉及的化学反应有_________________________________、_____________________________________________。
CaCO3↓+H2O+CO2↑
2.沉淀的转化(1)实质:是______________的移动。(2)特点①通常,一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀。②两种难溶物的__________差别越大,越容易转化。
(3)应用除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等,常用FeS、MnS等难溶物作沉淀剂。如可用FeS等难溶杂质作为沉淀剂除去废水中的重金属离子Hg2+,沉淀转化反应为______________________________________。
FeS(s)+Hg2+(aq)===Fe2+(aq)+HgS(s)
想一想 (1)BaCO3和BaSO4都难溶于水,在医学上常用BaSO4作钡餐透视,而不能用BaCO3的原因是什么?(2)家用水壶、暖水瓶里长了水垢,将醋倒入壶中烧煮,可以有效去除水垢。①水垢的主要成分是碳酸钙、氢氧化镁等,水垢是如何形成的?②将醋倒入壶中烧煮,可以有效去除水垢。原理是什么?
已知:PbI2(s)(黄色)⥫⥬Pb2+(aq)+2I-(aq) ΔH>0。实验操作如下:
影响沉淀溶解平衡的因素及Ksp的应用
1.将观察到试管中出现什么现象?请你用平衡移动的理论和Ksp与Q之间的关系,解释出现该现象的原因。
2.若直接加热试管Ⅰ将会观察到什么现象?解释出现该现象的原因。
提示:沉淀减少或消失。加热时沉淀溶解平衡向吸热的方向移动,PbI2溶解时吸热。
1.沉淀溶解平衡的影响因素
2.溶度积(Ksp)的应用(1)利用Ksp比较难溶电解质的溶解度的大小:相同温度下,同种类型的难溶电解质,Ksp越大,溶解程度就越高。(2)利用Ksp和Q的相对大小判断沉淀的溶解与生成。(3)由Ksp计算溶液中某离子的浓度:Ksp是难溶电解质在水溶液中达到饱和后各离子浓度的关系,在某难溶电解质的溶液中,若已知其中一种离子的浓度,就可以根据Ksp计算另一种离子的浓度。
1.下列实验操作和现象能证明相应结论的是( )
2.(双选)25 ℃时,在2 L含有物质的量均为0.1 ml的Ca2+、Mg2+的某溶液中,加入一定量的NaOH固体使溶液的pH=11,有沉淀生成,过滤。已知:Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6 ml3·L-3;Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12 ml3·L-3。当离子浓度小于10-5 ml·L-1认为已经除净,下列说法不正确的是( )A.此沉淀是Mg(OH)2、Ca(OH)2的混合物B.此沉淀只有Mg(OH)2C.过滤后滤液中存在Ca2+、Mg2+D.向原溶液中加入8.8 g NaOH固体,可以使Ca2+部分转化为沉淀
[教材 迁移·应用]Ⅰ.重金属离子对河流及海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1 g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度各约为0.01 ml·L-1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,有关数据如下:
(1)你认为往废水中投入______(填字母),沉淀效果最好。A.NaOH B.Na2S C.KI D.Ca(OH)2(2)常温下,如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c平(Pb2+)=_____________ml·L-1。
Ⅱ.为了研究难溶盐的沉淀溶解平衡和沉淀转化,某同学设计如下实验。回答下列问题:
已知:25 ℃,Ksp(AgI,黄色)=8.3×10-17 ml2·L-2,Ksp(AgSCN,白色)=1.0×10-12 ml2·L-2。(3)步骤3中现象a是_________________。(4)向50 mL 0.005 ml·L-1的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 ml·L-1的KSCN溶液,若混合后溶液体积为200 mL,则溶液中Ag+的浓度约为___________ml·L-1。
某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)、Fe(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。
Ksp图像分析及Ksp有关计算
1.Fe(OH)3能否溶于稀硫酸?试用沉淀溶解平衡理论解释。
提示:能;Fe(OH)3(s)⥫⥬Fe3+(aq)+3OH-(aq),加入稀硫酸,H+与OH-发生中和反应,上述平衡右移,故Fe(OH)3能溶于稀硫酸。
2.采取什么措施能使a点到b点?
提示:调节(增大)溶液pH,使c平(Fe3+)减小,c平(OH-)增大。
3.向含有等物质的量浓度的Fe3+、Cu2+、Fe2+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,依次出现的沉淀是什么?
提示:Fe(OH)3、Cu(OH)2、Fe(OH)2。
4.如何除去CuCl2溶液中混有的少量Fe3+和Fe2+?
提示:先加入H2O2或氯水,将Fe2+转化为Fe3+;再加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3调节CuCl2溶液的pH。
1.有关沉淀溶解平衡Ksp曲线的分析(1)曲线分析
2.有关沉淀溶解平衡对数图像分析
1.(双选)某温度时,Ag2SO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。该温度下,下列说法不正确的是( )
1.为研究沉淀之间的转化,某小组设计如图实验:下列分析正确的是( )A.白色浊液中不存在自 由移动的Ag+B.实验②说明Ksp(AgCl)
4.难溶盐MA在水中溶解为吸热过程,其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )A.图中温度:T1
2.常温下几种难溶电解质的溶度积如下表所示:向含有等物质的量浓度的FeCl2、CuSO4、ZnSO4混合溶液中滴加0.01 ml·L-1 Na2S溶液时,Fe2+、Cu2+、Zn2+沉淀的先后顺序为( )A.Fe2+、Zn2+、Cu2+ B.Cu2+、Zn2+、Fe2+C.Zn2+、Fe2+、Cu2+ D.Cu2+、Fe2+、Zn2+
B [物质的组成形式相似时,难溶电解质的溶度积越小,代表该物质越难溶于水,所以形成沉淀的时候,应该先析出溶度积相对较小的沉淀,因为溶度积的大小:硫化亚铁>硫化锌>硫化铜,所以沉淀的先后顺序为Cu2+、Zn2+、Fe2+,B正确。]
3.室温下,某小组设计下列实验探究含银化合物的转化。实验1:向4 mL 0.01 ml·L-1 AgNO3溶液中加入2 mL 0.01 ml·L-1 NaCl溶液,产生白色沉淀。实验2:向实验1所得悬浊液中加入2 mL 0.01 ml·L-1 NaBr溶液,产生淡黄色沉淀,过滤。实验3:向实验2所得淡黄色沉淀中滴入一定量Na2S溶液,产生黑色沉淀,充分反应后过滤。实验4:向实验1所得悬浊液中加入足量氨水,得澄清溶液。
5.常温下,铁的氢氧化物Fe(OH)n(n=2或3)的沉淀溶解平衡与溶液pH的关系如图所示,其中pFe=-lgc平(Fen+)。下列叙述错误的是( )A.Ⅰ 表示Fe(OH)3的曲线B.Fe(OH)2的Ksp=10-15 ml3·L-3C.在Y点通入足量的O2将达到R点 (忽略溶液体积变化)D.在Q点加水稀释可能移到M点
C [铁的氢氧化物的溶度积为Ksp=c平(Fen+)·cn(OH-),饱和溶液中pFe=pKsp+npH-14n,则氢氧化铁饱和溶液中pFe=pKsp+3pH-42,氢氧化亚铁饱和溶液中pFe=pKsp+2pH-28,则曲线Ⅰ表示氢氧化铁的沉淀溶解平衡与溶液pH的关系,曲线Ⅱ表示氢氧化亚铁的沉淀溶解平衡与溶液pH的关系。曲线Ⅰ表示氢氧化铁的沉淀溶解平衡与溶液pH的关系,A正确;X点pFe为1、pH为7,则pKsp=
pFe-2pH+28=15,Ksp=1×10-15 ml3·L-3,B正确;氢氧化铁饱和溶液中的铁离子浓度小于氢氧化亚铁饱和溶液中亚铁离子浓度,由图可知,Y点溶液中亚铁离子浓度与R点溶液中铁离子浓度相等,则在Y点通入足量的氧气不可能达到R点,C错误;在Q点加水稀释时,氢氧化铁饱和溶液中的铁离子浓度和氢氧根离子的浓度都会减小,可能移到M点,D正确。]
6.AgI可用于人工降雨。AgI溶于水,溶液中离子浓度与温度的关系如图所示,已知:pAg=-lg c平(Ag+),pI=-lg c平(I-)。下列说法正确的是( )A.图像中,T<20 ℃B.AgI的溶度积Ksp(AgI):c=d=e<fC.20 ℃时,AgI粉末溶于饱和KI 溶液中c平(Ag+)=1×10-b ml·L-1D.在d点饱和AgI溶液中加AgNO3粉末,d点移动到f点
B [碘化银溶解是吸热过程,温度越高电离出的离子越多,图像中c平(I-):a>b,故T>20 ℃,A错误;Ksp属于平衡常数的一种,只受温度影响,在相同温度下,曲线上的各点溶度积相同,温度越高,溶度积越大,因此,AgI的溶度积Ksp(AgI):c=d=e<f,B正确;20 ℃时,AgI粉末溶于饱和KI溶液中,碘化银溶解平衡逆向移动,c平(Ag+)<1×10-b ml·L-1,C错误;在d点饱和AgI溶液中加AgNO3粉末,d点沿de曲线向e点移动,D错误。]
7.已知:25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12ml3·L-3,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20ml3·L-3,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39ml4·L-4,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33ml4·L-4。(1)①25 ℃时,向浓度均为0.1 ml·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成______________(填化学式)沉淀。②将MgCl2、AlCl3的混合溶液(A)与过量氨水(B)反应,为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀,应先向沉淀反应器中加入___(填“A”或“B”),再滴加另一反应物。
(2)①25 ℃时,Fe3+发生水解反应Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+,该反应的平衡常数为_____________________。②25 ℃时,若向FeCl3溶液中加入一定量的石灰水来调节溶液的pH,可得到红褐色沉淀。若调节后溶液的pH为5,则溶液中Fe3+的浓度为___________________。(3)溶液中金属离子的物质的量浓度低于1.0×10-5ml·L-1时,可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水,当Fe3+恰好完全沉淀时,测得c平(Al3+)=0.2 ml·L-1,此时所得沉淀中________(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3。
3.85×10-4 ml2·L-2
2.6×10-12ml·L-1
(选择题有一个或两个选项符合题目要求)8.某学生在实验室中进行如下实验:①向盛有1 mL 0.1 ml·L-1MgCl2溶液的试管中滴加1 mL 0.2 ml·L-1 NaOH溶液,得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c。②向沉淀c中滴加0.1 ml·L-1 FeCl3溶液,沉淀变为红褐色。下列分析正确的是( )A.滤液b中不含有Mg2+B.实验可以证明Mg(OH)2比Fe(OH)3更难溶C.②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为Fe(OH)3D.浊液a中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⥫⥬Mg2+(aq)+2OH-(aq)
CD [实验①中得到Mg(OH)2悬浊液和NaCl溶液的混合物,经过滤得到的c为Mg(OH)2沉淀,Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)⥫⥬Mg2+(aq)+2OH-(aq),所得滤液b中含少量Mg2+,A项错误,D项正确;实验②中加入FeCl3溶液后Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,可证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶,B项错误,C项正确。]
9.某温度下,Ksp(PbI2)=4×10-6ml3·L-3,Ksp(PbS)=8×10-28ml2·L-2。取适量黄色PbI2固体配制成100 mL溶液,配制过程中溶液的离子浓度与时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是( )A.A点处可表示PbI2的不饱和溶液B.t时刻有可能向该PbI2溶液中加入了KI固体C.常温下PbI2饱和溶液中的c平(Pb2+)=8×10-4ml·L-1D.向A点处的PbI2悬浊液中加入100 mL 2×10-3ml·L-1的Na2S溶液, 平衡后溶液中的c平(Pb2+)<4×10-3ml·L-1
11.工业制氯化铜时,是将浓盐酸用蒸气加热至80 ℃左右,慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁),充分搅拌使之溶解,反应如下:CuO+2HCl===CuCl2+H2O,FeO+2HCl===FeCl2+H2O。已知:pH≥9.6时,Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀;pH≥6.4时,Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀;pH为3~4时,Fe3+以Fe(OH)3的形式完全沉淀。
(1)为除去溶液中的Fe2+,可采用的方法是________(填字母,下同)。A.直接加碱,调整溶液pH≥9.6B.加纯铜粉,将Fe2+还原出来C.先将Fe2+氧化成Fe3+,再调pH到3~4D.通入硫化氢,使Fe2+直接沉淀
(2)工业上为除去溶液中的Fe2+,常使用NaClO,当溶液中加入NaClO后,溶液pH变化情况是________。A.肯定减小 B.肯定增大C.可能减小 D.可能增大(3)若此溶液中只含有Fe3+时,要调pH为3~4,此时最好向溶液中加入________。A.NaOH溶液 B.氨水C.CuCl2溶液 D.CuO固体
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