无机化学沉淀 溶解平衡ppt课件.ppt

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1、第7章 沉淀溶解平衡,沉淀溶解平衡沉淀的生成沉淀的溶解沉淀的转化,7.1 沉淀-溶解平衡,难溶物质：溶解度小于0.01g/100gH2O的物质。,微溶物质：溶解度在0.011.0g/100gH2O的物质。,溶解度：一定温度下，饱和溶液中每100g水中所含溶质的质量。,溶解过程：BaSO4（s）Ba2+(aq)+SO42-(aq),沉淀过程：Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s),一 难溶电解质的溶度积常数和溶解度,1 溶度积常数（Ksp）,AmBn(s)=mAn+nBm-,在含有固体难溶电解质的饱和溶液中，存在难溶电解质与由它离解产生的离子之间的平衡：,BaSO4(s)=Ba2+

2、(aq)+SO42-(aq),沉淀-溶解平衡,Ksp：溶度积常数，是温度的函数，反映了难溶电解质的溶解能力。,对于难溶弱电解质：,+:,AB(s)=A+B-,2 溶度积常数（Ksp）与溶解度（S）的相互换算,几种常见类型的难溶强电解质的Ksp与S的关系如下：,（1）AB型：,AgX,BaSO4,CaCO3,AB(s)=Ax+Bx-,平衡浓度/molL-1,S S,Ksp=S2/(C)2,S=,(2)AB2或A2B型：PbCl2，PbI2，Ag2CrO4，CaF2,AB2(s)=A2+2B-,平衡浓度/molL-1,S 2S,S=,(3)AB3型：Al(OH)3，Fe(OH)3,AB3(s)=A

3、3+3B-,平衡浓度/molL-1,S 3S,S=,例1 25时，AgCl的溶解度为1.9210-3gL-1，求Ksp(AgCl).,解：,在Ksp的表达式中，浓度的单位为mol L-1，首先将溶解度的单位换算为mol L-1,=1.3410-5molL-1,Ksp=S2/(C)2=1.810-10,例2 298K时Ag2CrO4的Ksp=1.1210-12，求其溶解度(gL-1),解：,S=,=6.5410-5mol L-1,=6.5410-5mol L-1331.74gmol-=2.1710-2gL-1,比较AgCl,AgBr,Ag2CrO4的S和Ksp,说明：只有对于同一类型的难溶电解质

4、，Ksp与S是一致的，Ksp大，S也大，可以直接比较它们的Ksp来比较溶解度的相对大小。,注意：上述规律不适用于下列两种情况：,(1)易水解的难溶电解质。,难溶弱电解质及在溶液中以离子对等形式存在的难溶弱电解质,7.2 沉淀的生成,一、溶度积规则,针对于：,AmBn(s)=mAn+nBm-,应用溶度积规则，我们可以直接判断沉淀能否生成或溶解,例3 在0.1molL-1 FeCl3溶液中，加入等体积的含有0.2 molL-1 NH3H2O和2.0molL-1 NH4Cl的混合溶液，问能否产生Fe(OH)3沉淀？,分析：要产生Fe(OH)3沉淀，必须J Ksp，J=C(Fe3+)C(OH-)3,解

5、：,混合后：C(NH3H2O)=0.1molL-1 C(NH4Cl)=1.0molL-1,=1.810-6,C(Fe3+)=0.05molL-1,J=C(Fe3+)C(OH-)3=2.510-19,Ksp Fe(OH)3=2.7910-39,JKsp，会有Fe(OH)3沉淀产生。,二、同离子效应对沉淀反应的影响,在难溶电解质的溶液中加入含有相同离子的强电解质时，使得难溶电解质的溶解度降低。,例4 计算298K时BaSO4在纯水中和0.10molL-1 Na2SO4溶液中的溶解度S。,解：Ksp(BaSO4)=1.0810-10,纯水中：,S=,=1.0410-5molL-1,Na2SO4溶液中

6、：,BaSO4(s)=Ba2+SO42-,平衡浓度/molL-1,S 0.1+S,Ksp=S(0.1+S)0.1S=1.0810-10,S=1.0810-9molL-1,【沉淀完全】,三、pH值对沉淀反应的影响,1、难溶金属氢氧化物的生成与pH值的关系：,M(OH)n=Mn+nOH-,M(OH)n开始沉淀时，OH-的最低浓度为：,Mn+沉淀完全(C(Mn+)105molL-1)，OH-的最低浓度为：,例4 溶液中含有Fe3+和Fe2+，它们的浓度都是0.1molL-1，如果要求Fe(OH)3沉淀完全而Fe2+不生成沉淀，需要控制pH值在何范围？已知：Ksp(Fe(OH)3)=2.79 10-3

7、9；Ksp(Fe(OH)2)=4.87 10-17,解：,Fe(OH)3沉淀完全：,=,=6.5310-12molL-1,pOH11.18,pH 2.82,Fe2+不沉淀：,=,=2.2110-8molL-1,pOH7.66,pH6.34,应控制pH：2.826.34,0.1molL-1ZnSO4溶液中含有Fe3+杂质，欲生成氢氧化物将其除去，应控制pH值在何范围？（P141表7-3）,2、难溶金属硫化物的生成与溶液pH值的关系,MS(s)M2+(aq)+S2-(aq),J=C(M2+)C(S2-）Ksp,C(S2-),H2S=2H+S2-,K1 K2=,C(H+)=,式（1）,式（2）,M2

8、产生MS沉淀：,将式（1）带入式（2）：M2+要产生MS沉淀，溶液中C(H+)满足：,C(H+),若使M2+沉淀完全，溶液中C(H+)满足：,C(H+),由于不同MS沉淀的Ksp 不同，决定不同金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH值不同，因此，控制pH值，可达到金属离子分离的目的。,例5 在0.1molL-1Co2+盐溶液中含有少量Cu2+杂质，应用硫化物 沉淀法除去Cu2+的条件是什么？已知ksp(CoS)=4.010-21；ksp(CuS)=6.310-36,解：,Cu2沉淀完全，溶液中H+满足：,C(H+),4.8104 molL-1,Co2+不产生沉淀，溶液中H+满足：,C(H+),=0.

9、19molL-1,溶液中H+满足：,0.19molL-1C(H+)4.8104molL-1,0.1molL-1ZnSO4溶液中含有Pb2+杂质，欲生成硫化物将其除去，应控制c(H+)值在何范围？（P144表7-4）,四、分步沉淀,当体系中同时含有多种离子，它们与所加入的沉淀剂均可发生沉淀反应，沉淀反应按照一定次序进行：离子积(J)首先超过溶度积常数的难溶电解质先沉淀。,例5 某溶液中含有Cl-和CrO42-，其浓度均为0.01molL-1，通过计算说明，逐滴加入AgNO3时，哪一种沉淀首先析出？当第二种沉淀开始析出时，第一种离子的浓度是多少？已知：Ksp(AgCl)=1.7710-10 Ksp

10、(Ag2CrO4)=1.1210-12,解：溶液中逐滴加入AgNO3时，可发生下列两个沉淀反应：,Ag+Cl-AgCl,J=C(Ag+)C(Cl-)/(C)2Ksp(AgCl),2Ag+CrO42-Ag2CrO4,J=C2(Ag+)C(CrO42-)/(C)3 Ksp(Ag2CrO4),欲生成AgCl沉淀，所需Ag+的最低浓度为：,欲生成Ag2CrO4沉淀，所需Ag+的最低浓度为：,C1(Ag+)C2(Ag+),AgCl的溶度积先满足，先析出AgCl沉淀,当Ag2CrO4开始沉淀时，C(Ag+)=1.06 10-5molL-1,C(Cl-)=,=,molL-1=1.6710-5molL-1,说

11、明此时Cl-已经基本沉淀完全。,7.3 沉淀的溶解,根据溶度积规则，当J Ksp，沉淀溶解。因此，一切能降低平衡体系中各种离子浓度的方法，都能促使沉淀-溶解平衡向着沉淀溶解的方向移动。,1、酸碱溶解法,难溶电解质与H+、OH-、NH4+等形成弱酸、弱碱或水，促进沉淀溶解。,(1)难溶金属硫化物与H+形成H2S而溶于酸中。,MS+2H+=M2+H2S,Ksp越大，Ka越小，酸溶反应越容易进行。,一些常见的金属硫化物在酸中的溶解状况,问题：若将0.1mol的CuS溶于1.0L盐酸中，计算所需盐酸的最低浓度。从计算结果说明盐酸能否溶解CuS？,CuS+2H+Cu2+H2S,平衡浓度/molL-1 c

12、 0.1 0.1,c=1.24106,所以，盐酸不能溶解CuS。,(2)难溶金属氢氧化物可溶于强酸或铵盐,M(OH)n+nH+=Mn+nH2O,M(OH)n+nNH4+=Mn+nNH3H2O,Ksp越大，溶解反应越容易进行。,例如：Mg(OH)2(Ksp=5.6110-12)可溶于强酸和铵盐溶液,Fe(OH)3(Ksp=2.7910-39)只溶于强酸溶液,一些难溶的两性氢氧化物即可溶于强酸，又可溶于强碱。,2 氧化还原溶解法,借助氧化还原反应降低难溶电解质组分离子的浓度，使J Ksp。,例如：CuS溶于浓硝酸,CuS=Cu2+S2-,S2-+4H+2NO3-=S+2NO2+2H2O,CuS+4

13、HNO3=Cu(NO3)2+S+2NO2+2H2O,3 配位溶解法,加入配位剂，使难溶电解质的组分离子形成稳定的配离子而导致浓度降低，使J Ksp。,例如：,AgCl溶于氨水：,AgCl+2NH3H2O=Ag(NH3)2+Cl-+2H2O,3HgS+2NO3-+12Cl-+8H+=3HgCl42-+3S+2NO+4H2O,7.4 沉淀的转化,借助某一试剂的作用，把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程，叫沉淀的转化。,例：CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-,通常，溶度积较大的难溶电解质易于转化为溶度积较小的难溶电解质，且二者的溶度积相差越大，沉淀转化越完全。,沉淀反应的应用,作

14、业：,P1556、7、8、13、15、16,一 填空,1、CaF2的溶度积常数表达式为，Bi2S3的溶度积常数表达式为。,2、Cr(OH)3饱和溶液中，C(Cr3+)=1.23610-8molL-1，则Cr(OH)3的Ksp=，其饱和溶液的pH=。在中性溶液中Cr(OH)3的溶解度为molL-1。,3、在AgCl、CaCO3、Fe(OH)3、MgF2中，溶解度不随pH值变化的是。,4、在CaCO3(Ksp=2.810-9)、CaF2(Ksp=5.210-9)、Ca3(PO4)2(Ksp=2.0710-29)的饱和溶液中，Ca2+的浓度由大到小的顺序为。,1、有一CaF2(Ksp=5.210-9

15、)与CaSO4(Ksp=4.9310-5)饱和溶液的混合体系，已知C(F-)=1.810-3，则C(SO42-)=（）molL-1,A 0.031 B 5.710-3 C 3.1 D 2.210-2,2、在分步沉淀中下列叙述正确的是（）,A 浓度积先达到Ksp的先沉淀出来；B 沉淀时所需沉淀试剂小者先沉淀出来,C 溶解度小的物质先沉淀；D 被沉淀离子浓度大的先沉淀,3、欲使CaCO3在水溶液中溶解度增大，可以采用的方法是（）,A 加入1.0molL-1 Na2CO3 B 加入2.0molL-1 NaOH,C 加入0.1molL-1 edta D 降低溶液的pH值,二 选择,三 计算题,1、在MgF2的饱和溶液中，已知其溶解度为1.17610-3molL-1。求(1)Ksp(MgF2);(2)MgF2在0.1molL-1 MgCl2溶液中的溶解度；(3)MgF2在0.1molL-1 KF溶液中的溶解度；(4)在pH=2的溶液中的溶解度；(5)若使MgF2饱和溶液中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，应使溶液的pH值至少 大于多少？,2、在一浓度为1.0molL-1的CuSO4溶液中，含有0.01molL-1的Fe3+，为除去Fe3+，应控制溶液的pH值在何范围？,