无机化学-难容电解质的沉淀溶解平衡课件.ppt

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1、第一节 溶度积和溶解度,溶度积,沉淀-溶解平衡,溶解度,溶解度,一定温度下，体系达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度(S)。,溶解度的相对大小,一般称为,溶解度/g,难溶,微溶,可溶,易溶,10,0.01,0.011,110,在一定温度下，将难溶电解质放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。,溶度积,KsP称为溶度积常数,溶度积与其它平衡常数一样，只与难溶电解质的本性和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓度的变化无关。,沉淀溶解平衡的特点：难溶盐的平衡 是一种“多相平衡”是强电解质固体,不同类型的难溶电解质，溶度积的表达式不同,如：,PbCl2(s),Pb2+(aq)+2Cl

2、-(aq),K sp=Pb2+Cl-2,对于一般沉淀反应：,某些物质的Ksp,AgCl 1.810-10AgBr 5.210-13AgI 8.310-17Ag2CrO4 1.110-12BaCO3 5.110-9BaSO4 1.110-10CaCO3 2.810-9CaC2O4 1.4610-10CaC2O4H2O 410-9,CaSO4 9.110-6CdS 8.010-27CuS 6.310-36HgS 410-53Fe(OH)2 810-16Fe(OH)3 410-38Mg(OH)2 1.810-11Mn(OH)2 2.0610-13MnS 2.510-13,溶解度和溶度积的关系,溶解度

3、和溶度积都能代表难溶电解质的溶解能力，它们之间有什么关系？,Ksp=Am+nBn-m=nsnmsm=nnmmsn+m,平衡浓度(molL-1)ns ms,AnBm(s),nAm+(aq)+mBn(aq),例1：25oC，AgCl的溶解度为1.9210-3gL-1 求同 温度下AgCl的溶度积。,解：已知MAgCl=143.3gmol-1，设平衡时溶解了 的AgCl的浓度 即Ag+=Cl=s,KspAgCl=Ag+Cl-=s2,=(1.3410-5)2,=1.810-10,思考题：,求Ca3(PO4)2的溶解度与溶度积的关系,Ag2CrO4,不同类型电解质的溶度积和溶解度的关系,不同类型的难溶电

4、解质不能直接用溶度积比较其溶解度的相对大小。,相同类型的难溶电解质，其KSP大的s也大,沉淀溶解平衡的移动,沉淀的溶解,沉淀的生成,同离子效应和盐效应,溶度积规则,浓度积J：表示在难溶电解质溶液中，任意情况下各离子相对浓度幂的乘积。,以Ag2CrO4为例：,J=Ag+2CrO42-,Ag2CrO4(s),2Ag+(aq)+CrO42-(aq),溶度积规则,J 平衡向左移动，沉淀析出；,J=处于平衡状态，饱和溶液；,J 平衡向右移动，无沉淀析出；若原来有沉淀存在，则沉淀溶解,在任何给定的溶液中，J与Ksp的大小可能有三种情况：,用J与Ksp的关系判断沉淀溶解的方向,溶度积原理示意图,例：,BaC

5、O3的生成。,加BaCl2或Na2CO3,加酸,例2：25时，晴纶纤维生产的某种溶液中，,SO42-=6.010-4molL-1，若在40.0L该溶液中加入0.010molL-1BaCl2溶液10.0L，是否能生成BaSO4沉淀？如果有沉淀生成能生成BaSO4多少克？最后溶液中SO42-是多少？,解：溶液中的,所以有BaSO4沉淀析出。,BaSO4(s),Ba2+(aq)+SO42(aq),初始浓度(molL-1)2.010-3 4.810-4,设生成沉淀后，溶液中SO42-=x,平衡浓度(molL-1)2.010-3-(4.810-4-x)x,=(1.5210-3+x)x,定量分析：溶液中残

6、留离子浓度10-6molL-1,定性分析：溶液中残留离子浓度10-5molL-1,定量分析时，分析天平的精度 0.0001克 分子量按100估计，mol=m/M 0.0001/100=10-6,沉淀完全,（1）钙、磷在骨骼牙齿中的存在形式,Ca5(PO4)3OH,羟基磷酸钙,（2）存在的沉淀溶解平衡,沉淀溶解平衡的应用,（3）吃糖为何会出现龋齿？,提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸,（4）含氟牙膏的使用,氟磷酸钙的溶解度比羟基磷酸钙小，更能抵抗酸的侵蚀，使牙齿更坚固。,注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量 较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏,同离子效应和盐效应,在难溶电解质溶液中加

7、入与其含有相同离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用。,1.同离子效应,例3：求25时 Ag2CrO4在0.010molL-1K2CrO4溶液 中的溶解度。已知在纯水中的s=6.510-5molL-1,解：,初始浓度(molL-1)0 0.010,Ag2CrO4(s),2Ag+(aq)+CrO42(aq),平衡浓度(molL-1)2x 0.010+x,在难溶电解质溶液中，加入与难溶电解质离子无关的易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的现象叫做盐效应。,2.盐效应,例如BaSO4在KNO3溶液中的溶解度比在纯水中稍大，并且KNO3浓度越大，BaSO4的溶解度也变得越大。,BaSO

8、4(s),Ba2+(aq)+SO42(aq),1.难溶电解质AB2，在水溶液中达到溶解平衡时，A=XmolL-1，B=YmolL-1，则KSP可表达为：,练习题,A.KSP=X2Y,B.KSP=XY,E.KSP=(2X)2Y,D.KSP=X(2Y)2,C.KSP=XY2,2.盐效应能使难溶电解质的溶解度,A.略有增大,B.略有减小,C.无法判断,D.不变,如果溶液中某离子沉淀完全，则此离子物质的量 浓度,A.大于105,B.大于103,C.小于103,D.远远小于105,E.大于102,4.CaC2O4的KSP为2.610-9，若使1L 0.02molL-1 Ca2+溶液生成沉淀，所需最低的C

9、2O42-浓度为：,A.1.010-9,B.1.310-7,C.2.210-5,D.5.210-11,E.5.210-10,一、沉淀的生成,条件：J Ksp,例4：0.2molL-1的Pb(NO3)2和KI水溶液等体积混合是否会产生PbI2沉淀？KspPbI2=7.1 10-9,解：两溶液等体积混合，离子浓度均减半。,即：Pb2+=I=0.1molL-1,J=Pb2+I-2,=0.1(0.1)2,=1 10-3 KspPbI2,所以会有PbI2沉淀生成,二、沉淀的溶解,沉淀溶解的必要条件：J Ksp,3.生成配合物使沉淀溶解,减小离子浓度的办法有下面几种：,1.生成弱电解质使沉淀溶解,2.氧化

10、还原反应使沉淀溶解,a.生成弱酸,Ca2+H2O+CO2,CaCO3(s),Ca2+(aq)+CO32(aq),+,2H+,H2CO3,H2O+CO2,CaCO3(s)+2H+,1.生成弱电解质使沉淀溶解,CaCO3(s)+2HAc,Ca2+2Ac+H2O+CO2,PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS,金属硫化物的沉淀或溶解,对于常见二价金属离子生成的硫化物，具有如下的沉淀溶解平衡：,MS,M2+S2-,当J=M2+S2-Ksp时，金属硫化物沉淀,当J=M2+S2-Ksp时，金属硫化物溶解,控制S2-，即可使金属硫化物沉淀或溶解,金属硫化物的溶解如下：,

11、MS+2H+,M2+H2S,其中：,H2S饱和溶液的浓度为0.1molL-1,例5：25下,于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S(g),使其成为饱和溶液。用HCl调pH值，使cHCl=0.30molL-1试判断能否有FeS生成。,解：反应方程式如下,所以无FeS沉淀生成,由于J K,*平衡常数K越大，硫化物越易溶。,稀HCl,HAc,MnS,CdS,PbS,CuS Ag2S,HgS,浓HCl,王水,ZnS FeS,例6：在浓度均为0.10molL-1的Zn2+和Mn2+溶液中通入H2S气体，问哪种物质先沉淀？pH控制在什么范围可以使二者完全分离?已知 KspMnS4.651014

12、，KspZnS2.931025,解：两种沉淀是同一类型，溶度积常数小的ZnS先沉淀,MnS开始沉淀的H+为：,MnS开始沉淀时的pH4.85,ZnS完全沉淀的H+为：,ZnS沉淀完全时的pH1.25,因此，控制pH值在1.254.85之间，可使ZnS沉淀完全，而MnS不沉淀。,b.生成水,2H2O,Mg(OH)2(s),Mg2+2OH-,+,2HCl 2Cl+2H+,Mg(OH)2(s)+2H+,Mg2+2H2O,平衡常数很大，Mg(OH)2易溶于强酸。,平衡常数很大，Mg(OH)2也可溶于醋酸。,Mg(OH)2(s)+2HAc,Mg2+2Ac+2H2O,类似的问题:Fe(OH)3可否溶于醋酸

13、,结论：Fe(OH)3不溶于醋酸,Fe(OH)3(s)+3HAc,Fe3+3Ac+3H2O,c.生成弱碱,Mg(OH)2(s),Mg2+2OH-,2NH3H2O,+,2NH4Cl 2Cl+2NH4+,Mg(OH)2(s)+2NH4+,Mg2+2NH3H2O,d.生成弱酸盐,Pb(Ac)2+SO42,PbSO4(s),Pb2+SO42,+,2NaAc 2Ac+2Na+,Pb(Ac)2(弱电解质),PbSO4(s)+2Ac,小结,Ca2+H2O+CO2,CaCO3(s)+2H+,Fe(OH)3(s)+3H+,Fe3+3H2O,Mg(OH)2(s)+2NH4+,Mg2+NH3H2O,Pb(Ac)2+

14、SO42,PbSO4(s)+2Ac,例7：在100ml 0.02molL-1MgCl2溶液中，加入100ml 0.1molL-1氨水溶液，有无Mg(OH)2沉淀生成？如欲使生成的沉淀溶解，则在该体系中应加入多少克NH4Cl(设加入NH4Cl后，体积不发生变化)。已知Ksp=1.810-11，Kb=1.7410-5,解:两溶液等体积混合后，各物质的浓度为：,由氨水电离出的OH-浓度为：,所以会有Mg(OH)2沉淀生成。,反应方程式为：,即,2.生成配合物使沉淀溶解,CdS,Cd2+S2-,+,4Cl-,CdCl42-,CdS+4Cl-,CdCl42-+S2-,AgCl,Ag+Cl-,+,2NH3

15、,Ag(NH3)2+,AgCl(s)+2NH3,Ag(NH3)2+Cl,例8：室温下，在1.0L氨水中溶解0.10mol固体AgCl(s)问氨水的浓度最小应为多少?,AgCl(s)+2NH3,Ag(NH3)2+Cl,解：,平衡浓度(molL-1)x 0.10 0.10,3.氧化还原反应使沉淀溶解,3CuS+8HNO3(浓),3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O,3HgS+12HCl+2HNO3,3H2HgCl4+3S+2NO+4H2O,两种沉淀之间的平衡,沉淀的转化,分步沉淀,当溶液中有几种离子共存，这些离子的KSP 不同，且都能与某种外加的离子形成沉淀。如果小心控制外加离子的量，则这些

16、离子就可能根据溶度积规则分先后地从溶液中沉淀出来。分步沉淀的例子：Ag+分步沉淀:Cl-、Br-、I-,分步沉淀,1L溶液,实验,生成AgI沉淀需要的Ag+I-浓度,因为Ag+I-Ag+Cl-，所以先生成AgI沉淀。,所以AgCl开始沉淀时AgI已经沉淀完全。,AgCl开始沉淀时溶液中的I-浓度为:,分步沉淀的次序,沉淀类型相同，被沉淀离子浓度相同，KSP小者先沉淀，KSP大者后沉淀；,与KSP的大小及沉淀的类型有关,沉淀类型不同，要通过计算确定。,与被沉淀离子浓度有关,当Cl-2.2106 molL-1I-时，AgCl先沉淀析出。,例9:某溶液含Cl-=0.10mol.L-1和CrO42-=

17、0.0010mol.L-1 通过计算证明逐滴加入AgNO3，哪一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时，第一种离子是否被沉淀完全(忽略由于加入AgNO3所引起的体积变化)。,解：析出AgCl(s)所需的最低Ag+浓度,而析出Ag2CrO4(s)所需的最低Ag+浓度,当Ag2CrO4开始沉淀时，AgCl已经沉淀完全。,沉淀的转化,PbS(s)+CrO42,PbCrO4(s)(黄色),Pb2+CrO42,+,S2,PbS(s)（黑色）,PbCrO4(s)+S2,总反应：,K很大，反应很彻底。,锅炉水垢为CaSO4其溶解度较小，一般将其转化为CaCO3，就可使其溶解。,CaCO3(s)+2H+,Ca2+H2CO3,CO2+H2O,结论,沉淀类型不同，计算反应的。,沉淀类型相同,KSP大(易溶)者向KSP小(难溶)者转化容易，二者KSP相差越大，转化越完全，反之KSP小者向KSP大者转化困难；,本 章 小 结,掌握：溶度积常数、溶度积规则；,重点：,1.沉淀的溶解中各个反应平衡常数的推导,2.二价金属硫化物的溶解以及共沉淀,3.分步沉淀以及沉淀转化的规则,