难溶强电解质的沉淀-溶解平衡.ppt

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1、第六章 难溶强电解质的 沉淀-溶解平衡,第一节 标准溶度积常数第二节 沉淀的生成和溶解第三节 分步沉淀和沉淀的转化,第一节 标准溶度积常数,一、标准溶度积常数二、标准溶度积常数与溶解度的关系,一、标准溶度积常数,难溶强电解质 在水溶液中存在下列沉淀-溶解平衡：标准平衡常数表达式为：,在一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子的相对浓度各以其化学计量数为幂指数的乘积为一常数。此常数称为标准溶度积常数。标准溶度积常数只与温度有关，而与电解质离子的浓度无关。,难溶强电解质溶解与沉淀过程,二、标准溶度积常数与溶解度的关系,在难溶强电解质 饱和溶液中存在如下沉淀-溶解平衡：的标准溶度积常数与溶解度之间的关

2、系为：例题,例 6-1 已知 25 时 BaSO4 的溶解度为 1.05 10-5 molL-1，试求该温度下 BaSO4 的标准溶度积常数。解：BaSO4 为 1-1 型难溶强电解质，其标准溶度积常数为：,例 6-2 已知 25 时，Mg(OH)2 的标准溶度积常数为 5.110-12，计算该温度下 Mg(OH)2 的溶解度。解：Mg(OH)2为 2-1 型难溶强电解质，溶解度为：,对于同类型的难溶强电解质，标准溶度积常数越大，溶解度也就越大。但对于不同类型的难溶强电解质，不能直接用标准溶度积常数来比较溶解度的大小，必须通过计算进行比较。,例题,例 6-3 25 时，。试通过计算说明上述两种

3、银盐中，哪一种在水中溶解度较大？解：AgCl为1-1型难溶强电解质，其溶解度为：Ag2CrO4为2-1型难溶强电解质，其溶解度为：因此Ag2CrO4 在水中的溶解度比 AgCl 要大。,第二节 沉淀的生成和溶解,一、溶度积规则二、沉淀的生成 三、沉淀的溶解 四、同离子效应和盐效应,一、溶度积规则,对于沉淀-溶解反应：其反应商为：沉淀-溶解反应的摩尔吉布斯自由能变为：,由上式可以得出如下结论：（1）当 时，沉淀-溶解反应正向进行。（2）当 时，沉淀-溶解反应处于平衡状态，此时的溶液为饱和溶液。（3）当 时，沉淀-溶解反应逆向进行，有沉淀析出。这就是沉淀-溶解平衡的反应商判据，也称溶度积规则。,二

4、、沉淀的生成,根据溶度积规则，如果，就会有难溶强电解质的沉淀生成。例题,例 6-4 25时，在10 mL 0.10 molL1 MgSO4 溶液中加入 20 mL 0.10 molL1 NH3 溶液，问有无 Mg(OH)2沉淀生成？已知 Mg(OH)2=5.1 1012,(NH3)=1.8105。解：混合后，g2+、NH3、OH 的浓度分别为：,Mg(OH)2沉淀-溶解反应的反应商为：由于J Mg(OH)2，因此两种溶液混合后有 Mg(OH)2 沉淀生成。,三、沉淀的溶解,根据溶度积规则，在含有沉淀的难溶强电解质的饱和溶液中，如果能降低难溶强电解质的阳离子浓度或阴离子的浓度，使，则沉淀就会溶解

5、。,（一）生成弱电解质使沉淀溶解,在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入某种电解质，与难溶强电解质的阳离子或阴离子生成弱电解质，使,沉淀就会溶解。,例题,例 6-525 时欲使 0.010 mol ZnS 溶于 1.0 L 盐酸中，求所需盐酸的最低浓度。已知,解：反应的离子方程式为：ZnS(s)+2H+(aq)Zn2+(aq)+H2S(aq)反应的标准平衡常数为：,由反应式可知，当 0.010 mol ZnS 溶解在 1.0 L 盐酸中，Zn2+和 H2S 的平衡浓度均为 0.010 molL1。溶液中 H+相对浓度为：所需盐酸的最低浓度为：c(HCl)=ceq(H+)+2ceq(H2S)=0

6、.20 molL1+20.010 molL1=0.22 molL1,（二）发生氧化还原反应使沉淀溶解,在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入某种氧化剂或还原剂，与难溶电解质的阳离子或阴离子发生氧化还原反应，使，导致难溶强电解质的沉淀溶解。,（三）生成配位个体使沉淀溶解,在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入某种电解质，与难溶强电解质的阳离子或阴离子生成配离子，使，导致难溶电解质沉淀溶解。,四、同离子效应和盐效应,（一）同离子效应 在难溶强电解质 饱和溶液中加入含有相同离子 或 的易溶强电解质，沉淀-溶解平衡向生成 沉淀的方向移动，降低了 的溶解度。这种因加入与难溶强电解质含有相同离子的易溶强电

7、解质，使难溶强电解质的溶解度降低的现象也称为同离子效应。,例题,例 6-6 已知25 时，CaF2 的标准溶度积常数为1.51010，试计算：(1)CaF2 在纯水中的溶解度；(2)CaF2 在 0.010 molL1 NaF 溶液中的溶解度；(3)CaF2 在 0.010 molL1 CaCl2 溶液中的溶解度。解：CaF2 在水中的沉淀-溶解平衡为：CaF2(s)Ca2+(aq)+2F(aq)(1)CaF2 在水中的溶解度为：,(2)设CaF2 在0.010 molL1 NaF溶液中的溶解度为 s2，则 ceq(Ca2+)=s2，ceq(F)=0.010 molL1+2s2 0.010 m

8、olL1。CaF2 的溶解度为：,(3)设 CaF2 在0.010 molL1 CaCl2 溶液中的溶解度为 s3，则 ceq(Ca2+)=0.010 molL1+s3 0.010 molL1，ceq(F)=2s3。CaF2 的溶解度为：,在难溶强电解质溶液中加入不具有相同离子的易溶强电解质，将使难溶强电解质的溶解度增大，这种现象也称为盐效应。这是由于加入易溶强电解质后，溶液中阴、阳离子的浓度增大，难溶强电解质的阴、阳离子受到了较强的牵制作用，使沉淀反应速率减慢，难溶强电解质的溶解速率暂时大于沉淀速率，平衡向沉淀溶解的方向移动。加入具有相同离子的易溶强电解质，在产生同离子效应的同时，也能产生盐

9、效应。由于盐效应的影响较小，通常可以忽略不计。,（二）盐效应,第三节 分步沉淀和沉淀的转化,一、分步沉淀 二、沉淀的转化,一、分步沉淀,如果溶液中含有两种或两种以上离子，都能与 某种沉淀剂生成难溶强电解质沉淀，当加入该沉淀 剂时就会先后生成几种沉淀，这种先后沉淀的现象 称为分步沉淀。实现分步沉淀的最简单方法是控制沉淀剂的浓 度。,例题,例 6-7 在 0.010 molL-1 I-和 0.010 molL-1 Cl-的混合溶液中滴加 AgNO3 溶液时，哪种离子先沉淀？当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中第一种离子的浓度为多少？解：I-沉淀时需要 Ag+的相对浓度是：Cl-沉淀时需要 Ag+的相对

10、浓度是：,由于生成 AgI 沉淀所需 Ag+浓度，比生成 AgCl 沉淀所需 Ag+浓度小得多，所以先生成 AgI 沉淀。当 Ag+浓度为 8.310-15 1.810-8 molL-1 时,生成AgI 沉淀；当 Ag+浓度大于 1.810-8 molL-1 时,AgCl 沉淀析出。当 AgCl 刚沉淀时，Ag+浓度为。溶液中 I-的相对浓度为:AgCl开始沉淀时,I-浓度低于1.010-5molL-1，已经沉淀完全。,实现分步沉淀的另一种方法是控制溶液 pH,这种方法只适用于难溶强电解质的阴离子是弱酸根或 OH-两种情况。,例题,例 6-8 若溶液中 Fe3+和 Mg2+浓度都是 0.10

11、molL-1，如何控制溶液 pH 使 Fe3+定量形成氢氧化物沉淀，而与 Mg2+加以分离？,解：Fe(OH)3 和 Mg(OH)2 的沉淀-溶解平衡及溶度积常数分别为：,如果不考虑因加入试剂而造成溶液体积的改变，根据溶度积规则，Fe3+沉淀完全时：Mg2+不生成沉淀时：控制 pH 在 2.818.85 之间，Fe3+生成 Fe(OH)3沉淀，可与 Mg2+分离。,二、沉淀的转化,把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，称为沉 淀的转化。沉淀转化反应的进行程度，可以利用反 应的标准平衡常数来衡量。沉淀转化反应的标准平衡常数越大，沉淀转化 反应就越容易进行。若沉淀转化反应的标准平衡常 数太小，沉淀转化反应将是非常困难，甚至是不可 能的。,例题,例 6-9 欲使 1.0 g BaCO3 沉淀转化为 BaCrO4 沉淀,需要加入多少毫升 0.10 molL-1 K2CrO4 溶液？解：沉淀转化反应为：反应的标准平衡常数为：若加入0.10 molL-1 K2CrO4 溶液的体积为 V(K2CrO4),则沉淀转化完全后，溶液中 的浓度为：,的浓度为：将 和 的平衡浓度代入沉淀转化反应的标准平衡常数表达式中：欲使 1.0 g BaCO3 沉淀转化为BaCrO4沉淀,加入0.10 molL-1 K2CrO4 溶液的体积应不小于 53 mL。,