无机化学沉淀溶解平衡ppt课件

第六章沉淀溶解平衡,6.3两种沉淀之间的平衡,6.2沉淀的生成与溶解,6.1溶解度和溶度积,6.1溶解度和溶度积,6.1.3溶度积和溶解度间的关系,6.1.2溶度积,6.1.1溶解度,.,在一定温度下，达到溶解平衡(饱和溶液)时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度。通常以符号s表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每100g水所含溶质质量来表示，即以：g/100g水表示。,6.1.1溶解度,学习了摩尔浓度和百分比浓度后，溶解度也可用摩尔浓度和百分比浓度表示。若已知溶液的密度()和百分比浓度(w)就可求出溶液的体积摩尔浓度(c)和质量摩尔浓度(b)c=1000w/M单位：mol/L(溶液)b=10S/M单位：mol/kg(溶剂),.,自然界没有绝对不溶的物质。习惯上把溶解度小于0.01g/100g水的物质叫不溶物或难溶物。,6.1.2溶度积,在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。,.,在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可表示如下：,一般沉淀反应：,溶度积常数，简称溶度积。,.,6.1.3溶度积和溶解度间的关系,溶度积和溶解度的相互换算,如：AgCl型Ksp=s2s=(Ksp)1/2,Ag2S型Ksp=4s3s=(Ksp/4)1/3,As2S3型Ksp=108s5s=(Ksp/108)1/5,.,例：25oC，AgCl的溶解度为1.9210-3gL-1，求同温度下AgCl的溶度积。,.,例：25oC，已知(Ag2CrO4)=1.110-12，求同温下S(Ag2CrO4)/gL-1。,解：,.,.,*不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积比较其溶解度的相对大小。,Ag2CrO4,*相同类型的难溶电解质,其大的s也大。,6.2沉淀的生成与溶解,6.2.4配合物的生成对溶解度的影响沉淀的配位溶解,6.2.3pH对沉淀溶解平衡的影响,6.2.2同离子效应与盐效应,6.2.1溶度积规则,.,沉淀溶解平衡的反应商判据,即溶度积规则：,6.2.1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。,.,PbCrO4(s),.,例：,BaCO3的生成。,加BaCl2或Na2CO3,加酸,.,为6.010-4molL-1。若在40.0L该溶液中，加入0.010molL-1BaCl2溶液10.0L，问是否能生成BaSO4沉淀？如果有沉淀生成，问能生成BaSO4多少克？最后溶液中是多少？,例题：25时，晴纶纤维生产的某种溶液中，,.,.,.,6.2.2同离子效应与盐效应,1.同离子效应在难溶电解质溶液中加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。,例题：求25时，Ag2CrO4在纯水，0.010molL-1K2CrO4溶液中的溶解度。,解：纯水中：Ksp=4S3s=6.510-5molL-1,平衡浓度/(molL-1)2x0.010+x,0.010molL-1K2CrO4溶液中,.,结论：同离子效应使难溶电解质的溶解度显著降低。,应用：加入过量的沉淀剂可使被沉淀离子沉淀完全。,但Ksp表示的离子浓度间的制约关系，被沉淀离子也不可能从溶液中绝迹。通常当溶液中被沉淀离子浓度小于10-5mol/L时，即可认为被沉淀离子沉淀完全了。因此加入沉淀剂一般过量20-50%即可。,定量分离沉淀时，选择洗涤剂。,如：制得BaSO4沉淀，如用0.01mol/LH2SO4溶液洗涤比用纯水要好，造成的损失要小。,盐效应：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。盐效应的影响同样是离子间的相互抑制作用。,2.盐效应,.,当时，增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应占主导;,当时，增大，S(PbSO4)缓慢增大，盐效应占主导。,关系：,一般稀溶液仅考虑同离子效应的影响,浓溶液要考虑盐效应的影响。,.,6.2.3pH对沉淀溶解平衡的影响,1.难溶金属氢氧化物,溶于酸,.,溶于酸也溶于碱,.,溶于铵盐,.,例题：在0.20L的0.50molL-1MgCl2溶液中加入等体积的0.10molL-1的氨水溶液，问有无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使Mg(OH)2沉淀析出，至少应加入多少克NH4Cl(s)？(设加入NH4Cl(s)后体积不变),解：,.,此题也可以用双平衡求解：J=Ksp,.,2.82,6.85,pH,可将pH值控制在2.826.85之间。,Fe3+沉淀完全,Ni2+开始沉淀,例题：在含有0.10molL-1Fe3+和0.10molL-1Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，应控制pH值为多少?,解：,c(Fe3+)10-5,.,PbSBi2S3CuSCdSSb2S3SnS2As2S3HgS黑色黑色黑色黄色橙色金黄色黄色黑色或红色,2.金属硫化物,.,难溶金属硫化物在酸中的沉淀-溶解平衡：,难溶金属硫化物的多相离子平衡：,.,例题：25下,于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S(g),使其成为饱和溶液(c(H2S)=0.10molL-1)。用HCl调节pH值，使c(HCl)=0.30molL-1。试判断能否有FeS生成。,.,难溶金属硫化物的溶解,注：表中难溶金属硫化物的溶度积常数依次减小即Ksp越大的越易溶，Ksp越小的越难溶,6.2.4配合物的生成对溶解度的影响沉淀的配位溶解,多重平衡,沉淀溶解及配位平衡,哪些平衡？,例题：室温下，在1.0L氨水中溶解0.10mol固体的AgCl(s)，问氨水的浓度最小应为多少?,问题：若改成溶解AgBr、AgI，氨水浓度？,.,氧化配位溶解：（沉淀溶解氧还配位平衡）,氧化还原溶解：（沉淀溶解氧化还原平衡）,该反应K的表达式怎样？（用离子反应式）,.,沉淀溶解的方法：,酸（碱或盐）溶解(强弱酸浓稀酸),氧化还原溶解,配位溶解,氧化配位（王水）溶解,6.3两种沉淀之间的平衡,6.3.2沉淀的转化,6.3.1分步沉淀,.,1L溶液,6.3.1分步沉淀,实验：,.,.,分步沉淀的次序：,与的大小及沉淀的类型有关沉淀类型相同，被沉淀离子浓度相同，小者先沉淀，大者后沉淀；沉淀类型不同，要通过计算确定。结论：所需沉淀剂浓度越小的离子先沉淀,.,与被沉淀离子浓度有关,.,例题：某溶液中含Cl和，它们的浓度分别是0.10mol.L-1和0.0010mol.L-1，通过计算证明，逐滴加入AgNO3试剂，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)。,解题思路：哪一种离子先沉淀析出即是哪种离子沉淀所需的沉淀剂浓度越小。当第二种离子沉淀析出时，看第一种离子浓度是否小于10-5mol/L。,.,解：析出AgCl(s)所需的最低Ag+浓度,.,.,6.3.2沉淀的转化,结论：Ksp较大,说明CaSO4转化CaCO3越完全。,.,例题：在1LNa2CO3溶液中使0.010mol的CaSO4全部转化为CaCO3,求Na2CO3的最初浓度为多少?,解：,.,结论：,沉淀类型不同,计算反应的。,沉淀类型相同,大（易溶)者向小（难溶)者转化容易，二者相差越大，转化越完全，反之小者向大者转化困难；,.,例题：如果在1.0LNa2CO3溶液中使0.010mol的BaSO4完全转化为BaCO3，问Na2CO3的溶液最初浓度为多少?,解：,.,课堂练习题：,1、沉淀是否完全的标志是被沉淀离子是否符合规定的某种限度，不一定被沉淀离子在溶液中就不存在。,答案：,2、要使沉淀生成,必须加入一定量的沉淀剂。通常是沉淀剂的加入量越多,则生成的沉淀也越多。,答案：,3、在混合离子溶液中，加入一种沉淀剂时，一定是溶度积小的盐首先沉淀出来。,答案：,4、难溶电解质中，溶度积小的一定比溶度积大的溶解度要小。,答案：,5、难溶电解质溶在水中的部分可认为是全部电离的。处理它们在溶液中的电离平衡可以按照强电解质处理。,答案：,.,6、Ca(OH)2在纯水中可以认为是完全电离的,它的溶解度是A.Ksp1/3B.(Ksp/4)1/3C.(Ksp/4)1/2D.(KspH3O+)/Kw,答案：B,7、已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中，Ca2+=2.010-6molL-1,PO43-=2.010-6molL-1,则Ca3(PO4)2的KspA.3.210-29B.3.210-12C.6.310-18D.5.110-27,答案：A,.,8、下列有关分步沉淀的叙述中正确的是A.溶度积小者一定先沉淀出来B.沉淀时所需沉淀试剂浓度小者先沉淀出来C.溶解度小的物质先沉淀出来D.被沉淀离子浓度大的先沉淀,答案：B,9、向饱和AgCl溶液中加水，下列叙述中正确的是A.AgCl的溶解度增大B.AgCl的溶解度、Ksp均不变C.AgCl的Ksp增大D.AgCl溶解度减小。,答案：B,.,10、微溶化合物Ag2CrO4(Ksp=1.1210-12)在0.0010molL-1,AgNO3溶液中的溶解度为s1，在0.0010molL-1,K2CrO4溶液中的溶解度为s2，两者的关系为A.s1s2，B.s1s2，Cs1=s2，D.不确定,答案：B,简答题：根据以下数据说明，为什么不能用CaCl2和H2CO3水溶液混合得到CaCO3沉淀？解决办法？已知：Ka1(H2CO3)=4.210-7，Ka2(H2CO3)=5.610-11，Ksp(CaCO3)=2.510-9，s(CaCl2)=74.5g/100gH2O,M(CaCl2)=111g/mol。供思考,Ca2+H2CO3CaCO3+2H+K=Ka1Ka2/Ksp很小,.,11、同离子效应使难溶电解质的溶解度(),盐效应使难溶电解质的溶解度(),在同一体系中,后一种效应较前一种效应()，但浓溶液中后一种效应不能忽略。,减小,略有增加,小,12、在ZnSO4溶液中通入H2S气体只出现少量的白色沉淀，但若在通入H2S之前，加入适量固体NaAc则可形成大量的沉淀，为什么?,答：由于Zn2+H2SZnS+2H+溶液酸度增大，使ZnS沉淀生成受到抑制，若通H2S之前，先加适量固体NaAc，则溶液呈碱性，再通入H2S时生成的H+被OH-中和，溶液的酸度减小，则有利于ZnS的生成。,.,13、在AgBr沉淀上加入下列溶液，指出沉淀转化的可能性。为什么?(1).Na2CO3(2).Na2S(3).H2S(4).Na2S2O3,答：(1).不可能，因为转化反应2AgBr(s)+CO32-Ag2CO3(s)+2Br-K=(Ksp,AgBr)2/Ksp,Ag2CO3=3.410-14很小，表明正向反应进行的程度很小。已知：Ksp(AgBr)=5.310-13Ksp(Ag2CO3)=8.310-12),同理：(2).可能,K=3.71024(3).可能,K=253.5,.,(4).可能，因为转化反应AgBr(s)+2S2O32-Ag(S2O3)23-+Br-K=(KspAgBr)KfAg(S2O3)23-=15.4尽管不是很大，但表明正向反应可以进行，若用过量的Na2S2O3溶液，AgBr(s)可以完全溶解。已知：Ksp(AgBr)=5.310-13KfAg(S2O3)23-=2.91013,.,14、H2SO4水溶液中全部电离为H+和HSO4-，但HSO4-的Ka2=1.010-2，计算A.0.050mol/LH2SO4溶液的H3O+，HSO4-，SO42-B.在此溶液中PbSO4的溶解度。已知Ksp(PbSO4)=1.810-8,思路：H2SO4H+HSO4-完全电离,HSO4-H+SO42-部分电离、存在电离平衡用Ka2的平衡关系式进行计算可得,在第一问得到的SO42-基础上，考虑同离子效应可得到在此硫酸溶液中的溶解度。,参考答案：A.H+=0.0574mol/LHSO4-=0.0426mol/LSO42-=0.0074mol/LB.s=2.4310-6mol/L,.,15、在下列水溶液中不断通入H2S，计算溶液中残留的Cu2+浓度。已知CuS的Ksp=6.010-36及H2S的Ka1、Ka2A.0.10mol/LCuCl2溶液；B.0.10mol/LCuCl2与0.1mol/L盐酸的混合溶液。,思路：不断通入H2S，使得溶液中H2S(aq)浓度总是保持为饱和浓度（0.10mol/L）。,A：首先：通过计算饱和H2S(aq)电离平衡时离解出的C(S2-),计算J=C(S2-)C(Cu2+),看J和Ksp的大小,判断CuS能否沉淀析出；沉淀是否完全(C(Cu2+)是否小于10-5mol/L),怎样判断？即Cu2+为10-5mol/L时，溶液中的C(S2-)是否大于Cu2+沉淀完全时所需C(S2-)的最低浓度。,然后：由Cu2+H2S2H+CuS(s)可知溶液H+,由此可计算H2S(aq)离解的C(S2-),判断残留的Cu2+浓度。,.,B：在混合溶液中,计算H2S(aq)饱和溶液离解的C(S2-),判断CuS能否沉淀且是否沉淀完全；按A的计算办法,计算H2S(aq)离解的C(S2-),判断残留的Cu2+浓度。,解A:饱和H2S(aq)的CH2S=0.1mol/L，在0.10mol/L的CuCl2溶液中通入H2S达到饱和，H2S(aq)可离解出CS2-约为多少？怎样计算？,CS2-Ka2=1.210-15mol/L而J=C(S2-)C(Cu2+)=1.21