沉淀平衡解析课件

1、2022/8/5第四节沉淀反应无机化学多媒体电子教案沉淀平衡多相离子平衡溶度积常数溶解度与溶度积的相互换算溶度积规则影响沉淀反应的因素分步沉淀沉淀的溶解和转化沉淀反应的应用第1页，共24页。2022/8/5难溶电解质： 溶解度 0.01g/100gH2O微溶电解质： 溶解度 0.1g0.01g/100gH2O易溶电解质： 溶解度 0.1g/100gH2O第2页，共24页。2022/8/53-4-1难溶电解质的溶度积和溶解度难溶电解质的溶度积和溶解度溶解平衡一定温度下，溶解与沉淀速率相等时，晶体和溶液中的相应离子达到多相离子平衡，称为溶解平衡。溶度积常数如： BaSO4(s) Ba2+(aq)

2、+ SO42-(aq)溶解沉淀Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)/c c(SO42-)/c 第3页，共24页。2022/8/5 AmBn(s) mAn+ + nBm-溶解沉淀一般难溶物溶度积常数(平衡常数)Ksp(AmBn)=c(An+)/c mc(Bm-)/c n溶度积常数(简称溶度积)即在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，各组分离子浓度幂的乘积是一个常数。Ksp 只与温度有关，与浓度无关。第4页，共24页。2022/8/5溶解度与溶度积的相互换算例已知298.15K时Ksp(AgI)=8.5210-17,计算298.15K时s(AgI)。如： AgI(s) Ag+ + I-平衡浓度/m

3、olL-1 x xKsp(AgI)=c(Ag+)/c c(I-)/c 8.5210-17=xx/(c )2x=9.2510-9 molL-1即s(AgI)= 9.2510-9 molL-1对于 AB(s) A+ + B-s= Ksp c第5页，共24页。2022/8/5溶解度与溶度积的相互换算对于 AB(s) A+ + B-s= Ksp c同理 AB2或A2B型难溶电解质如 A2B(s) 2A+ + B2-平衡浓度/molL-1 2s sKsp(A2B)=(2s)2s/(c )3Ksp 4s= c3第6页，共24页。2022/8/5只有相同类型、基本不水解的难溶强电解质，可直接根据溶度积大小来

4、比较溶解度的大小。类型难溶电解质Ksps/(molL-1)ABAgCl1.7710-101.3310-5AgBr5.3510-137.3310-7AgI8.5210-179.2510-9AB2MgF26.510-91.210-3A2BAg2CrO41.1210-126.5410-5第7页，共24页。2022/8/53-4-2沉淀反应沉淀反应平衡移动方向溶度积规则 反应逆向进行 AmBn(s) mAn+ + nBm-J=c(An+)mc(Bm+)n/(c )(m+n) 反应逆向进行离子积J与溶度积K比较第8页，共24页。2022/8/5例 在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中加入10m

5、L0.10molL-1NH3H2O,问有无Mg(OH)2沉淀生成？解: c(Mg2+)= 0.10molL-1=0.050molL-112c(NH3H2O)= 0.10molL-1=0.050molL-112 NH3H2O NH4+ + OH-平衡浓度/(molL-1) 0.050-x x x xx0.050-xKb =;0.050-x0.050;1.810-5= xx0.050 x=9.510-4 c(OH-)=9.510-4 molL-1J=c(Mg2+)c(OH-)2/(c )3=0.050(9.510-4)2 =4.510-8Ksp=5.6110-12 J 有Mg(OH)2沉淀生成第9

6、页，共24页。2022/8/5例 在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中加入10mL0.10molL-1NH3H2O, 若使Mg(OH)2沉淀溶解, 最少应加入多少摩尔NH4Cl？ Ksp 5.6110-12 c(Mg2+) 5.010-2c(OH-) = =1.110-5molL-1解: 使沉淀溶解 c(Mg2+)c(OH-)2 (8.210-2-1.110-5)molL-10.082molL-1(0.0820.020)mol=0.0016mol第10页，共24页。2022/8/5影响沉淀反应的因素例 计算BaSO4在0.10molL-1Na2SO4溶液中的溶解度。(s=1.0410

7、-5 molL-1) 同离子效应使难溶电解质溶解度降低如 BaSO4(s) Ba2+ + SO42-Na2SO4 2Na+ + SO42-平衡移动方向解： BaSO4(s) Ba2+ + SO42-平衡浓度/molL-1 s s +0.10s =1.110-9molL-1 s为使离子沉淀完全，可加入过量沉淀剂(一般过量20%50%);一般来说，当c(离子)10-5molL-1基本沉淀完全。 Ksp(BaSO4)=s(s+0.10)/(c )2s0.10=1.0810-10第11页，共24页。2022/8/5溶液pH值 M(OH)n(s) Mn+ + nOH-Ksp(M(OH)n)=c(Mn+)

8、c(OH-)n如M(OH)n型难溶氢氧化物当c(Mn+)=1molL-1时，M(OH)n开始沉淀c(OH-) molL-1Ksp(M(OH)n) n当Mn+沉淀完全c(Mn+)10-5molL-1c(OH-) molL-1Ksp(M(OH)n)/10-5 nnKsp(M(OH)n) c(Mn+)c(OH-)=(c )n+1第12页，共24页。2022/8/5M(OH)n开始沉淀pH沉淀完全pH分子式Kspc(Mn+) =1molL-1c(Mn+)= 0.1molL-1c(Mn+)10-5molL-1Mg(OH)25.61 10-128.378.8710.87Co(OH)26.897.389.3

9、8Cd(OH)26.97.49.4Zn(OH)25.76.28.24Fe(OH)25.86.348.34Pb(OH)26.587.089.08Be(OH)23.423.925.92Sn(OH)20.871.373.37Fe(OH)31.151.482.815.92 10-157. 2 10-153 10-174.87 10-171.43 10-156.92 10-225.45 10-282.79 10-39调节溶液pH值, 可进行离子的分离和提纯。如为除去1molL-1ZnSO4溶液中的Fe3+,溶液 2.81pH5.7第13页，共24页。2022/8/5例 为除去1.0molL-1ZnSO4

10、溶液中的Fe3+,溶液的pH值应控制在什么范围？(c )432.7910-39 10-53c(OH-)= =Ksp(Fe(OH)3) c(Fe3+)c(OH)=6.5310-12molL-1 pH=2.81解：Fe(OH)3沉淀完全时Zn(OH)2开始沉淀时310-17 1.02c(OH-)= =510-9molL-1 pH=5.74pH应控制为： 2.81pH = molL-1 =1.7710-8 molL-1 Ksp(c )2 1.7710-10 c(Cl-) 0.010 (3) 计算c(Ag+)=1.7710-8 molL-1时c(I-) c(I-)= = molL-1 =4.8110-

11、9 molL-1 = molL-1 =5.2310-8 molL-1 Ksp(c )3 5.4810-16 c(Ni2+) 0.203c2(OH-) = molL-1 =2.1010-13 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+) 0.303c2(OH-) = molL-1 =1.4110-11 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+) 10-53pH=3.15 (3) 计算Ni(OH)2开始沉淀时的pHc(OH-)= 5.2310-8 molL-1 pH=6.72为使离子分离, pH应控制在3.156.72之间。第18页，共24页。2022

12、/8/53-4-3沉淀的溶解和转化沉淀的溶解和转化沉淀的溶解必要条件：J Ksp方法：1. 生成弱电解质生成弱酸 CaCO3(s) + 2H+ Ca2+ + H2CO3生成水 Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O生成弱碱 Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3H2O第19页，共24页。2022/8/5方法：2. 氧化还原法3CuS(s) + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2OAgCl(s) + 2NH3H2O Ag(NH3)2+ + Cl-+ 2H2O3. 生成配离子PbI2(s) + 2I- PbI42-第20页，共2

13、4页。2022/8/5沉淀的转化在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程。如 锅炉内壁锅垢(CaSO4)的除去用Na2CO3CaSO4(s) + CO32- CaCO3(s) + SO42-4.9310-5 2.810-9= = 1.8104K = = =c(SO42-) c(SO42-)c(Ca2+) Ksp(CaSO4)c(CO32-) c(CO32-)c(Ca2+) Ksp(CaCO3)沉淀转化趋势较大一般来说，溶度积大的难溶电解质易转化为溶度积小的难溶电解质。难溶电解质溶度积相差越大, 转化越完全。第21页，共24页。2022/8/53-4-沉淀反应的应用沉淀反应的应用制备难溶化合物如 Pb(NO3)2 + H2SO4 PbSO4 + 2HNO3CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4Mn(NO3)2 + 2NH4HCO3 MnCO3 + 2NH4NO3 + CO2 +H2O第22页，共24页。2022/8/5除去溶液中杂质Ca2+ + CO32- CaCO3如 氯碱工业饱和食盐水的精制Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2Ba2+ + SO42- BaSO4采用Na2CO3 NaOH BaCl2采用BaCO3 NaOHMg2+ + 2OH- Mg(OH)2C