《油田基础化学》课件-第四章沉淀溶解平衡

油田基础化学习题解答一

判断酸碱，并指出共轭酸碱对

问题：1、列出酸（碱）相对应的列出共轭碱（酸），很多同学没有明确对应指出相互关系。1题答案：酸HAcHFHClNH4+H3PO4HCO3-H2PO4-共轭碱AC-F-Cl-NH3H2PO4-CO32-HPO42-碱NaACNH3CO32-HCO3-F-Cl-H2PO4-共轭酸HAcNH4+HCO3-H2CO3HFHClH3PO42题计算PH

答案(1)0.05mol/LNaAc的pH。解：查表得HAc在水中解离常数为1.75×10-5，而HAc的共轭碱为Ac-，由KaKb=Kw得，Kb=10-14/1.75×10-5=5.7×10-10

[OH-]=（Kb·C）½=（5.7×10-10·0.05）½=5.3×10-6

pH=14-pOH=14+lg[OH-]=14-5.28=8.72(2)0.05mol/LNH4Cl的pH。解：查表得NH3在水中解离常数为1.8×10-5，而NH3的共轭酸为NH4+，由KaKb=Kw得，Ka=10-14/1.8×10-5=5.6×10-10[H+]=（Ka·C）½=（5.6×10-10·0.05）½=5.3×10-6pH=-lg[H+]=5.27习题解答第四章沉淀溶解平衡一沉淀溶解平衡（一）溶度积常数（二）溶度积规则（三）沉淀的生成计算（四）分布沉淀

（五）沉淀的转换

二沉淀滴定法（一）定义

（二）摩尔法-铬酸钾作指示剂一溶度积常数

（一）定义：在一定温度下，难溶电解质饱和溶液中，离子浓度的化学计量数幂的乘积，称为溶度积常数。常用符号Ksp表示。

eg：AgCl(s)Ag++Cl-

Ksp=[Ag+][Cl-]eg：Mg(OH)2

（s）

Mg2++2OH-

Ksp=[Mg2+][OH-]2

注：通常把溶解度在0.01g/100gH2O以下的物质称为难溶物质。（二）计算

eg：298K时，AgCl溶解度为1.79×10-3g/L，求Ksp？解：AgCl(s)Ag++Cl-

已知AgCl的相对分子质量为143.4，则AgCl的溶解度为SAgCl=1.79×10-3/143.5=1.25×10-5mol/L[Ag+]=[Cl-]=1.25×10-5mol/LKsp={[Ag+]/c}×{[Cl-]/c}=1.56×10-10一溶度积常数eg：298K时，已知Ag2CrO4的Ksp=9.0×10-12，求Ag2CrO4的溶解度？解：Ag2CrO42Ag++CrO42-

设S为该温度下的溶解度（mol/L），则[Ag+]=2S[CrO42-]=S

Ksp={[Ag+]/c}2×{[CrO42-]/c}={2S}2{S}=9.0×10-12

∴S=1.31×10-4mol/L一溶度积常数由以上两个例子可知：Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12，Ksp(AgCl)

＞Ksp(Ag2CrO4)；S(AgCl)=1.25×10-5mol/L，

S(Ag2CrO4)=1.31×10-4mol/L,S(AgCl)

＜S(Ag2CrO4)。这主要与两者的溶度积表示式不同。

虽然Ksp也可表示难溶电解质的溶解能力大小，但只用来比较相同类型的电解质，即阴离子和阳离子的总数要相同，例如，同是AB型或A2B（或AB2）型，此时溶度积越小，其溶解度也越小，而对不同类型的难容电解质不能简单地直接比较。一溶度积常数Qi离子积：在任意情况下，难溶电解质的离子浓度的化学计量数次幂的乘积。数值视条件改变而改变，Ksp仅是Qi的一个特例，表示难容电解质饱和溶液中离子的平衡浓度。溶度积规则：

1当Qi=Ksp时，溶液为饱和溶液，开始析出沉淀。

2当Qi＜Ksp时，溶液未饱和。

3当Qi＞Ksp时，为过饱和溶液，有沉淀析出。二溶度积规则三沉淀的生成计算

1、加沉淀剂使Qi＞Ksp析出沉淀。

eg：在20mL0.0025mol/LAgNO3中加入5mL0.01mol/LK2CrO4溶液，是否有Ag2CrO4沉淀析出？已知Ag2CrO4的Ksp=9.0×10-12。解：加入K2CrO4后，溶液中各离子浓度为：

[Ag+]=0.0025×20/（20+5）=0.002mol/L[CrO42-]=0.01×5/（20+5）=0.002mol/LQi={[Ag+]/c}2×{[CrO42-]/c}={0.002}2×{0.002}=8×10-9

∵Qi＞Ksp

∴

有Ag2CrO4沉淀析出。

2、酸效应对沉淀反应的影响。

eg：试计算欲使0.1mol/LFe3+离子开始沉淀和沉淀完全时的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36。解：Fe(OH)3Fe3++3OH-a开始沉淀时，Qi=Ksp，即

∵Ksp={[Fe3+]/c}×{[OH-]/c}3=1.1×10-36

∴[OH-]=（Ksp/[Fe3+]）1/3=2.2×10-12mol/LpH=14-pOH=14-｛-lg[OH-]｝=2.34三沉淀的生成计算b完全沉淀时

当Fe3+完全沉淀时，[Fe3+]=1.0×10-5mol/L[OH-]={Ksp/[Fe3+]}1/3=4.8×10-11mol/LpH=14-｛-lg[OH-]｝=3.68三沉淀的生成计算

3、同离子效应对沉淀反应的影响。同离子效应：适当过量的沉淀剂可使难溶电解质的溶解度降低。eg：求室温时Mg(OH)2在纯水中和在0.001mol/L的NaOH溶液中的溶解度。已知Mg(OH)2的Ksp=1.2×10-11。解：Mg(OH)2Mg2++2OH-a在纯水中∵Ksp={[Mg2+]/c}×{[OH-]/c}2={S}{2S}2∴S=1.44×10-4mol/L三沉淀的生成计算b在NaOH溶液中

[Mg2+]=S[OH-]=0.001+2S≈0.001∵Ksp={[Mg2+]/c}×{[OH-]/c}2={S}{0.001}2∴S=1.2×10-5mol/L

可以看出在NaOH溶液中，Mg(OH)2的溶解度比其在纯水中小。

三沉淀的生成计算四分布沉淀4分步沉淀

eg：在含有0.01mol/LZn2+和0.01mol/LFe3+的混合溶液中加碱，为了使这两种离子分离，溶液中的pH值应控制在什么范围？

已知：Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36，Zn(OH)2的Ksp=1.8×10-14。解：Fe(OH)3Fe3++3OH-Zn(OH)2Zn2++2OH-

（1）首先确定哪种离子先沉淀

[OH-]={Ksp/[Fe3+]}1/3=4.79×10-12mol/L[OH-]={Ksp/[Zn2+]/c}0.5=1.34×10-6mol/L

可见Fe3+沉淀所需OH-浓度低，故Fe3+先沉淀。（2）Fe3+沉淀完全时，[Fe3+]=1.0×10-5mol/L[OH-]={Ksp/[Fe3+]}1/3={1.1×10-36/1.0×10-5}1/3=4.79×10-11mol/LpH=14-pOH=14-｛-lg[OH-]｝=3.68（3）Zn2+开始沉淀时

pH=14-pOH=14-｛-lg[OH-]｝=14-｛-lg1.34×10-6｝=8.12∴要使Fe3+和Zn2+分离，溶液的pH值必须控制在3.68～8.12范围内。四分布沉淀eg：在含有0.01mol/LI-和0.01mol/LCl-的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，何者先析出沉淀？两者能否进行有效地分离？解：AgIAg++I-AgClAg++Cl-

（1）首先确定哪种离子先沉淀

KspAgI=8.3×10-17，KspAgCl=1.8×10-10[Ag+]=KspAgI/[I-]=8.3×10-15mol/L[Ag+]=KspAgCl/[Cl-]=1.8×10-8mol/L

可以看出l-沉淀时所需Ag+浓度小，故l-先沉淀。四分布沉淀

（2）l-沉淀完全时，[l-]=1.0×10-5mol/L

则Ag+浓度为：

[Ag+]=KspAgI/[I-]=8.3×10-12mol/L

（3）Cl-开始沉淀时，所需Ag+浓度为1.8×10-8mol/L，比I-沉淀完全时Ag+浓度8.3×10-12mol/L高，故两者能够进行有效分离。四分布沉淀

在含有沉淀的溶液中，加入适当的沉淀剂，使其与溶液中某一离子结合成为更难溶的物质，叫作沉淀的转换。（1）溶解度较大的沉淀转化为溶解度较小的沉淀

eg：CaSO4的Ksp=2.45×10-5转化为CaCO3的Ksp=8.7×10-9

解：CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-K={[SO42-]/c}÷{[CO32-]/c}=2.8×103

CaSO4的Ksp（2.45×10-5）大于CaCO3的Ksp（8.7×10-9），所以可发生沉淀的转化。

五沉淀转换（2）溶解度较小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀

eg：BaSO4的Ksp=1.08×10-10转化为BaCO3的Ksp=8.2×10-9

解：BaSO4+CO32-BaCO3+SO42-K={[SO42-]/c}÷{[CO32-]/c}=0.0013

条件：两种沉淀的溶解度不能相差太大，否则不能发生转化。五沉淀转换六沉淀滴定法（一）定义

沉淀滴定法是利用沉淀反应进行的滴定分析方法。（二）条件

1沉淀的溶解度小，即反应需定量、完全；

2沉淀的组成要固定，即被测离子与沉淀剂之间要有准确的化学计量关系；

3沉淀的反应速率快；

4沉淀吸附的杂质少；

5要有适当的指示剂指示终点。银量法：Ag++X-=AgX可以测定Cl-，Br-，I-，SCN-和Ag+。（三）莫尔法沉淀滴定法

以铬酸钾（K2CrO4）作指示剂，用AgNO3标准溶液作滴定剂，滴定Cl-溶液。滴定原理：AgCl溶解度小于Ag2CrO4溶解度，根据分步沉淀原理，先析出的