精编制作无机化学沉淀溶解平衡PPT课件

1、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 1000 w M单位 mol L 溶液 b 10 S 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 Ag

2、Cl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 92 10 3g L 1 求同温度下AgCl的溶度积 例 25oC 已知 Ag2CrO4 1 1 10 12 求同温下S Ag2CrO4 g L 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 0 10 4mol L 1 若在40 0L该溶液中 加入0 010mol L 1BaCl2溶液10 0L 问是否能生成BaSO4

3、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 010mol L 1K2CrO4溶液中的溶解度 解 纯水中 Ksp 4S3s 6 5 10 5mol L 1 平衡浓度 mol L 1 2x0 010 x 0 010mol L 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

4、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 50mol L 1MgCl2溶液中加入等体积的0 10mol L 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 82 6 85之间 Fe3 沉淀完全 Ni2 开始沉淀 例题 在含有0 10mol L 1Fe3 和0 10mol L 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

5、的多相离子平衡 例题 25 下 于0 010mol L 1FeSO4溶液中通入H2S g 使其成为饱和溶液 c H2S 0 10mol L 1 用HCl调节pH值 使c HCl 0 30mol L 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

6、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

7、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 Ksp H3O Kw 答案 B 7 已知在Ca3 PO4 2的饱和溶液中 Ca2 2 0 10 6mol L 1 PO43 2 0 10 6mol L 1 则Ca3 PO4 2的KspA 3 2 10 29B 3 2 10 12C 6 3 10 18D 5 1 10 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

8、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 12 10 12 在0 0010mol L 1 AgNO3溶液中的溶解度为s1 在0 0010mol L 1 K2CrO4溶液中的溶解度为s2 两者的关系为A s1 s2 B s1 s2 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 2 10 7 Ka2 H2CO3 5 6 10 11 Ksp CaCO3 2 5 10 9 s CaCl2 74 5g 100gH2O M CaCl2 111g mol 供思考 Ca2 H2CO3 CaCO3 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

9、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 H2S ZnS 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 4 10 14很小 表明正向反应进行的程度很小 已知 Ksp AgBr 5 3 10 13Ksp Ag2CO3 8 3 10 12 同理 2 可能 K 3 7 1024 3 可能 K 253 5 4 可能 因为转化反应AgBr s 2S2O32 Ag S2O3 2 3 Br K KspAgBr Kf Ag S2O3 2 3 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 3 10 13

10、Kf Ag S2O3 2 3 2 9 1013 14 H2SO4水溶液中全部电离为H 和HSO4 但HSO4 的Ka2 1 0 10 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 8 10 8 思路 H2SO4 H 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 L HSO4 0 0426mol L SO42 0 0074mol LB s 2 43 10 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 0 10 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

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