无机化学 第3章 溶解与沉淀 公开课课件

1、第三章、溶解与沉淀,无机化学（Inorganic Chemistry）,Chapter 3. Dissolution and Precipitation,3.1 溶解-沉淀平衡,3.1.1 溶解 溶解：一种(或几种)物质以分子、原子或离子的状态分散于另一种物质中的过程。 溶液：广义地说，两种或两种以上 物质彼此以分子、原子或离 子状态混合所形成均匀稳定 的分散体系称为溶液。 溶液的组成：溶剂、溶质,第三章 溶解与沉淀,3.1 溶解-沉淀平衡,3.1.2 溶解度 饱和溶液(saturated solution):在平衡态，溶质的已溶解部分和未溶解部分稳定共存。 溶解度：在一定量的饱和溶液中溶质的含量，通常以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：g/100g水表示。 浓度单位：g(溶质)/L(溶液) mol(溶质)/L(溶液) mol(溶质)/kg(溶剂) 质量摩尔浓度,第三章 溶解与沉淀,影响因素：,温度、压强、溶剂、结晶形态。,3.1 溶解-沉淀平衡,3.1.2 溶解度 过饱和溶液：溶液中的溶质浓度大于给定的温度、压力等热力学条件下的溶解度的溶液,

2、第三章 溶解与沉淀,不稳定状态,用玻璃棒轻轻摩擦溶液接触的器壁表面，或者加入极少量的晶体颗粒,难溶电解质：溶解度很小，但溶解在水中的部分完全电离，电离生成水合离子的物质。如BaSO4、AgCl等,3.1 溶解-沉淀平衡,3.1.3 溶度积 在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中，就发生溶解和沉淀两个过程。,第三章 溶解与沉淀,3.1 溶解-沉淀平衡,3.1.3 溶度积,第三章 溶解与沉淀,溶解,沉淀,当溶解与沉淀速率相等时，达到平衡状态，溶液为饱和溶液，此时：,溶度积常数，简称溶度积,适用条件：只适用于已经达到沉淀-溶解平衡系统,在有关溶度积的计算中，离子浓度必须是物质的量浓度，其单位为molL-1，而溶解度的单位往往是g/100g水。因此，计算时要先将难溶电解质的溶解度s的单位换算molL-1。,第三章 溶解与沉淀,3.1 溶解-沉淀平衡,平衡浓度,nS,mS,对,对,3.1.4 溶度积和溶解度的关系,溶解度和溶度积两者之间有联系也有差别 与溶解度概念应用范围不同，Ksp只用来表示难溶电解质的溶度积； Ksp不受离子浓度的影响，而溶解度则不同。 用Ksp比较难溶电解质的溶解性能只能在

3、相同类型化合物之间进行，溶解度则比较直观。,第三章 溶解与沉淀,3.1 溶解-沉淀平衡,3.1.4 溶度积和溶解度的关系,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.1 溶解-沉淀平衡,第三章 溶解与沉淀,AgCl 和 Ag2CrO4的溶度积分别为 1.810-10 和 1.1 10-12 ，下面叙述中正确的是： (A) AgCl与Ag2CrO4的溶解度相等 (B) AgCl的溶解度大于Ag2CrO4 (C) 二者类型不同，不能由Ksp 大小直接判断溶解度大小,3.1 溶解-沉淀平衡,离子积（ion product） 任意时刻，溶解部分的浓度的离子积表示为： 与标准平衡常数和反应商的表达一致。,第三章 溶解与沉淀,3.2 离子积和溶度积规则,按照平衡移动原理以及溶液中离子浓度与 的关系，溶液中沉淀的生成，溶解和转化一定存在着定量关系。,离子积的意义：溶度积规则 （ rule of solubility product ） 沉淀-溶解平衡的反应商判据,第三章 溶解与沉淀,3.2 离子积和溶度积规则,(1) Q 过饱和溶液，沉淀析出,PbI2(s),课堂练习 25时，生产晴纶纤维的某种溶液中，C(S

4、O42-)为 6. 010-4 molL-1。 若在 40.0L该溶液中，加入 0.010 molL-1 BaCl2溶液 10.0L ，问是否能生成 BaSO4 沉淀？,第三章 溶解与沉淀,3.2 离子积和溶度积规则,(1)同离子效应 (2)盐效应 (3)pH的影响 (4)配位效应 (5)氧化还原反应,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,同离子效应： 在难溶电解质饱和溶液中加入与其含有的相同离子(即构晶离子)的易溶强电解质，使难溶电解质的溶解度降低的作用. 课堂练习：25时， Ag2CrO4在 0.010 mol L-1 K2CrO4 溶液中的溶解度。,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,盐效应：在难溶电解质饱和溶液中，加入易溶强电解质(可能含有共同离子或不含共同离子)而使难溶电解质的溶解度增大的作用。,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,AgCl在KNO3溶液中的溶解度 (25 ),0.00 0.00100 0.00500 0.0100,1.278 1.325 1.385 1.427,c(KNO3)/mol L-1,AgCl溶解度 /10-5(molL-1),

5、第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,0 0.001 0.01 0.02 0.04 0.100 0.2000,0.15 0.24 0.016 0.014 0.013 0.016 0.023,c(Na2SO4)/mol L-1,S(PbSO4)/mmolL-1,PbSO4在Na2SO4 溶液中的溶解度 (25 ), 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,pH的影响：沉淀的酸溶解 1）难溶金属氢氧化物的溶解 。氢离子浓度对体系有影响。,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,-5,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,在含有0.10 molL-1 Fe3+和 0.10 molL-1 Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，Ni2+仍留在溶液中，应控制 pH值为多少?,3.2 c(Fe3+)10-6,7.15 Ni2+开始沉淀,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,溶解于溶液中的氢氧化物的浓度对数值与溶液的pH呈直线关系。,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,将一些金属离子开

6、始沉淀和沉淀完全的pH值制成右图。使用起来十分方便。,2）弱碱控制的体系：氨水。,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,在 0.20L 的 0.50mol L-1 MgCl2溶液中加入等体积的 0.10 mol 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),第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,3）弱酸影响的体系：金属硫化物,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,被沉淀离子浓度相同， 愈大，开始沉淀和沉淀完全时的最大 c(H+ )愈小，最低 pH愈高。 控制溶液的pH值，可使 相差较大的金属离子分离。,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,在Cd 2+和Zn2+的混合溶液中，co(Cd2+) = co(Zn

7、2+) = 0.10mol L-1 ，通入饱和 H2S 溶液，使二者分离，应控制 pH 值为多少?,Zn2+开始沉淀,Cd2+沉淀完全,0.19,0.34,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,25下，于0.010mol L-1FeSO4溶液中通入H2S(g)， 使其成为饱和溶液 (c(H2S)= 0.1mol L-1) 。用HCl调节pH值，使c(HCl)= 0.30 mol L-1 。试判断能否有FeS生成。,越大，硫化物越易溶,配位效应,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,s,sp,K,K,K,=,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,室温下，在1.0 L氨水中溶解0.10 mol固体的 AgCl (s)，问氨水的浓度最小应为多少?,氧化还原反应,第三章 溶解与沉淀,3.3 影响平衡的因素,HNO3,浓HCl,浓HNO3,分步沉淀（ fractional precipitation ）,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,1L溶液,实验：,在一定条件下，使一种离子先沉淀，而其他离子在另一条件下沉淀的现象叫做分步沉淀。 主要由溶度积常数决

8、定，但也与浓度等紧密相关。,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,分步沉淀的次序 与 和沉淀类型有关：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。 与被沉淀离子浓度有关 当c(Cl-)c(I-)， AgCl也可以先析出。,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,某溶液中含 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）。,析出AgCl(s)所需的最低Ag+ 浓度,1,9,L,mol.,10,8,.,1,-,-,=,1,5,L,mol.,10,3,.,3,-,-,=,1,6,.L,mol,10,5,.,5,-,-,=,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,已知某溶液中含有 0.10 mol L-1 Zn2+ 和 0.10 mol L-1 Cd2+,当在此溶液中通入 H2S 使之饱和时, c(H2S) 为 0.10

9、 mol L-1 （1） 试判断哪一种沉淀首先析出？ （2） 为了使 Cd2+ 沉淀完全，问溶液中H+浓度应为多少？此时，ZnS是否能析出？ （3） 在 Zn2+ 和 Cd2+ 的分离中，通常加HCl调节溶液的H+浓度，如果加入HCl后 c(H+)为 0.30mol L-1，不断通入H2S，最后溶液中的H+，Zn2+ 和Cd2+ 浓度各为多少？,（1） ZnS 和 CdS 类型相同,27,sp,22,sp,10,0,.,8,),(CdS,10,5,.,2,),(ZnS,-,-,=,=,K,K,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,（2）,sp,a,2,a,1,2,2,2,),S,(H,),M,(,),(H,K,K,K,K,c,c,c,=,=,+,+,1,L,mol,34,.,0,-,=,1,L,mol,19,.,0,-,=,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,（3）,沉淀的转化,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,课堂练习,第三章 溶解与沉淀,3.4 选择性沉淀,在 1L Na2CO3 溶液中使 0.010 mol L-1 的CaSO4 全部转化为CaCO3 ,求Na2CO3的最初浓度为多少?,

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