分步沉淀PPT學習教案

1、會計學1分步沉淀分步沉淀 溶液中溶液中陽離子或陰離子陽離子或陰離子與與加入的試劑加入的試劑發(fā)發(fā)生化學反應而濃度降低，致使平衡向右移動生化學反應而濃度降低，致使平衡向右移動，沉淀溶解。，沉淀溶解。上述反應的共同特點：上述反應的共同特點：第1頁/共37頁溶度積原理：溶度積原理：Qc Ksp平衡向右移動，平衡向右移動，反應正向進行反應正向進行第2頁/共37頁沉淀溶解的常用方法：沉淀溶解的常用方法：n 酸溶法酸溶法n 通過發(fā)生氧化還原反應使沉淀溶解n 通過生成配合物使沉淀溶解第3頁/共37頁 1）通過加入酸，生成弱電解質(zhì)，可以使得難溶）通過加入酸，生成弱電解質(zhì)，可以使得難溶氫氧化物和碳酸鹽等難溶鹽溶解

2、。氫氧化物和碳酸鹽等難溶鹽溶解。 Fe(OH)3 (s) = Fe3+ (aq) + 3 OH- (aq) H2O(l)ZnCO3 (s) = Zn2+ (aq) + CO32- (aq)CO32- (aq) + 2 HCl (aq) = H2CO3(aq) + 2 Cl- (aq)H2CO3(aq) = H2O(l) + CO2(g) H3O+第4頁/共37頁 大部分難溶弱酸鹽易溶于酸，但并不是所有的難溶弱酸鹽都易溶于酸。如： MnS易溶于稀HCl， ZnS卻溶于濃HCl，而 CuS即使在最濃的HCl也不溶解。 第5頁/共37頁包含了沉淀溶解平衡和酸堿平衡-多重平衡。酸溶平衡常數(shù)K1總反應總

3、反應：MS(s) + 2H3O+ H2S + M2+ K酸溶反應酸溶反應MS(s) M2+ + S2+ 2H3O+H2SK2第6頁/共37頁MnS(s) = Mn2+ (aq) + S2- (aq) K1 = Ksp = 4.65 10-14 S2 + H3O+ = HS + H2O K2 = 1/Ka2(H2S) = 1/(1.1 10-12) HS + H3O+ = H2S + H2O K3 = 1/Ka1(H2S) = 1/(9.1 10-8)總反應：總反應： MnS(s) + 2H3O+ = Mn2+ + H2S + 2H2O K = K1 K2 K3 = Ksp / (Ka2 Ka1

4、) = 4.65 105同理：同理：CuS(s) = Cu2+ (aq) + S2- (aq) Ksp= 1.27 10-36 CuS(s) + 2H3O+ = Cu2+ + H2S + 2H2O K = Ksp / (Ka2 Ka1) = 1.27 10-17K為酸溶平衡常數(shù)。為酸溶平衡常數(shù)。 對于同類硫化物，對于同類硫化物，Ksp 大的，較易溶解大的，較易溶解。為什么為什么 MnS(s)溶于溶于HCl, CuS(s)不溶于不溶于HCl？第7頁/共37頁為什么為什么 CaCO3(s)溶于溶于HAc, 而而CaC2O4(s)不溶于不溶于HAc？ CaCO3(s) = Ca2+ (aq) + C

5、O32- (aq) Ksp = 4.96 109 CaCO3 + 2HAc = Ca2+ + H2CO3 + 2Ac H2CO3 = CO2 (g) + H2O2323222322222333232spHAca1(H CO )a2(H2223C3)3OCaAc H CO HAcCaCOH O Ac HCO H CO HAc COKK0.064KH O HKCO K第8頁/共37頁CaC2O4(s) = Ca2+ (aq) + C2O42- (aq) Ksp = 2.34 109 CaC2O4 + 2HAc = Ca2+ + H2C2O4 + 2Ac 13)OCH(a2)OCH(a12HAcsp

6、1092. 1KKKK422422K可見，可見，難溶鹽的難溶鹽的Ksp 相同時，相同時，K取決于難溶鹽酸取決于難溶鹽酸根對應的共軛酸的強弱。共軛酸的根對應的共軛酸的強弱。共軛酸的Ka越小，沉越小，沉淀易于溶解。淀易于溶解。（強酸置換弱酸規(guī)律）（強酸置換弱酸規(guī)律）第9頁/共37頁l 反應的K越大，溶解反應進行的程度越大，沉淀溶解得越完全。 l K不僅與難溶弱酸鹽的Ksp大小有關(guān)，又與生成的弱酸的Ka的大小有關(guān)。l 對于同類型的難溶鹽，溶解度越大，即Ksp越大越大，如生成的弱酸越弱(Ka越小越小)，此難溶鹽越容易在酸中溶越容易在酸中溶解解，沉淀的酸溶反應就進行得越徹底。結(jié)論結(jié)論第10頁/共37頁例

7、：欲完全溶解0.01mol的MnS，ZnS，CuS，各需要1L多大濃度的HCl？S2 + 2H3O+ H2S + H2O根據(jù)溶度積規(guī)則，計算溶液中的S2：ZnS(s) Zn2+(aq) + S2(aq) 解法一：解法一：ZnS的沉淀溶解平衡：S2同時參與H2S的離解平衡，濃度受溶液酸度控制第11頁/共37頁c(HCl) = 0.01 2 + 0.087 = 0.107molL1則溶解0.01mol的ZnS所需HCl濃度為：c(H3O+) 0.087molL1溶液中維持ZnS酸溶反應平衡的H3O+濃度為：要使0.01mol的ZnS完全溶解，則溶液中c(Zn2+) = 0.01mol L1，c(H

8、2S) = 0.01mol L1第12頁/共37頁解法二：解法二：設(shè)完全溶解0.01mol的ZnS需要HCl的濃度至少為x molL1S2 + 2H3O+ H2S + H2OZnS(s) Zn2+(aq) + S2(aq) 兩式相加得：ZnS + 2H3O+ Zn2+ + H2S + H2O 平衡時： x 0.02 0.01 0.01解得：K = 0.013第13頁/共37頁溶解同樣多的MnS所需 1L HCl 的濃度為：c(HCl) 0.02 molL1溶解0.01 molL1的CuS所需 1L HCl 的濃度為：c(HCl) 2.7 105 molL1最濃的HCl 濃度為12 molL1，

9、可見要溶解CuS用HCl是不可能的。K = 0.013 = 0.012/(x 0.02)2解得：x = 0.107 molL1第14頁/共37頁例：要溶解0.01mol的MnS，需要1LHAc的濃度？解法一：解法一：設(shè)維持平衡所需HAc濃度為 x molL1 c(HAc) = x = 0.009 molL1解得維持平衡所需HAc濃度為：代入數(shù)據(jù)MnS(s) + 2HAc Mn2+ + H2S + 2Ac 平衡時 x 0.01 0.01 0.01 2= 4.9 104 (0.01)2 (0.02)2 4.9 104 = x2第15頁/共37頁c(HAc) = 0.01 2 + 0.009 = 0

10、.029 molL1則完全溶解MnS所需HAc濃度為：解法二：解法二：設(shè)MnS完全溶解需HAc最低濃度為x molL1MnS(s) + 2HAc Mn2+ + H2S + 2Ac 平衡時 x 0.02 0.01 0.01 0.01 2= 4.9 104代入數(shù)據(jù)，解得 x = 0.029 molL1第16頁/共37頁Ksp較大的，可溶于稀酸，甚至在稀弱酸中也可以溶解較大的，可溶于稀酸，甚至在稀弱酸中也可以溶解； Ksp較小的，只能溶于濃酸；較小的，只能溶于濃酸；如果如果Ksp特別小，如特別小，如CuS、PbS等，等，由于它在飽和溶液中對應的S2非常小，即使加入高濃度的強酸也不能有效降即使加入高濃

11、度的強酸也不能有效降低低S2濃度濃度。當難溶電解質(zhì)能夠與酸反應生成弱酸、水等弱電解質(zhì)時，這些難溶電解質(zhì)都可能溶于酸。怎么溶解？怎么溶解？第17頁/共37頁CuS(s) = Cu2+ (aq) + S2- (aq) 3S2-(aq) + 8HNO3(aq) = 3S(s)+2NO(g)+4H2O(l)+6NO3-(aq)AgCl (s) = Ag+ (aq) + Cl- (aq) Ksp = Ag+Cl- Ag+ (aq) + 2 NH3 (aq) = Ag(NH3)2+ (aq) Kf = Ag(NH3)2+ /Ag+NH32 = 1.6 107 2）氧化還原反應）氧化還原反應3）生產(chǎn)絡合離子

12、）生產(chǎn)絡合離子第18頁/共37頁對于上述三種辦法均不能溶解的沉淀，可用迂回法或綜合法使其溶解。迂回法：迂回法：利用沉淀轉(zhuǎn)化反應將難溶物轉(zhuǎn)化為可用以上三種方法溶解的沉淀，然后再溶解。如：BaSO4一般不容易溶解，可將其轉(zhuǎn)化為BaCO3，然后用HCl溶解。第19頁/共37頁3HgS +2HNO3(濃) + 12HCl(濃) 3S + 3H2HgCl4 + 2NO + 4H2O綜合法：綜合法： 例：HgS不溶于單一的強酸中，卻溶于王水中(濃HNO3和濃HCl)，試綜合利用沉淀溶解法解釋這種現(xiàn)象。使Qc Ksp(HgS)， HgS沉淀溶解。氧化還原氧化還原 + 配位作用配位作用第20頁/共37頁 Pb

13、SO4(s，白色) = Pb2+ (aq) + SO42 (aq) 加入 (NH4)2S 溶液：Pb2+ (aq) + S2 (aq) = PbS(s，黑色)總反應：PbSO4(s) + S2 (aq) = PbS(s) + SO42 (aq)K很大，反應很徹底。 c(SO42) c(SO42) c(Pb2+)K = = c(S2) c(S2) c(Pb2+) Ksp(PbSO4) = = 3.12 1019 Ksp(PbS)第21頁/共37頁平衡常數(shù)很大，這個轉(zhuǎn)化反應進行得很完全。PbSO4逐漸溶解，同時PbS不斷生成。轉(zhuǎn)化達到平衡時，平衡常數(shù)K = 3.12 1019。PbSO4(s) P

14、b2+(aq) + SO42+ (aq) 溶解沉淀原因：Ksp(PbS) = 3.4 1028 Ksp者先沉淀者先沉淀。所需沉淀劑量小。所需沉淀劑量小的的先沉淀。先沉淀。分步沉淀的基本原則：分步沉淀的基本原則：第28頁/共37頁已知：Ksp(Fe(OH)3) = 4 1038， Ksp(Mg(OH)2) = 1.8 1011例：在含F(xiàn)e3+和Mg2+(c均為0.01 molL1)的混合溶液中，可加入NaOH溶液，使其中一種離子完全沉淀，而另一種卻不沉淀，需要控制pH在什么范圍？解： Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH根據(jù)沉淀需要OH濃度，先判

15、斷Fe3+和Mg2+哪個先沉淀：第29頁/共37頁沉淀Mg2+(c為0.01 molL1) ：c(OH)/c = Ksp(Mg(OH)2) /(c(Mg2+)/c)1/2 = 4.2 105(molL1) Fe(OH)3 先沉淀當Fe3+沉淀完全時：c(Fe3+) = 1 105 molL1 33(Fe )(OH )()spccKcc由沉淀Fe3+(c為0.01 molL1) ：c(OH)/c = Ksp(Fe(OH)3)/(c(Fe3+)/c)1/3 = 1.4 109(molL1)第30頁/共37頁此時：pH = 14 pOH = 3.2即：控制pH值在3.29.6范圍內(nèi)Fe3+能沉淀完全

16、而Mg2+不沉淀。當Mg2+開始沉淀時：c(OH)/c = 4.2 105此時：pH = 14 pOH = 9.6 得：c(OH)/c = 1.6 1011第31頁/共37頁例：向含有Zn2+、Mn2+均為0.1molL1溶液中通入H2S至飽和(0.1molL1) 哪種離子先被沉淀? pH控制在什么范圍能將兩種離子分開？Ksp(ZnS) = 1.2 1023，Ksp(MnS) = 1.4 1015Ka1(H2S) = 1.3 107， Ka2(H2S) = 7.1 1015解：(1) 兩種沉淀ZnS、MnS類型相同，離子濃度相同，Ksp小的先沉淀，ZnS先沉淀。 第32頁/共37頁06. 206. 2pH108 . 8102 . 11 . 01023. 9)OH()SH()S()OH(SOHO2HSH102 . 1)Zn()ZnS()S(10)Zn(Zn) 2(231822321223223221822522 pHZncKKccccKccaasp沉淀完全的沉淀完全的沉淀完全沉淀完全 第33頁/共37頁22115214225314()0.11.4 10()1.4 100.19.23 100.1()8.1 101.4 104.092.064.09Mnc Mnmol Lc Sc H OpHpH不沉淀第3