第9章沉淀溶解平衡ppt課件

1、第第9章章 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 9-1 溶度積常數(shù) 9-2 沉淀生成的計算和運用9-3 沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化 在難溶強電解質(zhì)飽和溶液中存在著在難溶強電解質(zhì)飽和溶液中存在著多相離子平衡：多相離子平衡：Ag+ Cl-溶解溶解堆積堆積AgCl(s) 9-1-1 沉淀溶解平衡的實現(xiàn)沉淀溶解平衡的實現(xiàn)9-1 溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)溶度積：溶度積：(solubility product) BaSO4(S) Ba2+(aq) + SO42-(aq) Ksp= Ba2+ SO42- 難溶電解質(zhì)沉淀難溶電解質(zhì)沉淀- -溶解平衡常數(shù)溶解平衡常數(shù)PbCl2(s) Pb2+ (aq) + 2Cl-(aq);KSP=P

2、b2+Cl-2Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) +3OH-(aq);KSP= Fe3+OH-3電離方程式中該離子的電離方程式中該離子的計量系數(shù)計量系數(shù) KSP表示難溶強電解質(zhì)在溶液中溶解趨勢的表示難溶強電解質(zhì)在溶液中溶解趨勢的大小；也表示生成該難溶電解質(zhì)沉淀的難大??；也表示生成該難溶電解質(zhì)沉淀的難易。易。溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)KSP的意義：的意義： 一定溫度下，難溶強電解質(zhì)飽和一定溫度下，難溶強電解質(zhì)飽和溶液中離子濃度的系數(shù)次方之積溶液中離子濃度的系數(shù)次方之積為一常數(shù)。為一常數(shù)。 濃度商Qc， 壓力商Qp離子積Qi9-1-2 溶度積原理 根據(jù)溶度積常數(shù)可以判別沉淀、溶解反響進(jìn)展的方向。某難

3、溶電解質(zhì)某難溶電解質(zhì)溶液中，其離溶液中，其離子濃度系數(shù)方子濃度系數(shù)方次之積稱離子次之積稱離子積，用積，用Qi 表示。表示。 據(jù)此三條判別沉淀的析出和溶解據(jù)此三條判別沉淀的析出和溶解, ,稱溶度積規(guī)那么。稱溶度積規(guī)那么。 Qi = Ksp 溶液飽和，溶液飽和， 無沉淀；無沉淀； Qi Ksp 溶液過飽溶液過飽和，和， 有沉淀析出。有沉淀析出。鹽效應(yīng)鹽效應(yīng): 在難溶電解質(zhì)的飽和溶液在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中參與不含一樣離子的強電中參與不含一樣離子的強電解質(zhì)，而使難溶電解質(zhì)的溶解質(zhì)，而使難溶電解質(zhì)的溶解度增大的景象。解度增大的景象。9-1-3 鹽效應(yīng)對溶解度的影鹽效應(yīng)對溶解度的影響響H+= Ka /(

4、fH+ fAc-) C0= 1.810-50.10/(0.70.7)= 1.9210-3= H+/C0=1.92 % 0.1 M HAc , = 1.34 % H+= KaC0Ka I I 鹽效應(yīng)的產(chǎn)生，是由于溶液中鹽效應(yīng)的產(chǎn)生，是由于溶液中離子強度增大而使有效濃度離子強度增大而使有效濃度活度活度減小所呵斥的。減小所呵斥的。 F F與離子強度的關(guān)系：與離子強度的關(guān)系： =fc =fc I=1/2(c1Z12 + c2Z22 + c3Z32 +)I=1/2(c1Z12 + c2Z22 + c3Z32 +)log i = -AZi2I1/2 在弱電解質(zhì)溶液中參與不含一樣離子的強電解質(zhì)例如 HAc中

5、參與NaCl亦將產(chǎn)生鹽效應(yīng)，使弱電解質(zhì)的解離度略有增高。產(chǎn)生同離子效應(yīng)的時候，必然伴隨鹽效應(yīng)的發(fā)生，而且兩者的效果相反，但同離子效應(yīng)的影響要大得多。對于稀溶液，不思索鹽效應(yīng)并不會引起嚴(yán)重誤差。 任何難溶電解質(zhì)，不論它任何難溶電解質(zhì)，不論它的溶解度多么小，其飽和水溶的溶解度多么小，其飽和水溶液中總有與其達(dá)成平衡的離子；液中總有與其達(dá)成平衡的離子；任何沉淀反響，無論它進(jìn)展得任何沉淀反響，無論它進(jìn)展得多么完全，溶液中依然存在它多么完全，溶液中依然存在它的組成離子，而且其離子濃度的組成離子，而且其離子濃度的系數(shù)次方之積必為常數(shù)。的系數(shù)次方之積必為常數(shù)。9-1-4 9-1-4 溶度積與溶解度的關(guān)系溶度積

6、與溶解度的關(guān)系 例：Ag2CrO4的溶解度為S mol/L Ag2CrO4 2Ag+ CrO42- 2S SKSP=Ag + 2CrO42- = ( 2S)2 S = 4S3 S=(KSP/4)1/3通式：通式： MaXbS aMm+ + bXn- aS bS Ksp= (aS)a (bS)b = aa bb S (a+b)溶解度溶解度g/Lg/L離子離子摩爾濃度摩爾濃度摩爾溶解度摩爾溶解度mol/Lmol/L溶度積與溶解度的相互轉(zhuǎn)化溶度積與溶解度的相互轉(zhuǎn)化能否直接能否直接用用Ksp比較比較難溶電解難溶電解質(zhì)的溶解質(zhì)的溶解度的大小度的大小呢？呢？ BaSO4 = Ba2+ + SO42-AgC

7、l = Ag+ + Cl-Ag3PO4 = 3Ag+ + PO43-Ksp= aa bb S (a+b)MaXb= aMm+ + bXn-同離子效應(yīng)：在難溶強電解質(zhì)飽和溶液同離子效應(yīng)：在難溶強電解質(zhì)飽和溶液中中 參與具有同名離子的易溶電解質(zhì)參與具有同名離子的易溶電解質(zhì)時時, ,難難 溶電解質(zhì)溶解度下降。溶電解質(zhì)溶解度下降。CaCO3(s)Ca2+ + CO32-2Na+ + CO32-同離子效應(yīng)可以進(jìn)展定量計算。同離子效應(yīng)可以進(jìn)展定量計算。9-1-5 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)例求例求298K時時BaSO4在在0.010molL-1 Na2SO4溶液溶液中的溶解度中的溶解度(gL-1)。 Ksp(B

8、aSO4) =1.0810-10. Na2SO42Na+SO42- BaSO4 Ba2+SO42-平衡平衡 S 0.01+ S 0.01 Ba2+SO42_=Ksp S0.010 =1.0810-10 S =1.0810-8molL-1=1.0810-8molL-1233.3gmol-1 =2.5210-6gL-1BaSO4分子量分子量同離子效應(yīng)的運用同離子效應(yīng)的運用參與過量沉淀劑可使被沉淀離子沉參與過量沉淀劑可使被沉淀離子沉淀完全。但是，被沉淀離子不能夠淀完全。但是，被沉淀離子不能夠從溶液中絕跡。從溶液中絕跡。 離子濃度離子濃度 Ksp 溶液過飽和，溶液過飽和， 有沉淀析出。有沉淀析出。 Q

9、i = Ksp 溶液飽和，溶液飽和， 無沉淀；無沉淀； Qi Ksp 有沉淀析出。有沉淀析出。例例 將等體積的將等體積的410-3molL-1的的AgNO3和和410-3molL-1K2CrO4混合，能否能析混合，能否能析出出Ag2CrO4沉淀沉淀? (Ksp=9.010-12) 2Ag+ + CrO42- Ag2 CrO4 例例 在在1L含含0.001molL-1SO42-離子的離子的溶液中，注入溶液中，注入0.002molBaCl2，能否，能否使使SO42-沉淀完全？沉淀完全？ BaSO4 Ba2+ + SO42- 初始初始 0.001 0 0 平衡平衡 0.002-0.001+x x B

10、a2+ = (0.002-0.001) + SO42- 0.001 molL-1 SO42- =Ksp/ Ba2+ =1.0810-10/0.001 =1.0810-7答：答： SO42- 10-5 ，參與參與0.002molBaCl2可使溶液中的可使溶液中的SO42-離子沉淀完全。離子沉淀完全。過量Qi Ksp 溶液過溶液過飽和，飽和， 有沉淀析出。有沉淀析出。 9-3 沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化9-3-1 沉淀在酸中的溶解沉淀在酸中的溶解 某些難溶的氫氧化物和弱酸鹽，其溶解度遭到酸度的影響，經(jīng)過控制溶液的pH值可以使其沉淀或溶解。例 計算欲使0.01mol/LFe3+開場沉淀和沉淀完

11、全時的pH值。 KspFe(OH)3 =1.110-36.解:1開場沉淀所需pH值 Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) + 3OH-(aq) Fe3+OH-3=1.110-36 OH-3=1.110-341.110-36/Fe3+Fe3+ =0.01OH-=4.7910-12pOH=12-lg4.79=11.32pH=14-11.32=2.68 2 沉淀完全所需pHFe3+OH-3=1.110-36OH-3=1.110-36/1.010-5 =1.110-31 OH-= 4.7910-11 pOH=11-lg4.79=10.32 pH=14-10.32=3.68Fe3+ 1 氫氧化物開場沉

12、淀和沉淀完全氫氧化物開場沉淀和沉淀完全不一定在堿性環(huán)境。不一定在堿性環(huán)境。 2 不同難溶氫氧化物不同難溶氫氧化物Ksp不同，分不同，分子式不同。因此，它們沉淀所需的子式不同。因此，它們沉淀所需的pH也不同。也不同?？山?jīng)過控制可經(jīng)過控制pHpH到達(dá)分別金屬離到達(dá)分別金屬離子的目的。子的目的。留意：HS-+ H+H2SS2- + H+HS-K= H2SM2+ / H+ 2 = Ksp 1/ K 1 1/K2 = Ksp / K 1 K2 MS(s)M2+ S2-1/K11/K2H2S + M2+MS(s)+2H+Ksp硫化物：硫化物： MS(s) + 2H+ M2+H2SK = Ksp / K1

13、K2 = M2+ H2S/H+2式中式中 K1=5.710-8, K2=1.210-15M2+=0.1mol/L, H2S0.1mol/LH+=5.710-81.210-150.10.1/Ksp =6.8410-25/KspH+= K1 K2M2+H2S/KSP 硫化物：硫化物： MS(s) + 2H+ M2+H2S欲使一定量硫化物溶解所需欲使一定量硫化物溶解所需H+離子濃度與離子濃度與Ksp的平方根的平方根成反比。成反比。Ksp越小者越小者,所需酸越濃。所需酸越濃。H+= K1 K2M2+H2S/KSP Zn2+Cu2+加加H2S, pH0.6CuSZnS過濾，添加過濾，添加pH分步沉淀：分

14、步沉淀：先后出現(xiàn)沉淀的作用叫分步沉淀。先后出現(xiàn)沉淀的作用叫分步沉淀。 ZnS例：在含有例：在含有0.1mol/L的的Cl-和和I-溶液中，溶液中，逐滴參與逐滴參與AgNO3溶液。溶液。1AgCl和和AgI開場出現(xiàn)沉淀所需開場出現(xiàn)沉淀所需的的Ag+=？2AgCl開場沉淀時開場沉淀時Cl-和和I- 的的比例比例. 3AgCl開場沉淀時開場沉淀時 I- 的濃度的濃度.解解:1Ag+ + Cl- = AgCl Ag+ = KSPAgCl/Cl-= 1.5610-10/ 0.1 =1.5610-9 mol/L Ag+I- = AgIAg+ = KSP(AgI)/I-= 1.510-16/0.1 =1.5

15、10-15 mol/L (2) AgI首先沉淀析出，當(dāng)首先沉淀析出，當(dāng)AgCl也開場沉淀時，也開場沉淀時， Ag+Cl-=1.5610-10= KSP (AgCl) Ag+I-=1.510-16 = KSP (AgI) Cl-/I-=1.5610-10 / 1.510-16 =1.04106 3 Cl-/I-=1.04106 I-=Cl-/1.04106 =0.1/1.04106 =9.610-8 mol/L答：答： 1AgI開場出現(xiàn)沉淀所需的開場出現(xiàn)沉淀所需的Ag+=1.510-15 mol/L； AgCl開場出現(xiàn)沉淀所需的開場出現(xiàn)沉淀所需的Ag+=1.5610-9 mol/L； 2AgCl

16、開場沉淀時開場沉淀時Cl-和和I- 的的比例比例=1.04106. 3AgCl開場沉淀時開場沉淀時 I- 的濃度的濃度=9.610-8 mol/L.Cl-=0.1mol/L利用分步沉淀原理，利用分步沉淀原理，可使兩種離子分別，可使兩種離子分別，而且兩種沉淀的溶度積相差愈大，而且兩種沉淀的溶度積相差愈大，分別愈完全。分別愈完全。使使 QiKsp ，減小離子濃度的方法有：減小離子濃度的方法有： 一、一、 生成弱電解質(zhì)生成弱電解質(zhì)二、二、 生成配位化合物生成配位化合物三、三、 氧化復(fù)原反響氧化復(fù)原反響例如：例如： CaCO3(s)Ca2+CO32-HCl+HCO3-又如：又如： Mg(OH)2(s)Mg 2+2OH-2NH4Cl+2NH3.H2OCl- + H+2Cl- + 2NH4+一、生成弱電解質(zhì)一、生成弱電解質(zhì)3CuS+8HNO3= 3Cu(NO3)2+3S+2NO+4 H2O二、二、 氧化復(fù)原反響氧化復(fù)原反響參與氧化劑或復(fù)原劑，使某一離子發(fā)生氧