大學本科無機化學第六章沉淀溶解平衡

大學本科無機化學第六章沉淀溶解平衡目錄CONTENCT沉淀溶解平衡基本概念沉淀生成與溶解過程沉淀溶解平衡移動原理沉淀分析方法與應(yīng)用無機化學中重要沉淀物及其性質(zhì)實驗操作與注意事項思考題與課堂互動環(huán)節(jié)01沉淀溶解平衡基本概念沉淀現(xiàn)象溶解現(xiàn)象沉淀與溶解現(xiàn)象當溶液中的某些離子濃度超過一定限度時，它們會相互結(jié)合形成不溶性的固體物質(zhì)，從溶液中析出，這種現(xiàn)象稱為沉淀。某些固體物質(zhì)在溶劑中能夠離解成自由移動的離子，從而使固體物質(zhì)逐漸消失，這種現(xiàn)象稱為溶解。沉淀溶解平衡定義沉淀溶解平衡：在一定條件下，難溶電解質(zhì)的溶解速率與溶液中相應(yīng)離子結(jié)合成難溶電解質(zhì)的速率相等，此時溶液中各離子的濃度保持恒定，形成動態(tài)平衡狀態(tài)，稱為沉淀溶解平衡。在一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中各離子濃度的冪之積為一常數(shù)，這個常數(shù)稱為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積，用Ksp表示。溶度積常數(shù)的定義溶度積常數(shù)反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。當難溶電解質(zhì)在溶液中達到沉淀溶解平衡時，其各離子濃度的冪之積等于該難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)。因此，通過測定難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)，可以了解其在特定條件下的溶解度。溶度積常數(shù)的意義溶度積常數(shù)（Ksp）02沉淀生成與溶解過程離子濃度積溶度積共同離子效應(yīng)沉淀生成條件在一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，各離子濃度冪之乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積。在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，加入含有共同離子的另一種強電解質(zhì)，會使該難溶電解質(zhì)的溶解度降低，沉淀析出，這種效應(yīng)稱為共同離子效應(yīng)。當溶液中某種離子的濃度積超過其溶度積時，即會生成沉淀。沉淀溶解過程分析溶解平衡的建立在一定條件下，難溶電解質(zhì)晶體與溶解在溶液中的離子之間存在溶解和結(jié)晶的平衡，稱作多項離子平衡，也稱為沉淀溶解平衡。沉淀的轉(zhuǎn)化一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì)的過程叫做沉淀的轉(zhuǎn)化。一般來說，溶解度大的物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì)。80%80%100%影響沉淀生成與溶解因素大多數(shù)難溶電解質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增大。溶液的酸堿度可以影響某些難溶電解質(zhì)的溶解度。例如，氫氧化物在酸性溶液中溶解度增大，而在堿性溶液中溶解度減小。某些難溶電解質(zhì)在溶液中可以與某些離子形成配合物，從而影響其溶解度。例如，銀離子可以與氨形成配合物而增大其溶解度。溫度酸堿度配合物的生成03沉淀溶解平衡移動原理溶度積規(guī)則通過比較溶度積（Ksp）與離子積（Qc）的大小關(guān)系，判斷沉淀的生成與溶解。當Qc>Ksp時，沉淀生成；當Qc<Ksp時，沉淀溶解；當Qc=Ksp時，沉淀與溶解達到動態(tài)平衡。沉淀的轉(zhuǎn)化在含有一種難溶物的溶液中，加入另一種強電解質(zhì)時，原難溶物可能會轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì)。這種轉(zhuǎn)化遵循“溶度積小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶度積更小的沉淀”的原則。沉淀溶解平衡移動方向判斷同離子效應(yīng)與鹽效應(yīng)在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，加入含有與該難溶電解質(zhì)具有相同離子的易溶強電解質(zhì)，從而使難溶電解質(zhì)的溶解度降低的現(xiàn)象。同離子效應(yīng)使沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移動。同離子效應(yīng)在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，加入不含相同離子的強電解質(zhì)，由于溶液中離子總濃度的增加，離子間相互牽制作用增強，使得難溶電解質(zhì)的溶解度增大的現(xiàn)象。鹽效應(yīng)使沉淀溶解平衡向溶解的方向移動。鹽效應(yīng)酸度對沉淀溶解平衡的影響在酸性溶液中，某些難溶物的溶解度會增大。這是因為酸度增加使溶液中的H+離子濃度增大，與難溶物中的陰離子結(jié)合生成弱電解質(zhì)，從而降低了難溶物的溶解度。堿度對沉淀溶解平衡的影響在堿性溶液中，某些難溶物的溶解度也會發(fā)生變化。堿度增加使溶液中的OH-離子濃度增大，與難溶物中的陽離子結(jié)合生成弱電解質(zhì)或發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，從而影響難溶物的溶解度。酸堿度對沉淀溶解平衡影響04沉淀分析方法與應(yīng)用原理通過測量沉淀物的質(zhì)量來確定待測組分的含量。優(yōu)點準確度高，適用于常量組分分析。缺點操作繁瑣，耗時較長。應(yīng)用如氯化鋇沉淀硫酸根、氯化銀沉淀氯離子等。重量分析法01020304原理優(yōu)點缺點應(yīng)用容量分析法準確度相對較低，受反應(yīng)條件影響較大。操作簡便，快速，適用于微量和痕量組分分析。通過測量與待測組分反應(yīng)的標準溶液的體積來計算待測組分的含量。如EDTA滴定法測定鈣、鎂等金屬離子含量。原理利用物質(zhì)對光的吸收、發(fā)射或散射等性質(zhì)進行分析的方法。缺點儀器價格昂貴，操作技術(shù)要求高。優(yōu)點靈敏度高，選擇性好，可同時進行多組分分析。應(yīng)用如原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、分子熒光光譜法等在沉淀分析中的應(yīng)用，可實現(xiàn)對痕量和超痕量組分的準確測定。光譜分析法在沉淀分析中應(yīng)用05無機化學中重要沉淀物及其性質(zhì)碳酸鹽沉淀硫酸鹽沉淀磷酸鹽沉淀氫氧化物沉淀常見無機沉淀物分類及特點白色，溶于酸，不溶于水，如碳酸鈣、碳酸鋇等。白色或微黃色，多數(shù)溶于酸，不溶于水，如硫酸鋇、硫酸鉛等。白色或微黃色，多數(shù)溶于酸，不溶于水，如磷酸鈣、磷酸鎂等。多為白色，溶于酸，不溶于水，如氫氧化鋁、氫氧化鎂等。溶解度各種無機沉淀物在水中的溶解度不同，一般溶解度越小，沉淀越完全。溶度積難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)（Ksp）表示其溶解能力的大小，Ksp越小，溶解度越小。影響因素溫度、pH值、同離子效應(yīng)等因素均可影響無機沉淀物的溶解度和溶度積。重要無機沉淀物性質(zhì)總結(jié)030201加入過量沉淀劑陳化洗滌烘干或灼燒無機化學中難溶電解質(zhì)處理策略使難溶電解質(zhì)盡可能完全沉淀。用適當?shù)南礈靹┫礈斐恋?，除去表面吸附的雜質(zhì)和母液中的可溶性物質(zhì)。將初生成的沉淀與母液一起放置一段時間，使小晶體逐漸溶解，大晶體不斷長大。將洗凈的沉淀烘干或灼燒至恒重，得到純凈的難溶電解質(zhì)。06實驗操作與注意事項實驗儀器電子天平、容量瓶、移液管、滴定管、燒杯、攪拌器、pH計、離心機、濾紙等。要點一要點二實驗試劑硝酸銀、氯化鈉、硫酸鈉、氯化鉀、硫酸銨、氫氧化鈉、鹽酸等。實驗儀器和試劑準備0102030405沉淀的生成沉淀的溶解離心分離上清液處理沉淀物的處理實驗步驟和操作方法在燒杯中加入適量硝酸銀溶液，用移液管滴加氯化鈉溶液，觀察沉淀生成情況，記錄沉淀顏色和生成時間。向生成的沉淀中加入適量氫氧化鈉溶液，觀察沉淀溶解情況，記錄溶解時間和溶液顏色變化。將溶解后的溶液倒入離心管中，進行離心分離，分離出上清液和沉淀物。取上清液進行后續(xù)實驗或測定。將沉淀物用濾紙過濾，干燥后進行稱重或其他處理。記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，如沉淀生成時間、顏色、溶解時間、溶液顏色變化等。對實驗結(jié)果進行分析和討論，如根據(jù)沉淀生成和溶解情況判斷反應(yīng)是否進行完全，計算反應(yīng)平衡常數(shù)等。根據(jù)實驗結(jié)果提出改進意見或建議，如優(yōu)化實驗條件、改進實驗方法等。實驗結(jié)果記錄和處理07思考題與課堂互動環(huán)節(jié)沉淀的生成與溶解條件沉淀溶解平衡的移動沉淀的轉(zhuǎn)化討論沉淀生成的條件，如濃度積與溶度積的關(guān)系，以及沉淀溶解的條件，如酸度、溫度等因素的影響。分析沉淀溶解平衡移動的原理，探討改變離子濃度、酸度等條件對平衡移動的影響。探討不同沉淀之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，分析轉(zhuǎn)化條件及影響因素。思考題解答和討論小組討論分組討論思考題，每組選派代表發(fā)言，促進課堂交流和互動。實驗演示通過實驗操作演示沉淀的生成、溶解及轉(zhuǎn)化過程，加深學生對理論知識的理解。問題搶答設(shè)計問題搶答環(huán)節(jié)，激發(fā)學生參與課堂互動的積極性。課堂互動環(huán)節(jié)設(shè)計03復(fù)雜沉淀的生成與溶解簡要介紹