2016年高中化学 第1-12课件_8

第六章 难溶强电解质的 第一节 标准溶度积常数 第二节 沉淀的生成和溶解 第三节 分步沉淀和沉淀的 转化 沉淀溶解平衡 第一节 标准溶度积常数 一、标准溶度积常数 二、标准溶度积常数与溶解度的关系 一、标准溶度积常数 难溶强电解质 在水溶液中存在下列 沉淀 -溶解平衡： 标准平衡常数表达式为： 上式表明：在一定温度下，难溶强电解质饱和 溶液中离子的相对浓度各以其化学计量数为幂 指数的乘积为一常数。此常数称为 标准溶度积 常数 。 溶解和沉淀过程 标准溶度积常数的大小反映了难溶强电解 质的溶解能力的大小， 越小，难溶强电解质 就越难溶于水。 只与温度有关，而与电解 质离子的浓度无关。 例题 例 6-1 298.15 K 时， Mg(OH)2 在水中达到沉淀 溶解平衡，溶液中 Mg2+和 的浓度分别为 1.1 10-4 molL-1和 2.210-4 molL-1， 计 算 该 温度下 Mg(OH)2的 标 准溶度 积 常数 。 解 ： Mg(OH)2为 1-2型 难 溶 电 解 质 ，其 标 准溶度 积 常数 为 ： - 二、标准溶度积常数与溶解度的关系 对 于同类型的难溶强电解质，标准溶度积 常 数越大，溶解度也就越大。但对于不同类型的 难 溶强电解质，不能直接用标准溶度积常数来比 较 溶解度的大小，必须通过计算进行判断。 例题 例 6-2 298.15 K 时， AgCl 的溶解度为 1.810-3 gL-1。 试 求 该 温度下 AgCl 的 标 准溶度 积 常数 。 解 ： AgCl 的摩 尔 质 量是 143.4 gmol-1， AgCl饱 和 溶液的 浓 度 为 : AgCl为 1-1型 难 溶 电 解 质 ，其 标 准溶度 积 常数 为 ： 例 6-3 已知 298.15K时 ， Ag2CrO4的标准溶度积常 数 为 1.110-12， 计 算 该 温度下 Ag2CrO4 的溶解度。 解 ： Ag2CrO4 为 2-1 型难溶电解质，其溶解度为： 第二节 沉淀的生成和溶解 一、溶度积规则 二、沉淀的生成 三、沉淀的溶解 四、同离子效应和盐效应 一、溶度积规则 对于沉淀 -溶解反应： 其反应商为： 沉淀 -溶解反应的摩尔吉布斯函数变为： 由上式可以得出如下结论： （ 1）当 时， ，沉淀 -溶解 反应正向进行。若溶液中有难溶强电解质固 体，则固体溶解，直至 时重新达到沉 淀 -溶解平衡。 （ 2）当 时 ， ， 沉淀 -溶解 反应处于平衡状态，此时的溶液为饱和溶液 。 （ 3）当 时， ，沉淀 -溶解 反应逆向进行，有沉淀析出，直至 时 重新达到沉淀 -溶解平衡。 这就是沉淀 溶解平衡的反应商判据， 也称 溶度积规则 。利用溶度积规则，可以判 断沉淀的 生成或溶解。 - 二、沉淀的生成 根据溶度积规则，如果 ，就会有难溶 强 电解质的沉淀生成。 例题 例 6-4 将 10 mL 0.010 molL-1BaCl2溶液 30 mL 0.040 molL-1 Na2SO4 溶液混合，能否析出 BaSO4 沉淀 ？ 解 ：查表得 ： Ksp (BaSO4) = 1.110-10。 两种溶液混 合后 ， Ba2+和 的浓度分别为 ： 混合后，反 应 商 为 ： 由于 J (BaSO4), 反 应 向生成 BaSO4 沉 淀的 方向进行，混合后能析出 BaSO4 沉淀 。 三、沉淀的溶解 根据溶度积规则，在含有沉淀的难溶强 电解质的饱和溶液中，如果能降低难溶强电 解质的阳离子浓度或阴离子的浓度，使 ，则沉淀就会溶解。 （一） 生成弱电解质 在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入 某 种电解质，能与难溶强电解质的阳离子或阴离子 生 成弱电解质，使 ， 则难溶强电解质的沉 淀 - 溶解平衡向溶解方向移动，导致沉淀溶解。 例如，难溶于水的氢氧化物能溶于酸： 如果加入足量的酸，难溶氢氧化物将完全溶解。 （二 ） 发生氧化还原反应 在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加 入某种氧化剂或还原剂，与难溶电解质的阳离 子或阴离子发生氧化还原反应，降低了阳离子 或阴离子的浓度，使 ，导致难溶强电解 质的沉淀 -溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。 CuS 沉淀溶于硝酸溶液的反应式为： （三） 生成配离子 在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入某种电解质，与难溶强电解质的阳离子或阴 离子生成配离子，使难溶强电解质的阳离子浓 度或阴离子浓度降低，致使 ，沉淀 溶 解平衡向沉淀溶解方向移动，导致难溶电解质 沉淀溶解。 AgCl 沉淀溶于氨水的反应式为 ： - 四、同离子效应和盐效应 （一） 同离子效应 在难溶强电解质 饱和溶液中加入含有 相 同离子 或 的易溶强电解质，沉淀 -溶解平 衡 向生成 沉淀的方向移动，降低了 的 溶 解度。这种因加入与难溶强电解质含有相同离子 的 易溶强电解质，使难溶强电解质的溶解度降低的 现 象也称为 同离子效应 。 例题 例 6-5 计算 298.15 K 时 Ag2CrO4 在 0.010 K2CrO4 溶液中的溶解度 。 解 ： Ag2CrO4 在水中的沉淀 -溶解反应为 ： 若 Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4 溶液中的 溶 解度为 s， 则 Ag+ 和 的平衡浓度分别为 2s 和 0.010 molL-1 s0.010 molL-1。 到达平衡时 ： 298.15 K 时 Ag2CrO4 在 0.010 molL-1 K2CrO4 溶 液中的溶解度为： 在难溶强电解质溶液中加入不具有相同离子的 易溶强电解质，将使难溶强电解质的溶解度增大 ， 这种现象也称为 盐效应 。这是由于加入易溶强电 解 质后，溶液中阴、阳离子的浓度增大，难溶强电 解 质的阴、阳离子受到了较强的牵制作用，降低了 它 们的有效浓度，使沉淀反应速率减慢，难溶强电 解 质的溶解速率暂时大于沉淀速率，平衡向沉淀溶 解 的方向移动。 不但加入与难溶强电解质没有相同离子的易 溶 强电解质能产生盐效应，而且加入具有相同离子 的 易溶强电解质，在产生同离子效应的同时，也能 产 生盐效应。由于盐效应的影响较小，通常可以忽 略 不计。 （二）盐效应 第三节 分步沉淀和沉淀的转化 一、分步沉淀 二、沉淀的转化 一、分步沉淀 如果溶液中含有两种或两种以上离子，都 能与 某种沉淀剂生成难溶强电解质沉淀，当加入该 沉淀 剂时就会先后生成几种沉淀，这种先后沉淀的 现象 称为 分步沉淀 。 当溶液中同时存在几种离子，都能与加入 的沉 淀剂生成沉淀时，生成沉淀的先后顺序决定于 与 Ksp 的相对大小，首先满足 J Ksp 的 难溶强电 解质 先沉淀。 例题 例 6-6 在 0.010 molL-1 I- 和 0.010 molL-1 Cl- 混 合 溶液中滴加 AgNO3溶液时，哪种离子先沉淀？当 第 二种离子刚开始沉淀时，溶液中第一种离子的浓 度 为多少（忽略溶液体积的变化 )？ 解 ： I- 沉淀时需要 Ag+ 的相对浓度是 ： Cl- 沉淀时需要 Ag+ 的相对浓度是 ： 生成 AgI沉淀所需 Ag+浓度，比生成 AgCl沉淀 所 需 Ag+浓度小得多，所以先生成 AgI沉淀。慢慢滴 加 AgNO3溶液，当 Ag+浓度为 8.310-15 1.810-8mol L-1时，生成 AgI沉淀；继续滴加 AgNO3溶液，当 Ag+ 浓度大于 1.810-8 molL-1 时， AgCl 沉淀析出。 当 AgCl刚沉淀时， Ag+浓度为 。 溶液中 I- 的相对浓度为 : AgCl开始沉淀时 , I-浓度低于 1.010-5molL-1 ， 已经沉淀完全 。 例 6-7 若溶液中 Fe3+和 Mg2+的浓度都是 0.10molL-1 ， 如何控制溶液的 pH 使 Fe3+ 定量形成氢氧化物沉淀 ， 而与 Mg2+ 加以分离？ 解 ： Fe(OH)3 和 Mg(OH)2 的沉淀 -溶解平衡及溶度积常 数分别为： 如果不考虑因加入试剂而造成溶液体积的改变 ， 根据溶度积规则 ， Fe3+ 沉淀完全时 ： Mg2+ 不生成沉淀时： 控制 pH 在 2.819.04 之间， Fe3 + 生成 Fe(OH)3 沉淀，可与 Mg2+ 分离 。 二、沉淀的转化 把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，称 为 沉 淀的转化 。沉淀转化反应的进行程度，可以利 用反 应的标准平衡常数来衡量。 沉淀转化反应的标准平衡常数越大，沉淀 转化 反应就越容易进行。若沉淀转化反应的标准平 衡常 数太小，沉淀转化反应将是非常困难，甚至是 不可 能的。 例题 例 6-8 欲使 1.0 g BaCO3 沉淀转化为 BaCrO4 沉淀 ， 需要加入多少毫升 0.10 molL-1 K2CrO4 溶液？ 解