沉淀溶解平衡ppt课件

1,1.人的牙齿为什么会 产生牙垢（牙石） ？ 2.龋齿是如何产生的？,2,尿结石的形成？,取出的结石,尿路结石,凡是发生在人体肾脏、输尿管、膀胱、尿道部位的结石统称为尿结石。其中肾结石、输尿管结石被称为上尿路结石；膀胱结石，尿道结石称为下尿路结石。尿结石看起来很像石头，实际上是人体异常矿化的一种表现，可被看成一种生物矿石。,3,第四章 难溶强电解质的沉淀溶解平衡 （precipitation-dissolution equilibrium of hard-dissolved strong electrolyte）,4,第四章 难溶强电解质的沉淀溶解平衡,溶度积,溶度积常数与溶解度的关系,溶度积规则,多相平衡的移动,多相离子平衡在 医学中的应用,5,溶解度 定义：在一定温度和压力下，固液达到平衡时的状态. 这时 饱和溶液里的物质浓度，常用 S（mol/L）表示。,第一节 溶度积,在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。,6,沉淀溶解平衡 一定温度下，当沉淀和溶解速率相等时，就达到平衡。此时所 得溶液即为该温度下的饱和溶液，溶质的浓度即为饱和度。,7,平衡时,由于AgCl(s)是固体，浓度可视为常数，并入常数项，得,Ksp= Ag+Cl-,Ksp：溶度积常数(solubility product constant)，简称溶度积。,8,溶度积 意义：在一定的温度下，难溶电解质达到沉淀溶解平衡时, 溶液中各离子浓度方次的乘积是一个常数。 说明：和其它平衡常数一样， Ksp 也只与反应本性和温度有 关，与浓度无关。,对任一电解质AaBb，在一定温度下达到平衡时,Ksp(AaBb)=An+a Bm-b,9,10,溶度积与溶解度的相互换算,第二节 溶度积与溶解度的关系,AaBb(s) aAn+ + bBm-,aS bS,Ksp(AaBb)=aSa bSb= aabbSa+b,11,AgCl在298.15K时的溶解度为1.9110-3gL-1, 求其溶度积。,所以： Ag+=Cl-=S=1.3310-5(molL-1),Ksp(AgCl)=Ag+Cl-=S2 =(1.3310-5)2 =1.7710-10,解：已知AgCl的摩尔质量M(AgCl)为 143.4gmol-1，以molL-1表示的AgCl的溶解度S为:,例4-1,12,Ag2CrO4在298.15K时溶解度为6.5410-5molL-1， 计算其溶度积。,Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq),2S S,代入溶度积表达式得：,解：Ag2CrO4的溶解度S6.5410-5molL-1，根 据其沉淀溶解平衡得：,Ksp(Ag2CrO4) = Ag+2 CrO42-(2S)2(S)4S3 = 4(6.5410-5)3 = 1.1210-12,例4-2,13,Mg(OH)2在298.15K时的Ksp值为5.6110-12， 求该温度时Mg(OH)2的溶解度。,Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH-,Ksp(Mg(OH)2)=Mg2+OH-2=S(2S)2=4S3,解：设Mg(OH)2的溶解度为S，根据其沉淀溶解 平衡可得：,S 2S,代入溶度积表达式：,由此可得：,例4-3,14,三种题型计算结果比较如下,对于同类型的难溶电解质（即电离后生成 相同数目的离子），溶解度愈大，溶度积也愈 大，例如A2B型或AB2型的难溶电解质的溶解度 溶度积的关系式相同。,对于不同类型的难溶电解质，不能直接根 据溶度积来比较溶解度的大小。,15,经计算可知：,16,结论： （1）相同类型 Ksp 大的 S 也大； (2) 不同类型的比较要通过计算说明。,减小,减小,S,17,离子积 IP(ionic product)：表示在任意条件 下（包括不饱和溶液）离子浓度幂的乘积。,Ksp表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓 度幂的乘积，仅是IP的一个特例。,在任意条件下，对于某一溶液，IP和Ksp 间的关系有以下三种可能：,IP和Ksp的表达形式类似，但是其含义不同。,第三节 溶度积规则,18,2. IPKsp,表示溶液是不饱和溶液，无沉淀析出。若加入难溶电解质时，则会继续溶解。,表示溶液处于过饱和状态，溶液 会有沉淀析出。,上述三点结论称为溶度积规则。 它是难 溶电解质沉淀溶解平衡移动规律的总结，也是 判断沉淀产生和溶解的依据。,3. IP Ksp,1. IPKsp,该溶液是饱和的，这时沉淀与 溶解达到动态平衡，溶液中既无沉淀生成又无 沉淀溶解。,19,IP Ksp： 过饱和溶液，沉淀析出。,20,第四节 多相平衡的移动,根据溶度积规则若 IP Ksp 就会有沉淀析出。,定量分析：溶液中残留离子浓度 106 （mol / L） 定性分析：溶液中残留离子浓度 105 （mol / L）,一. 沉淀的生成,21,例4-4 判断下列条件是否有沉淀生成(均忽略体积变化)： (1)将0.020 molL-1 CaCl2溶液10mL与等体积同浓度的 Na2C2O4混合; (2)在1.0 molL-1 CaCl2溶液中通入CO2 气体至饱和。,(1) 溶液等体积混合后，Ca2+=0.010 molL-1 C2O42-=0.010 molL-1,因此溶液中就有CaC2O4沉淀析出,(2) 饱和CO2水溶液CO32-= Ka2 = 4.68 10-11 molL-1,因此溶液中没有CaCO3 沉淀析出,22,二. 分级沉淀和沉淀的转化 如果在溶液中有两种以上的离子可与同一 试剂反应产生沉淀，首先析出的是离子积最先 达到溶度积的化合物。 这种按先后顺序沉淀的现象，称为分级沉淀(fractional precipitate)。 利用分步沉淀可进行离子间的相互分离。,23,1L溶液,分级沉淀-分步沉淀,24,25,例4-5 设溶液中Cl-、CrO42-离子浓度均为0.0010 molL-1,若 逐滴加入AgNO3溶液，试计算 哪一种离子先产生沉淀？ 第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一种离子浓度 已知Ksp(AgCl)=1.7710-10，Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12,解： Ag+AgCl = Ksp(AgCl)Cl- =1.7710-100.0010 =1.810-7 molL-1 Ag+Ag2CrO4 = ( Ksp(Ag2CrO4)CrO42- )1/2 = (1.1210-120.001)1/2 = 3.310-5 molL-1 AgCl先沉淀。,Ag2CrO4开始沉淀时溶液中的Ag+ = 3.310-5 molL-1,Cl- =Ksp(AgCl)Ag+ =1.7710-103.310-5 =5.410-6 molL-1,Ag2CrO4开始沉淀时，Cl-已沉淀完全,26,PbCrO4(s) （黄色）= Pb2+ (aq) + CrO42 (aq) 加入 (NH4)2S 溶液：Pb2+ (aq) + S2 (aq) = PbS(s)（黑色） 总反应：PbCrO4(s) + S2 (aq) = PbS(s) + CrO42 (aq),沉淀的转化,类型一样的，Ksp差5个数量级，可以转化,27,三. 同离子效应和盐效应 （复习以前知识）,28,例 4-6 分别计算Ag2CrO4 (1)在0.10molL-1 AgNO3溶液中的溶解度；(2)在0.10molL-1Na2CrO4 溶液中的溶解度(已知Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12)。,解：(1)在0.10molL-1 AgNO3溶液中的溶解度： 因为溶液中Ag+增大，产生同离子效应，达到 平衡时，设Ag2CrO4的溶解度为S,S=CrO42-=Ksp(Ag2CrO4)/Ag+2 =(1.1210-12/0.102)molL-1 =1.1210-10molL-1,则 Ag2CrO4(s) 2Ag+ + CrO42-,平衡时 2S+0.10 S 0.10,29,(2)在0.10 molL-1 Na2CrO4溶液中的溶解度。 在有CrO42-离子存在的溶液中，沉淀溶解达到平衡时,设Ag2CrO4的溶解度为S，则,Ag2CrO4(S) 2Ag+ + CrO42-,平衡时 2S 0.10+S 0.10,Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42-=(2S)2(0.10)=0.40S2,=1.710-6molL-1,计算表明，Ag2CrO4在AgNO3和Ag2CrO4溶 液中的溶解度比在纯水中小的多。,30,这种因为加入含有共同离子的电解质， 使难溶电解质的溶解度降低的效应叫同离子 效应 (common ion effect) 。,上述例题中要使溶液中Ag+完全沉淀，通 常加入适当过量的沉淀剂(Na2CrO4)，利用同 离子效应,可使Ag+沉淀得更加完全。但是，沉 淀剂的用量不是愈多愈好,因为加入过多,反而 会使溶解度增大。,31,这种因加入不含与难溶电解质相同离子的 易溶电解质，从而使难溶电解质的溶解度略 微增大的效应称为盐效应(Salt effect) 。,例如AgCl沉淀可因与过量的Cl-离子发生 以下反应而溶解,AgCl(s) + Cl- AgCl2- (或AgCl32-),同时,过量沉淀剂还因增大溶液的离子强 度而使沉淀的溶解度增大。例如在BaSO4和 AgCl的饱和溶液中，若加入一定量的强电解 质KNO3时,这两种沉淀物的溶解度都比在纯 水中的溶解度要大。,32,例4-7 求25时，Ag2CrO4 在0.010 molL-1 K2CrO4 溶液 中的溶解度。,解：,33,四. 沉淀的溶解,根据溶度积规则，要使处于平衡状态的难 溶电解质向着溶解的方向转化，就必须降低该 难溶电解质饱和溶液中某一离子的浓度，以使 其IP Ksp 。减少离子浓度的方法有：,1.生成难解离的物质使沉淀溶解,（1）金属氢氧化物沉淀的溶解,34,Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH,+,2H+ + 2Cl,2H2O,2HCl,平衡移动方向,Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH,+,2NH4+ + 2Cl,2H2O,2NH4Cl,平衡移动方向,35,（2）碳酸盐沉淀的溶解,CaCO3(s) Ca2+ + CO3 2-,+,H+ + Cl,HCO3-,HCl,平衡移动方向,H+,CO2 + H2O,36,（3）金属沉淀的溶解,ZnS(s) Zn2+ + S 2-,+,H+ + Cl,HS-,HCl,平衡移动方向,H+,HS2,37,PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS,金属硫化物,38,（4） PbSO4沉淀的溶解,PbSO4(s) Pb2+ + SO4 2-,+,2Ac- + 2NH4+,Pb(Ac)2,2NH4Ac,平衡移动方向,39,（5） 形成难解离的配离子,AgCl(s) Ag+ + Cl-,+,2NH3,Ag(NH3)2+,平衡移动方向,40,2.利用氧化还原反应使沉淀的溶解,CuS (s) Cu2+ + S 2-,HNO3,金属硫化物的Ksp相差很大，其在酸中的溶解 情况差异也很大。像ZnS、PbS、FeS等Ksp较大的金属硫化物都能溶于盐酸；而Ag2S、CuS等Ksp 很小的金属硫化物就不能溶于盐酸，只能通过加入 氧化剂，使某一离子S2-发生氧化还原反应，达到 沉淀溶解的目的。,总反应：,41,为什么不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?,反应生成水与二氧化碳， 使反应向右进行Ba2+增多，