第10章 沉淀平衡.doc

第10章 沉淀平衡 教学要求 1掌握溶度积与溶解度的关系。 2掌握溶度积规则，能用溶度积规则判断沉淀的生成和沉淀的溶解、了解两种沉淀间的转化、分级沉淀。 3熟悉pH值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的影响及有关计算。 教学重点 1溶度积原理 2pH值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的影响及有关计算。 教学难点 pH值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的计算。 教学时数 4学时 教学内容 10-1 溶度积原理 10-1-1 溶度积常数 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。在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态平衡。 AmBn = AmBn(aq) = mA + nB强电解质时， AmBn(aq)不存在，溶解度s = A/m=B/n。弱电解质时，溶解度s = AmBn(aq) +A/m在一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子浓度的系数次方的乘积为一常数。Ksp = AmBn 溶度积常数的意义：一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子浓度的系数次方之积为一常数。 Ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。 Ksp只与温度有关。温度一定，值一定，不论含不含其它离子。溶度积为一常数，在数据表中可查得。 10-1-2 溶度积原理 沉淀溶解平衡时: Ksp=Mn+mAm-n 非平衡态时：离子积J=c(Mn+)m c(Am-)n J与Ksp的关系： a、J=Ksp，饱和溶液； b、JKsp，过饱和溶液，沉淀析出，至溶液成饱和溶液为止； c、J Ksp 会产生PbI2 沉淀 例题2: 例10-1 P.338解题思路: 有无Mg(OH)2 沉淀生成的判断标准：J与Ksp 的关系。 Mg(OH)2 J= c(Mg2+ ) c(OH- )2 从已知条件中可以获得c(Mg2+)，c(OH-)由NH3水提供，可间接获得 引深: 若在MgCl2溶液与NH3水等体积混合前，先加入一定量NH4Cl，使其在混合液中浓度为0.5 molL-1 ，是否还有沉淀？ 解： c(OH-) = Kb c(NH3 )/c( NH4 Cl) =1.7710-6 molL-1 Jc(Mg2+ ) c(OH- )2 =0.05 (1.7710-6 )2 = 1.5610-13 2s，则：2s+0.0100.010 得： s=1.3810-4 mol.L-1 同离子效应的实际应用 a. 加入过量沉淀剂可使被沉淀离子沉淀完全。 沉淀完全的标准：离子浓度降低至10-5 -10-6 molL-1 一般过量20- 50%，过大会引起副反应，反而使S加大。 酸效应：BaSO4 + H2SO4 = Ba(HSO4)2 配位效应：AgCl + Cl- = AgCl2- 例如，在用Cl沉淀Ag+、Pb2+和Hg22+等时，一般选择3 molL-1HCl，而不选用浓盐酸。b.定量分离沉淀时，选择洗涤剂以使损耗降低。 思考:重量分析时，洗涤BaSO4沉淀是用去离水还是用稀硫酸, 哪种更合适？ 2. 盐效应 在难溶电解质饱和溶液中，加入不含共同离子的易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。 定性解释：强电解质中的正负离子分别对Cl- 和Ag+ 有牵制作用，使它们不易结合生成AgCl。 AgCl Ag+ + Cl- KNO3 = K+ + NO3- 注意： （1）外加强电解质浓度和离子电荷越大， 盐效应越显著。 （2）同离子效应也伴有盐效应，但通常忽略。若加入过多，溶解度反而增大。 10-2 沉淀与溶解 10-2-1 沉淀的生成 1. 沉淀生成的必要条件：在难溶电解质溶液中 J Ksp。 2.促使沉淀生成的方法 (1)同离子效应可促使沉淀生成 (2)加入沉淀剂 (3)控制溶液的PH值 10-2-2 沉淀的溶解 1、沉淀溶解的条件： JKsp 2、使沉淀溶解的方法：必须减小该难溶盐饱和溶液中某一离子的浓度，以使 JKsp(ZnS) = 2.9310-25 所以，Zn2+先沉淀。要分离两种离子，必须在Zn2+沉淀完全时而Mn2+还未沉淀。 Zn2+沉淀完全时，Zn2+=10-6 molL-1 Mn2+=0.1 molL-1 分别按上述公式计算得到：pH=2.32， 5.41 控制pH在：2.32pH5.41 例题： 25下,于0.10molL-1FeCl2溶液和CuCl2溶液中通入H2S(g), 使其成为饱和溶液 (c(H2S)= 0.10molL-1) 。试判断能否生成FeS沉淀？ 解： Ksp(CuS) Ksp(FeS) CuS先生成沉淀。 Cu2+ H2S= CuS(s)+2H+ 沉淀完全时溶液中H+=0.2 molL-1 H2S饱和溶液中有：S2-H+2 =6.8410 -24 S2- = 1.710 -22 molL-1 Fe2+S2- = 0.1 1.710 -22 Ksp(FeS) 不会生成FeS沉淀。通式：2M3+3H2S=M2S3+6H+ H+=B溶解： MS(s)+2H+ = M2+ + H2S K=M2+ H2S/H+2 =Ksp/(Ka1 Ka2 ) 当M2+=0.10molL-1, H2S0.1molL-1时平衡溶液中H+为：Ksp越小者所需酸的浓度越大。例：将0.1 mmol的CuS溶于1.0 mL盐酸中，求所需的盐酸的最低的浓度。Ksp(CuS) = 1.2710-36 。解：CuS 完全溶解后体系中 Cu2+=0.1 molL-1 假定溶液中平衡时 H2S=0.1 molL-1H+=7.34105 molL-1 C(H+)= 7.34105 +0.12 7.34105molL-1 实际上用最浓的盐酸（12molL-1 ）也不能溶解。10-2-4 分步沉淀 如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉淀剂时，沉淀反应将依怎样的次序进行呢？含义：先后沉淀的作用。相反的过程称为“分步溶解”（选择性溶解）规律： 同类型的化合物： 当被沉淀离子浓度相同或相近时，Ksp小的先成为沉淀析出，Ksp大的后成为沉淀析出。 不同类型的化合物： 通过计算分别求出产生沉淀时所需沉淀剂的最低浓度，其值低者先沉淀。例：在含有0.01molL-1Cl和0.01 molL-1 I的混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液，现象如何？能否用分步沉淀的方法分离? 已知:AgCl的Ksp=1.7710-10, AgI的Ksp=8.5110-17解：AgCl开始沉淀的Ag+1=1.7710-10 /0.01 =1.7710-8molL-1 AgI开始沉淀的Ag+2=8.5110-17/0.01=8.5110-15molL-1 生成AgI沉淀所需Ag+离子浓度少，所以先沉淀。AgCl开始沉淀时，溶液中的I-离子是否沉淀完全？ AgCl开始沉淀的Ag+=(1.7710-10)/0.01 =1.7710-8(molL-1) 此时溶液中I-=Ksp(A