沉淀溶解平衡应用 刘海亮.ppt

沉淀溶解平衡的应用 大城一中刘海亮 难溶物的溶解平衡 溶解平衡 难溶 完全不溶 一定条件下 溶质离子与该固态物质间建立动态平衡 溶度积Ksp PbI 表达式如 Ksp c Pb2 c I 2 意义 沉淀溶解能力 Ksp求算 利用Ksp求难溶物离子浓度 回顾 那么沉淀溶解平衡有哪些应用呢从三个方面来分别讲解 1 沉淀的生成2 沉淀的溶解3 沉淀的转化 1 生成沉淀的离子反应之所以能够发生 在于生成物的溶解度很小 2 难溶电解质的溶解度尽管很小 但不会为0 3 溶解度小于0 01g的电解质称为难溶电解质 残留在溶液中的离子浓度小于1X10 5mol L 就认为反应完全了 一 沉淀的生成 沉淀生成与否的判断 难溶电解质在水中会建立沉淀溶解平衡 Qc Ksp时 平衡向生成沉淀的方向移动 Qc Ksp 平衡状态 既无沉淀生成 也不能溶解沉淀Qc Ksp 沉淀溶解 例 将c1 4 10 3mol L 1的AgNO3溶液与c2 4 10 3mol L 1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出 Ksp AgCl 1 8 10 10 分析 只有当Qc Ksp时 离子才能生成沉淀解 Qc C1 2 C2 2 4 10 6 Ksp AgCl 1 8 10 10所以有沉淀析出 例 在1mol L 1CuSO4溶液中含有少量的Fe3 杂质 pH值控制在什么范围才能除去Fe3 使c Fe3 10 5mol L 1 解 Fe OH 3的Ksp 2 6 10 39 Cu OH 2的Ksp 5 6 10 20 Fe OH 3Fe3 3OH Ksp c Fe3 c3 OH 2 6 10 39 pH 2 8pH 2 8 Cu OH 2Cu2 2OH Ksp c Cu2 c2 OH 5 6 10 20 pH 4 4控制pH 2 8 4 4 已知 例 根据上表的数据 CuCl2中混有少量Fe3 如何除去 调pH法可除易沉物 如何控制pH值 讨论 加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜 调节 至 铁离子全部转化为氢氧化铁沉淀除去 利用氧化还原沉淀 根据上表 CuCl2中混有少量Fe2 如何除去 先把Fe2 氧化成Fe3 加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜 然后调PH至3到4使Fe3 转化为Fe OH 3沉淀 过滤除去沉淀 可用氧化剂 氯气 双氧水 氧气 目的 不引入杂质 对于多种杂质离子得方法 分步沉淀溶液中含有几种离子 加入某沉淀剂均可生成沉淀 沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀 叫作分步沉淀 对同一类型的沉淀 且被沉淀离子的起始浓度基本一致 按Ksp由小到大的顺序沉淀对不同类型的沉淀 或被沉淀离子的起始浓度不同 不能只根据Ksp大小判断沉淀顺序 应根据溶度积规则求出各离子沉淀所需沉淀剂的最小浓度 然后按照所需沉淀剂浓度由小到大顺序沉淀 1 实质 是设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子 使平衡向沉淀溶解的方向移动 例 CaCO3易溶于H2CO3 易溶于HCl 酸 碱 溶解法 2 沉淀的溶解 例 Al OH 3既溶于HCl 又溶于NaOH 难溶于水的电解质溶于某些盐溶液例 Mg OH 2溶于NH4Cl溶液 2 必要条件 Qc Ksp 3 方法 解释 在溶液中存在Mg OH 2的溶解平衡 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 加入盐酸时 H 中和OH 使c OH 减小 平衡右移 从而使Mg OH 2溶解 加入NH4Cl时 1 NH4 直接结合OH 使c OH 减小 平衡右移 从而使Mg OH 2溶解 2 NH4 水解 产生的H 中和OH 使c OH 减小 平衡右移 从而使Mg OH 2溶解 其它沉淀溶解的方法 1 利用氧化还原反应使沉淀溶解 CuS HgS等不能溶于非氧化性的强酸 如盐酸 只能溶于氧化性的强酸 如硝酸 甚至是王水 其间发生了氧化还原反应 CuSCu2 S2 2 离子效应法例如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小 硫酸中硫酸根浓度大 使平衡左移有利于沉淀生成 1 实质 沉淀溶解平衡的移动 2 一般规律 通常一种沉淀可转化为更难溶的沉淀 两种难溶物的溶解能力差别越大 这种转化越容易 3 沉淀的转化 实验一 取一支试管 向其中滴加2ml氯化钠溶液 然后向其中逐滴加入硝酸银溶液 观察现象并记录 实验二 向实验1的试管里滴加碘化钾溶液 观测现象并纪录 实验三 向实验2的试管中滴加硫化钠溶液 产生白色沉淀 Ag Cl AgCl 白色沉淀 黄色沉淀 黄色沉淀 黑色沉淀 实验 例 将足量的ZnS粉末加入到10mL0 001mol L 1的CuSO4溶液中 是否有CuS沉淀生成 请通过计算后回答 已知 Ksp ZnS 1 6 10 24Ksp CuS 1 3 10 36 解 在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为 S2 Zn2 Ksp 1 2 1 6 10 24 1 2 1 26 10 12mol L 1 Qc CuS C Cu2 C S2 1 0 10 3mol L 1 1 26 10 12mol L 1 1 26 10 15 因为 Qc CuS Ksp CuS 所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀 有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算 本节与大自然溶洞中美丽的石笋 钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹 石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙 溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时 水分蒸发 二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀 这些沉淀经过千百万年的积聚 渐渐形成了钟乳石 石笋等 CaCO3Ca2 CO32 2HCO3 溶洞的形成 在工业上的一些应用例 锅炉的水垢中除了CaCO3和Mg OH 2外 还有CaSO4使得水垢结实 用酸很难快速除去 要快速除去水垢 可以用饱和Na2CO3溶液处理 使之转化为易溶于酸的CaCO3 而快速除去 重晶石 主要成分是BaSO4 是制备钡化合物的重要原料 BaSO4不溶于酸 但可以用饱和Na2CO3溶液处理转化为易溶于酸的BaCO3 BaSO4 BaCO3 Ba2 BaSO4 BaCO3 1 BaSO4的ksp比BaCO3小 为什么可以转化 2 饱和Na2CO3溶液的作用是什么 3 如何操作才能保证绝大多数BaSO4转化为BaCO3 与生活的关系1 误食可溶性钡盐 造成钡中毒 应尽快用5 的Na2SO4溶液给患者洗胃 2 精制食盐时 可加入适量的NaOH溶液除去氯化钠中的Mg2 请运用沉淀溶解平衡的原理解释下列事实 为什么不用Na2CO3除去Mg2 BaSO4 s Ba2 SO42 KSP 1 07 10 10 Mg OH 2 s Mg2 2OH KSP 5 61 10 12 KSP与沉淀的溶解和生成关系 MgCO3 s Mg2 CO32 KSP 6 82 10 6 与人身体的关系 1 钙 磷在骨骼牙齿中的存在形式 Ca5 PO4 3OH 羟基磷灰石 2 存在的溶解平衡 3 吃糖为何会出现龋齿 沉淀溶解平衡理论 4 含氟牙膏的使用 使用含氟牙膏 可以使难溶物转化为更难溶物质 氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀 使牙齿更坚固 注 氟过量会导致氟斑牙 因此 生活在水中含氟量较高的地区的人 不宜使用含氟牙膏 提示 糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸 在医学上的应用思考 为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂 钡餐 而不用BaCO3作为内服造影剂 钡餐 由于人体内胃酸的酸性较强 pH0 9 1 5 如果服下BaCO3 胃酸会与CO32 反应生成CO2和水 使CO32 离子浓度降低 使Qc Ksp 使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动 使体内的Ba2 浓