大学化学——溶液与离子平衡PPT课件.ppt

难溶电解质的溶解平衡 其平衡常数 此时 饱和溶液中AgCl的浓度即为其溶解度 一 溶度积 1 这就是一个沉淀生成的过程 其反应为 Pb NO3 2 2KIPbI2 s 2KNO3 PbI2 s 在溶液中立即建立多相离子平衡 2 难溶强电解质的构型不同 3 b 但对于不同类型的难溶电解质 如Ag2CrO4和AgCl 不能根据溶度积比较溶解度大小 必须通过计算才可判断溶解度的大小 4 因此可以从热力学计算KS 因此可以从热力学计算KS y 多相离子平衡 例题 根据热力学原理计算AgCl的溶度积 22 458 1 76 10 10 解 5 二 溶度积规则 对于任一沉淀 溶解反应 AmBn s mAn aq nBm aq 其离子积 B为 B bB bq VB bm An bq bn Bm bq 根据前面所学的知识可以得到下式 rGm RT ln B bB bq VB lnKsq 6 以此三条判断沉淀的生成和溶解 称溶度积规则 根据离子积和溶度积的关系确定溶液中的情况 7 例1某溶液含有FeCl2和CuCl2的浓度为0 10mol kg 1 不断通入H2S 是否有FeS沉淀生成 Ksy CuS 6 0 10 36 Ksy FeS 6 0 10 18 解 Cu2 H2S CuS 2H 由于Ksy CuS Ksy FeS 则在Fe2 沉淀前 Cu2 已沉淀完全 b H 0 2mol kg 1 8 根据溶度积规则 因此溶液中不会有FeS沉淀生成 2 已知室温下各盐的溶解度 求各盐的溶度积常数Kspy AgCl 1 92 10 3g dm 3Pb IO3 2 3 1 10 5mol dm 3 9 三 沉淀的溶解 使沉淀溶解的条件是溶液中的 B Kqs 则必须降低难溶电解质溶液中某一离子的浓度 常用的方法有 a 加入适当离子 生成弱电解质使沉淀溶解 H H2O 10 b 通过生成微溶气体使沉淀溶解碳酸盐 某些硫化物等难溶盐 溶于强酸中 FeS s Fe2 S2 2HCl2Cl 2H H2S 11 c 通过生成配位化合物使沉淀溶解 AgCl s Ag Cl 2NH3 Ag NH 3 由于生成了稳定的配合物 大大降低了b Ag 使 B Kqs 导致沉淀溶解 12 3CuS 8HNO3 3Cu NO3 2 3S 2NO 4H2O向CuS沉淀中加入稀HNO3 因S2 被氧化为S 从而有效地降低溶液中b S2 使 B Kqs 因而沉淀溶解 d 利用氧化还原反应使沉淀溶解 13 四 同离子效应 例题 求25 时Mg OH 2在水中的溶解度和在0 5mol kg 1氨水中的溶解度 解 在水中 14 S Mg OH 2 1 4 10 4mol kg 1 在氨水中 b OH 0 003mol kg 1 S Mg OH 2 b Mg2 4 0 10 9mol kg 1 15 五 沉淀的转化 一种沉淀可以转化为溶解度更小的另 一种沉淀 转化规律 16 六 分步沉淀和沉淀分离 溶液中同时含有几种可被沉淀的离子时 如 在含有0 01mol kg 1Cl 和0 01mol kg 1 沉淀的顺序是可以计算的 后顺序 这种先后沉淀的现象叫分步沉淀 加入沉淀剂 各种沉淀的生成会有先 AgI谁先沉淀 I 的溶液中 逐滴加入AgNO3溶液 AgCl和 17 解 混合溶液中 AgI和AgCl沉淀时 各需Ag 多少 由于b1 Ag b2 Ag 可知 AgI 淡黄 先于AgCl 白 沉淀 18 又问 当AgCl开始沉淀时 溶液中b I 即 b I 4 81 10 9mol kg 1 若离子浓度小于1 0 10 5mol kg 1则可认为这种离子已沉淀完全了 这就是对物质进行沉淀分离的原理 所以 此时AgI已沉淀完全了 19 解 Fe OH 3和Mg OH 2的沉淀 溶解平衡及溶度积常数分别为 例 若溶液中Fe3 和Mg2 浓度都是0 10mol L 1 如何控制溶液pH使Fe3 定量形成氢氧化物沉淀 而与Mg2 加以分离 20 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 81 8 85之间 Fe3 生成Fe OH 3沉淀 可与Mg2 分离 21 在下列溶液不断通入H2S 1 0 1mol kg 1的CuSO4溶液 2 0 1mol kg 1的CuSO4溶液与0 1mol kg 1HCl溶液的混合溶液 计算此二溶液中最后剩余的b Cu2 各是多少 Ks CuS 6 0 10 36 解 0 10mol kg 1Cu2 完全沉淀 生成的H 浓度为0 2mol kg 1 Cu2 H2S CuS 2H 同时 溶液中存在下列平衡 H SO42 HSO4 0 20 x0 10 xx 解得x 0 09 则b H 0 20 0 09 0 11mol kg 1 设消耗H 浓度为xmol kg 1 y 在下列溶液不断通入H2S 1 0 1mol kg 1的CuSO4溶液 2 0 1mol kg 1的CuSO4溶液与0 1mol kg 1HCl溶液的混合溶液 计算此二溶液中最后剩余的b Cu2 各是多少 Ks CuS 6 0 10 36 y 22 由 即可求得 饱和H2S浓度为0 1mol kg 1 b S2 7 6 10 21mol kg 1 那么 溶液中最后剩余的b Cu2 为 2 铜离子完全沉淀后 混合液中氢离子浓度为 b H 1 0 0 2 1 2mol kg 1 23 H SO42 HSO4 1 20 x0 10 xx 设溶液中下列平衡消耗H 浓度为xmol kg 1 解得x 0 10 则b H 1 20 0 10 1 10mol kg 1 b S2 7 6 10 23mol kg 1 24 CuSO4 2NH3 H2O Cu OH 2 s NH4 2SO4 这是因为溶液中发生了下述过程 浅蓝色 深蓝色 生成的可溶性深蓝色物质是配离子 配位平衡 25 1 组成 Cu NH3 4 2 SO42 配离子电荷 配位数 配位体 中心离子 形成体 内界 外界 内界即配离子 内 外界合称配合物 一 配合物的概念 配合物定义 由一个简单正离子 以配位键 和几个中性分子或负离子结合形成的复杂离子叫配位离子 含配离子的化合物叫配位化合物 26 配阳离子 Ag NH3 2 相当于盐中正离子 配离子又分 中性配合物 Fe CO 5 配阴离子 Fe CN 6 3 相当于盐中负离子 配位体 与中心离子 以配位键 结合的离子或分子 配位原子 配位体中向中心离子提供电子对的原子 如 27 Cu NH3 4 2 中Cu2 NH3 记为 NH3单齿配体 F OH 双齿配体 NH2 CH 2 H2N en 多齿配体 如EDTA EDTA有6个配位原子 的具有五个五元环的螯合物 可以与金属离子形成很稳定 28 EDTA Ca CaY 其结构如图 其他螯合物的例子 如血红素中的 29 血红蛋白活性中心 血红细胞 亚铁血红素 30 配位数与配位体数 对于单齿配体形成的配合物 中心原子的配位数 配体数 对于多齿配体形成的配合物 中心原子的配位数 配体数 一个配体中的配位原子数 Cu NH3 4 2 Cu en 2 2 31 系统命名法 国际命名法 配位体数 配体 合 中心离子 氧化数 如 四氨合铜 II 32 即 Cu NH3 4 2 配体命名顺序 先无机后有机 先阴离子后中性分子 若配体均为阴离子或中性分子时 按配位原子元素符号的英文字母顺序排列 不同配体之间用中圆点 分开 复杂配体要加括号 避免混淆 33 而配合物 是 Cu NH3 4 SO4 读为 硫酸四氨合铜 二 配位平衡 配合物的解离如同强电解质 Cu NH3 4 SO4 Cu NH3 4 2 SO42 Co NH3 5H2O Cl3 读为 三氯化五氨 一水合钴 34 配离子的解离如同弱电解质 称配离子的稳定常数 表示配离子的稳定性 35 解 因为等体积混合 所以初始浓度各为其 Ag NH3 2 Ag 2NH3 初始浓度 mol kg 10 10 50浓度变化 mol kg 1 0 1 x 2 0 1 x 0 1 x平衡浓度 mol kg 1x0 3 2x0 1 x 半 建立如下关系 36 答 平衡时 b Ag 9 91 10 8mol kg 1 x 9 91 10 8 近似处理后得 37 三 配位平衡的移动 配位平衡也是一种相对的 有条件的动态平衡 改变平衡系统的条件 则平衡就会发生移动 下面主要讨论溶液的酸度 沉淀反应 其他配位反应及氧化还原反应等对配位平衡的影响 38 深蓝色溶液 浅蓝色沉淀 此现象称溶解效应 4H 4NH4 深蓝色天蓝色 过量的酸又可以使这个 配离子解离 称酸效应 1 溶液的酸度影响 39 2 沉淀反应的影响 Br AgBr 平衡移动方向 40 41 3 氧化还原反应的影响 Sn2 2Fe2 Sn4 平衡移动方向 实际上是氧化还原平衡与配位平衡之间的转化 也是还原 或氧化 剂与配体争夺金属离子的反应 最终平衡向强者方向移动 42 2CN Ag CN 2 平衡移动方向 4 其他配位平衡的影响 43 例题 求在6 0mol kg 1氨水中可溶解多少AgCl 解 多相离子平衡 1 77 10 10 1 1 107 Ag NH3 2 Cl AgCl S 2NH3 平衡浓度 mol kg 1 x 6 0 2xxx x2 6 0 2x 2 1 95 10 3