高中化学沉淀反应

第4章沉淀反应 无机化学中的四大平衡体系 酸碱平衡沉淀平衡配位平衡氧化还原平衡 在化学平衡及其移动原理的基础上 着重讨论微溶化合物与其溶液间的平衡关系 掌握溶度积 溶解度 同离子效应 盐效应 离子积等基本概念 2 会进行溶度积和溶解度的相互换算 3 掌握溶度积规则及其应用和有关计算 4 了解分步沉淀及沉淀转化的概念 重点 溶度积规则及沉淀生成和溶解的有关计算 难点 分步沉淀的有关计算 目录 4 1微溶化合物的溶解度和溶度积 4 2沉淀的生成和溶解 4 3沉淀反应的某些应用 4 1微溶化合物的溶解度和溶度积 BaSO4 s 溶解平衡的平衡常数表达式为 BaSO4 s Ba2 SO42 Ksp Ba2 SO42 1 溶度积常数 沉淀溶解平衡的平衡常数 AmBn s mAn nBm Ksp AmBn An m Bm n2 溶度积表达式的含义 在一定温度下 难溶电解质的饱和溶液中 各组分离子浓度计量系数 绝对值 次方的乘积为一常数 Ksp只与温度有关 与浓度无关 溶度积规则 难溶电解质溶液中离子浓度系数次方的乘积称离子积IpIp Ksp过饱和溶液 沉淀析出 Ip Ksp饱和溶液 无沉淀析出 无沉淀溶解 Ip Ksp不饱和溶液 沉淀溶解 4 1 3溶度积与溶解度的关系相互换算 教材例 由溶度积计算溶解度由溶解度计算溶度积2 溶度积常数与溶解度的关系 溶解度与溶度积的相互换算 溶解度 s 一升溶液中所溶解溶质的物质的量 单位 mol L 1 1 AD型 如AgCl AgI CaCO3 AD s A aq D aq 离子浓度 mol L 1ssKsp A D s2 2 AD2或A2D型 Ag2CrO4 Mg OH 2 AD2 s A2 aq 2D aq 离子浓度 mol L 1s2sKsp A D 2 s 2s 2 4s3 3 AD3或A3D型 如Fe OH 3 Ag3PO4 A3D s 3A aq D3 aq 离子浓度 mol L 13ssKsp A 3 D3 3s 3s 27s4 例 298K时 Ag2CrO4的Ksp 2 0 10 12 计算其溶解度s 比较 Ksp AgCl Ksp Ag2CrO4 S AgCl S Ag2CrO4 解 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 如 1 1的AgCl AgBr BaSO4 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 如1 1型的AgCl与1 2型的Ag2CrO4 只有相同类型 基本不水解的难溶强电解质 可直接根据溶度积大小来比较溶解度的大小 练 1 求CaF2在水中的溶解度 Ksp CaF2 3 95 10 11 解 CaF2Ca2 2F s2sKsp CaF2 Ca2 F 2 Ca2 F 2 3 95 10 11s 2s 2 3 95 10 11s 2 15 10 4 mol L 1 2 某沉淀M3A2在水中的溶解度为2 00 10 5mol L 1 求Ksp解 M2 3s A3 2ss 2 00 10 5mol L 1Ksp 3s 3 2s 2 3 46 10 22常见的难溶电解质的溶度积见附录例 教材 4 1 4同离子效应对沉淀反应的影响 s 1 1 10 9mol L 1 s 纯水中 1 04 10 5mol L 1 Ksp s s 0 10 s 0 10 1 08 10 10 练 计算298K时 AgCl在0 01mol L 1NaCl溶液中的溶解度 已知Ksp AgCl 1 8 10 10 解 AgCl s Ag Cl 平衡浓度 mol L 1ss 0 01 Ksp s s 0 01 1 8 10 10 因为s 0 01 0 01s 1 8 10 8 mol L 1 AgCl在纯水中的溶解度为1 33 10 5mol L 1 为使离子沉淀完全 可加入过量沉淀剂 一般过量20 50 一般来说 当离子浓度 10 5mol L 1认为沉淀完全 定量分析中离子浓度 10 6mol L 1 1 盐效应2 盐效应 使沉淀溶解度增大 4 1 5盐效应对沉淀平衡的影响 沉淀剂不能过量太多 沉淀剂的选择和用量 1 沉淀剂的选择 应使生成的沉淀溶解度最小 2 沉淀剂的用量 A 沉淀剂要过量同离子效应 使沉淀得更完全B 沉淀剂不能过量太多盐效应 使沉淀溶解度增大 生成配合物或酸式盐而使沉淀溶解 4 2 1沉淀生成 Ip Ksp 例 0 004mol L 1AgNO3与0 004mol L 1K2CrO4等体积混合 有无Ag2CrO4沉淀生成 Ag2CrO4的Ksp 1 1 10 12 解 2Ag CrO42 Ag2CrO4 Ip Ag 2 CrO42 0 002 3 8 10 9 4 2沉淀的生成和溶解 Ip Ksp Ag2CrO4 有Ag2CrO4沉淀生成 例 取5ml0 002mol L 1Na2SO4与等体积的0 02mol L 1的BaCl2混合 计算SO42 是否沉淀完全 即 SO42 10 5mol L 1 BaSO4的Ksp 1 1 10 10 沉淀0 0090 001平衡x0 009 x0 001 x 解 SO42 Ba2 BaSO4 初0 0010 01mol L Ksp 0 009 x x 1 1 10 100 009 x 0 009x 1 2 10 8 mol L 1 10 5mol L 1SO42 已沉淀完全 例 在50ml0 2mol L 1MgCl2溶液中加入等体积的0 2mol L 1的氨水 有无Mg OH 2 生成 Mg OH 2的Ksp 1 8 10 10 氨水的Kb 1 8 10 5 解 Mg2 0 2 2 0 1 mol L 1 NH3 H2O 0 2 2 0 1 mol L 1 NH3 H2ONH4 OH Kb 1 80 10 5 cKb 20Kw c Kb 500 用最简式计算 Ip Mg2 OH 2 0 1 1 33 10 3 2 1 78 10 7 Ip Ksp Mg OH 2 有Mg OH 2沉淀生成 练习 在10mL0 10mol L 1MgSO4溶液中加入10mL0 10mol L 1NH3 H2O 若使Mg OH 2沉淀溶解 最少应加入多少摩尔NH4Cl Mg OH 2的Ksp 1 8 10 10 氨水的Kb 1 8 10 5 答案 0 0016mol 作业 p156 4 2 2分步沉淀 在相同浓度的Cl Br I 的溶液中逐滴加入AgNO3溶液 AgI最先沉淀 其次是AgBr 最后是AgCl 在不同浓度的Cl Br I 的溶液中逐滴加入AgNO3溶液 沉淀次序可能不同 沉淀次序 开始沉淀所需沉淀剂的浓度小的先沉淀 同类型同浓度离子 难溶物Ksp小的先沉淀 例 在含0 05mol L 1Pb NO3 2和0 05mol L 1AgNO3混合液中 逐滴加入K2CrO4溶液 设体积不变 问PbCrO4和Ag2CrO4哪种先沉淀 PbCrO4的Ksp 1 8 10 14 Ag2CrO4的Ksp 1 1 10 12 解 生成PbCrO4时 CrO42 的最低浓度为 Pb2 CrO42 1 8 10 14 CrO42 1 8 10 14 0 05 3 6 10 13 mol L 1 生成Ag2CrO4时 CrO42 的最低浓度为 Ag 2 CrO42 1 1 10 12 CrO42 1 1 10 12 0 052 4 4 10 10 mol L 1 先产生的沉淀为PbCrO4 4 2 3沉淀溶解1 沉淀溶解的条件 Ip Ksp CaC2O4 s 2H H2C2O4 Ca2 2 方法 1 生成弱电解质例 CaC2O4 s Ca2 C2O42 Kj称为竟争平衡常数 Ksp越大 Ka越小 酸越弱 则Kj越大 沉淀越易溶解 例 今有ZnS和HgS两种沉淀各0 1mol 问要用1升多少浓度的盐酸才能使它们溶解 ZnS的Ksp 2 5 10 22 HgS的Ksp 4 0 10 53 解 ZnS 2H H2S Zn2 平衡x0 10 1mol L 1 盐酸的初浓度 2 0 2 2 2 mol L 1 HgS 2H H2S Hg2 平衡 y0 10 1mol L 1 HgS不能溶于盐酸 2 发生氧化还原反应而溶解CuS s Cu2 S2 HNO3 S NO 3CuS 8HNO3 Cu NO3 2 3S 2NO 4H2O 3 生成配离子而溶解AgCl s 2NH3 Ag NH3 2 Cl 4 2 4沉淀的转化AgCl Br AgBr Cl Kj越大 沉淀转化越彻底 即生成的沉淀Ksp越小 转化越彻底 沉淀转化方向 AgCl AgBr AgI Ag2CrO4 2Cl 2AgCl CrO42 砖红白色 Kj很大 反应向右进行 K 1 8 104沉淀转化趋势较大 4 3沉淀反应的某些作用 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 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 Ip Fe3 OH 3 Ksp 2 6 10 39 pH 2 8 Cu OH 2Cu2 2OH Ip Cu2 OH 2 Ksp 5 6 10 20 pH 4 4控制pH范围 2 8 4 4 补充 在1mol L 1NiSO4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 Fe3 10 5mol L 1 已知 Fe OH 3的Ksp 2 8 10 39 Ni OH 2的Ksp 5 5 10 16 作业 p1563 1 5 2 8 12 自测题 1 Ca3 PO4 2的溶解度为a 2mol L 1 其Ksp为A 36a5B C D Ca3 PO4 23Ca2 2PO42 S3S2S Ksp 3S 3 2S 2 108S5 108 a 2 5 2 已知在25 时 PbI2的Ksp为1 39 10 8 则饱和溶液中 c I 是多少mol L 1 A 1 51 10 3B 3 02 10 3C 2 43 10 3D 3 51 10 3 解 PbI2Pb2 2I S2S I 2S 3 02 10 3 mol L 1 选B 3 0 208 g g 的BaCl2溶液中 SO42 离子的允许浓度是多少 Ba SO42 Ksp BaSO4 SO42 1 1 10 10 0 01 1 1 10 8