《沉淀溶解平衡》PPT课件

07:06:39,1,Chap6:Precipitation-dissolutionEquilibrium,MainContents：Solubilityproduct(Ksp)ofInsolubleelectrolytes难溶电解质的溶度积KspCalculationofsolubility溶解度的求算Formationofprecipitation沉淀的生成：同离子效应/盐效应Dissolutionofprecipitation沉淀的溶解Fractionalprecipitation分步沉淀Conversionofprecipitation沉淀的转化,07:06:39,2,Insolubleelectrolyte难溶电解质,在水溶液中没有绝对不溶的物质，物质的溶解度只有大小之分。难溶电解质是指溶解度小0.01g/100gH2O的物质；微溶电解质是指溶解度在0.01g-0.1g/100gH2O的物质,在一定温度下，达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度。通常以符号S表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每100g水所含溶质质量来表示，即以:g/100g水表示。,07:06:39,3,PrecipitationReactions（沉淀反应）,Insolubleelectrolyte难溶电解质,Solubleionscancombinetoformaninsolublecompound.(可溶性离子可结合为不溶性沉淀）AgNO3(aq)+NaI(aq)AgI(s)+NaNO3(aq)Netionicequation:（离子方程式）Ag+(aq)+I-(aq)AgI(s),07:06:39,4,SolubilityRules（溶解度规律）,Compoundsthataresoluble:（可溶化合物）Alkalimetalionandammoniumionsalts(碱金属盐、铵盐)Li+,Na+,K+,Rb+,Cs+,NH4+Nitrates,perchloratesandacetatesNO3-ClO4-CH3CO2-,Compoundsthataremostlysoluble:大部分可溶,Chlorides,bromidesandiodides：Cl-,Br-,I-ExceptthoseofPb2+,Ag+,andHg22+.SulfatesSO42-ExceptthoseofSr2+,Ba2+,Pb2+andHg22+.CaSO4isslightlysoluble.,07:06:39,5,Compoundsthatareinsoluble:难溶盐,SolubilityRules（溶解度规律）,Hydroxidesandsulfides：OH-,S2-ExceptalkalimetalandammoniumsaltsSulfidesofalkalineearthsaresolubleHydroxidesofSr2+andCa2+areslightlysoluble.Carbonatesandphosphates：CO32-,PO43+Exceptalkalimetalandammoniumsalts,07:06:39,6,6.1难溶电解质的溶度积,1.SolubilityProduct(溶度积)难溶电解质的沉淀-溶解平衡-understanding,在一定温度下，难溶电解质变成水合离子进入溶液中(即溶解)的速率与溶液中的离子回到晶体表面(即沉淀)的速率相等时的状态，称为沉淀溶解平衡。,对难溶电解质，在水溶液中存在如下平衡,07:06:39,7,沉淀溶解平衡常数Ksp-溶度积常数,简称溶度积,对难溶电解质AmBn，在水溶液中存在如下平衡,沉淀溶解平衡的平衡常数Ksp称为溶度积常数，简称溶度积(SolubilityProduct)。,07:06:39,8,Ksp的写法，遵循一般平衡常数表达式的写法；,07:06:39,9,Ksp的意义：一定温度下，难溶电解质饱和溶液中离子浓度的系数次方之积。,1)溶度积是难溶电解质的饱和溶液的特性常数。,2)随温度而改变，这和其它平衡常数一样。在一定温度下不变，其大小与溶液中离子的浓度无关。,3)溶度积表达式适用于难溶强电解质和难溶弱电解质。,4)溶度积可通过热力学常数计算出。,07:06:39,10,Ex:relationshipofthesolubilityproductandthermodynamicconstant,-109.8077.12-131.26,07:06:39,11,2.RelationshipofKspandS,Same:都可反应难溶电解质的溶解能力的大小；Differentconcept概念不同：溶解度S是浓度的一种形式，表示一定温度下1L难溶电解质溶液中所含的溶质的量；溶度积Ksp是平衡常数的一种，表示一定温度下难溶电解质的饱和溶液中离子浓度之间的关系。,07:06:39,12,Conversion(换算)ofKspandS,2）对于AB2型难溶电解质,s2s,1）对于AB型难溶电解质,若溶解度以mol.L-1为单位,平衡时,ss,平衡时,07:06:39,13,n=m时可直接用Ksp来比较溶解能力大小；nm时，不能用Ksp比较，只能用S比较溶解能力大小！,3）对于AnBm型难溶电解质,Note：对于AnBm型难溶电解质,07:06:39,14,*相同类型的难溶电解质，其大的S也大。,Ag2CrO4,Example,07:06:39,15,例1、已知25时BaSO4的溶解度为0.00024g/100g水，求其溶度积。,解：因难溶电解质的饱和溶液时极稀溶液，故其密度可认为是1g.cm-3,已经溶解了的物质量浓度为,饱和溶液中，存在如下平衡,平衡时浓度/mol.L-1,07:06:39,16,每升Mg(OH)2溶液中物质的质量,密度约为1g.cm-3,例2、已知,，试计算它的溶解度。,解：,平衡浓度/mol.L-1,起始浓度/mol.L-1,00,x2x,07:06:39,17,6.2沉淀的生成与溶解,IonProduct(离子积)：某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数方次之积，用J(或QB)表示。J与Ksp的表达式是相同的，但概念不同。其关系如同反应商(分压商、浓度商)与标准平衡常数之间的关系！溶度积规则：依据在任意给定的溶液中，可根据离子积和溶度积的关系来判断沉淀的生成或溶解。JKsp，过饱和溶液，有沉淀生成，至达到平衡J=Ksp,一.Solubilityproductprinciple(溶度积规则),07:06:39,18,Solubilityproductprinciple,1）当，溶液为不饱和溶液，无沉淀析出；如：往大量水中加入少量CaCO3，体系中原有固体被部分溶解，直至饱和为止。如：往CaCO3沉淀的饱和溶液中滴加盐酸，原有固体也会被部分溶解，直到新的饱和状态。,是沉淀溶解的条件。,2）当，溶液维持原状。若体系原有固体存在，体系处于动态平衡，溶液为饱和溶液；若溶液原无固体，无沉淀析出，不能称为饱和溶液。如:往水中逐次加入少量CaCO3，直至出现沉淀的前一刻。,是处于动态平衡的标志。,07:06:39,19,3）当，溶液过饱和，沉淀析出直至饱和。,如，把已经达到饱和的蔗糖水加热蒸发掉部分水分，然后再冷却。如，往溶液加入,是沉淀生成的条件。,PbI2(s),Solubilityproductprinciple,07:06:39,20,例题,例，将等体积的硝酸银水溶液与的铬酸钾水溶液混合，有无Ag2CrO4产生？(已知）,解：,混合后,有沉淀析出。,07:06:39,21,二.同离子效应和盐效应,1、Common-ioneffect同离子效应：,向难溶电解质中加入含有相同离子的强电解质，难溶电解质的沉淀-溶解平衡向生成沉淀的方向移动，使其溶解度减小。这种现象称为同离子效应。,例如，在饱和BaSO4溶液中存在如下平衡,当向饱和溶液中加入BaCl2时，由于完全电离，溶液中的Ba2+突然增大，于是，沉淀析出。,07:06:39,22,Common-ioneffect同离子效应,例，已知在室温下，BaSO4在纯水中的溶解度S=1.0310-5molL-1。试比较BaSO4在纯水中和在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度。,已经沉淀完全。,解：,ss+0.010,07:06:39,23,2、Salteffect盐效应,AgCl在KNO3溶液中的溶解度(25),盐效应：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。,0.000.001000.005000.0100,1.2781.3251.3851.427,c(KNO3)/molL-1,AgCl溶解度/10-5(molL-1),07:06:39,24,(1)当时，增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应占主导；,(2)当时，增大，S(PbSO4)缓慢增大，盐效应占主导。,Salteffect盐效应,07:06:39,25,Summary小结,1、利用同离子效应使沉淀完全，沉淀剂一般过量20%50%为宜，在此范围，同离子效应占主导地位，盐效应的影响可忽略不计。若沉淀剂用量过大，则会因盐效应或副反应的发生反而使沉淀溶解度过大。,一般情况下，盐效应的影响不显著，一般可不考虑。,沉淀完全的标准,1、定性标准：离子浓度低于10-5mol.L-1。,2、定量标准：离子浓度低于10-6mol.L-1。,一般化学方法无法检出,在定量分析误差范围,07:06:39,26,三、Formationanddissolution沉淀的生成和溶解,1.沉淀的生成:JKsp-判断依据涉及计算的类型一定浓度的A离子溶液中，加入一定浓度的沉淀剂(B离子)，判断有无沉淀生成？计算离子浓度时注意溶液体积有无变化，是否涉及了弱电解质的电离平衡问题。,-一定浓度的A离子溶液中，加入一定浓度的沉淀剂(B离子)，判断能否将A离子沉淀完全？某离子沉淀完全的标准为：c(A)10-5mol.L-1；欲使某离子沉淀完全，需加入过量沉淀剂，这涉及到同离子效应问题！,07:06:39,27,2.沉淀的溶解：JKsp-判断判据,方法：减小难溶电解质饱和溶液中某一离子的浓度。1）生成弱电解质难溶碱都能溶于酸：实质中和反应生成了弱电解质-水!ex.,07:06:39,28,难溶的弱酸盐可溶于强酸-生成弱电解质或者气体！ex.,07:06:39,29,3)生成配合物ex1.AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-配位-溶解平衡ex2.3HgS+2HNO3+12HCl=3HgCl42-+3S+2NO+6H+4H2O配位-氧化还原-沉淀溶解平衡,2)发生氧化还原反应加入氧化剂或者还原剂，使某一离子发生氧化或还原反应，而降低其浓度，使难溶电解质的离解平衡移动！Ex.3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O,07:06:39,30,3.分步沉淀*,溶液中同时含有几种离子，由于它们与沉淀剂形成沉淀的溶度积不同，需要沉淀剂离子浓度最小的离子先生成沉淀，而需要沉淀剂离子浓度大的离子后生成沉淀。溶液中几种离子先后沉淀的现象称为分步沉淀！,离子沉淀的先后次序取决于：沉淀物的Ksp。同类型的难溶电解质，当被沉淀离子浓度相同时，Ksp越小的越先被沉淀出来；被沉淀离子的浓度。不同类型难溶电解质或者被沉淀离子浓度不同时，则不能比较Ksp，要具体计算根据溶度积规则才能判断沉淀顺序。,07:06:39,31,4.沉淀的转化*,在含有沉淀的溶液中加入适当的沉淀剂，与溶液中某一离子结合成为更难溶的电解质，从而一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀。,Ex.PbCl2(s)+CO32-PbCO3(s)+2Cl-该反应的平衡常数K,K值越大，则转化越容易，程度越大！,07:06:39,32,Example,锅炉中的锅垢不溶于酸，常用将其中的CaSO4转化为疏松的CaCO3。问的碳酸钠水溶液可使多少克CaSO4转化为CaCO3？,平衡浓度/mol.L-1,0.1-xx,解得：x=0.10mol.L-1,转化掉的CaSO4为,07:06:39,33,1.难溶金属硫化物(MS)的沉淀-溶解平衡,PbSBi2S3CuSCdSSb2S3SnS2As2S3HgS,四.溶液pH值对沉淀-溶解平衡的影响,07:06:39,34,MnS、FeS、ZnS、PbS、CuS、HgS的Ksp依次,溶于稀酸,溶于浓酸,不溶于稀酸，可溶于热硝酸,只溶于王水,(已知：H2S的Ka1=5.710-8、Ka2=1.210-15、c(M2+)=c(H2S)=0.1molL-1),根据MS+2H+M2+H2S，则体系的平衡常数K,欲使0.1molMS溶于1L酸性溶液中，所需最低酸度？,07:06:39,35,例1、在溶液中通入H2S气体达到饱和。如果加入盐酸，氢离子的浓度控制在什么范围才能生成ZnS沉淀？,Example,饱和溶液中,解：,07:06:39,36,欲使ZnS沉淀生成,(2)代入(1),07:06:39,37,2.pH控制与金属离子的分步沉淀,pH对于难溶弱酸盐或难溶氢氧化物的沉淀溶解平衡有显著影响。,例1：在含有0.10molL-1Fe3+和0.10molL-1Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，应控制pH值为多少?,07:06:39,38,2.82c(Fe3+)10-5,6.85,可将pH值控制在2.826.85之间！,Fe3+沉淀完全,Ni2+开始沉淀,pH,金属离子的分步沉淀,07:06:39,39,解：,使定量沉淀完全时，溶液的最低pH值。,例2，在的溶液中含有少量。应如何控制pH值，才能达到除去离子杂质的目的？,已知：,定量标准,07:06:39,40,使刚出现沉淀时的最高pH值：,应控制,07:06:39,41,Supplementaryexercise补充习题：,1.1.0molL-1CaCl2溶液中，通入CO2气体至饱和，判断有无CaCO3沉淀生成?(CO2饱和溶液的浓度为0.04molL-1)2.在1L含0.001molL-1SO42-离子的溶液中，加入0.01molBaCl2，能否使SO42-完全沉淀？(Ksp,BaSO4=1.0810-10)3.已知298K时，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)fG/kJ.mol-1-109.777.1-131.2计算:(1)298K时AgCl(s)的Ksp;(2)当溶液中的Ag+的浓度为1.010-3mol.L-1,Cl-的浓度为1.010-4mol.L-1时，有无沉淀析出？,07:06:39,42,一.除杂质1，控制pH值除去溶液中的F