第五章沉淀反应.ppt

1、无机及分析化学教研室,5.1 沉淀溶解平衡,5.2 溶度积规则及其应用,第五章 沉淀反应,无机及分析化学教研室,5.1 沉淀溶解平衡一. 溶度积常数,难溶盐的定义：习惯上将100g H2O中溶解度小于0.01g的物质称作难溶物。,难溶电解质在水溶液中存在下列溶解平衡： BaSO4(s) Ba2+ + SO42- 达平衡时： =Ba2+SO42- 称为BaSO4的溶度积常数。,无机及分析化学教研室,AnBm(s) nAm+ + mBn-,= Am+n Bn-m,：(1)反映难溶物溶解能力的大小，相同类型难溶物的 越小，越难溶。 (2) 也是化学平衡常数的一种，也与浓度无关，是温度的函数。,无机及

2、分析化学教研室,二. 与溶解度的相互换算,若溶解度以s mol/L表示，AB型难溶物质，如AgCl, CaCO3, BaSO4等， CaCO3(s) = Ca2+(aq) + CO32-(aq) 平衡浓度/mol/L s s Ksp (CaCO3) = s2,无机及分析化学教研室,A2B型或A2B型难溶物质，如Ag2CrO4、Mg(OH)2等。 Ag2CrO4(s) = 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) 平衡浓度/moldm-3 2s s Ksp (Ag2CrO4) = (2s)2s = 4s3,无机及分析化学教研室,不同类型的沉淀不能直接用溶度积Ksp来比较溶解度s的大小。如：,难

3、溶物 CaCO3 AgCl Ag2CrO4 Ksp 8.710-9 1.5610-10 910-12 s 9.410-5 1.2510-5 6.510-5 关系式,无机及分析化学教研室,思考题： 1.298.15K时,BaSO4的S为2.4210-4g/100gH2O,求此温度下的Kosp(BaSO4)? 2已知PbI2的溶解度为0.6g/L，求PbI2的Kosp 。,见P108例5-2，5-3，5-4，5-5。,无机及分析化学教研室,5.2 溶度积规则及其应用,QcKsp 逆向移动 沉淀生成 过饱和溶液 Qc = Ksp 平衡 饱和溶液 QcKsp 正向移动 沉淀溶解 不饱和溶液 溶度积规则

4、可用于判别沉淀的发生或溶解。,无机及分析化学教研室,例：0.1mol/L FeCl3和含有0.20mol/L NH3H2O、2.0mol/L NH4Cl 的溶液等体积混合，是否有Fe(OH)3沉淀生成？ 已知KspoFe(OH)3=4.010-38，Kbo=1.710-5 解：1）计算混合后各物质的浓度。 2）计算混合溶液中的OH- 3）判断是否有沉淀生成。,无机及分析化学教研室,二.同离子效应对沉淀反应的影响,概念 在难溶电解质饱和溶液中，加入含有与难溶物组成中相同离子的强电解质，使难溶电解质的溶解度降低的现象称为同离子效应。 同离子效应使得Qc Ksp。 平衡逆向移动,无机及分析化学教研室

5、,解:设s为BaSO4在0.1mol/LNa2SO4溶液中的溶解度 BaSO4(s)= Ba2+ + SO42- C平衡/molL-1 s s + 0.1 =s(s+0.1)0.1s=1.0810-10解得： s =1.0810-9,例：计算BaSO4在0.100 mol/L Na2SO4溶液中的溶解度，并与其在水中的溶解度比较。Ksp (BaSO4) =1.0810-10,BaSO4在纯水中的溶解度为Somol/L =1.0410-5 溶解度降低了约104（一万）倍,无机及分析化学教研室,注意： 只要离子残余浓度小于10-5mol/L, 可认为该离子已沉淀完全了。 加入过量的沉淀剂可以使沉淀

6、完全,但不是越多越好,一般过量20%-50%即可。过多时有可能发生配合反应。 如: Pb2+ + 2I- PbI2(黄) PbI2 + 2I-(过量) PbI42- 沉淀溶解,无机及分析化学教研室,三.酸度与沉淀反应,溶液pH的变化只影响弱酸盐或氢氧化物沉淀。 酸度与氢氧化物沉淀 M(OH)n(s) Mn+ nOH- M(OH)n= Mn+ OH-n OH-=,当Mn+10-5mol/L时,可认为沉淀完全。,无机及分析化学教研室,例：在Ni2+=1.0mol/L的溶液中含有少量 Fe3+杂质。问控制pH值为多少时，方可除去Fe3+杂质，而又使Ni2+不沉淀？ KospFe(OH)3=4.010

7、-38 KospNi(OH)2=2.010-15 解：1）计算Fe3+沉淀完全时的pH值。 2）计算Ni2+不被沉淀时的最高pH值。,无机及分析化学教研室,再计算1.0mol/LMg2+开始沉淀时的pH值: pOH=5.37 pH=8.6 比较Mg(OH)2和Ni(OH)2开始沉淀时的pH可得出结论： 相同类型的氢氧化物，其阳离子浓度相同时， 越小开始沉淀时所需的pH越小。,无机及分析化学教研室,例(书P113例59)：在100mL、0.20mol/L的MnCl2溶液中,加入等体积的含有NH4Cl的1.010-2mol/L NH3H2O,问在此溶液中需含多少克NH4Cl,才不会在与MnCl2溶

8、液混合时产生沉淀？ (Mn(OH)2)=1.910-13 (NH3H2O)=1.7410-5,无机及分析化学教研室,思考题: 根据Mg(OH)2的溶度积Ksp=1.810-11,计算： (1)Mg(OH)2在纯水中的溶解度(mol/L）。 (2)Mg(OH)2饱和溶液中c(Mg2+)、c(OH-)为多少。 (3)Mg(OH)2在0.01mol/L NaOH溶液中的溶解度。 (4)在0.01mol/L MgCl2中的溶解度。,无机及分析化学教研室,四. 沉淀的溶解 据溶度剂规则,沉淀溶解的条件： Q Kosp 凡能降低体系中有关离子浓度的方法都能使溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。 1.加酸生成弱电

9、解质水 Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH- 2HCl 2Cl- + 2H+ 2H2O,无机及分析化学教研室,Kow很小几乎所有的氢氧化物都溶于强酸。,溶解反应：Mg(OH)2 + 2H+ 2H2O + Mg2+,通式： M(OH)n+nH+ Mn+ + nH2O,无机及分析化学教研室,结论：难溶氢氧化物溶于酸的难易程度与难溶物的 有关， 越大，溶解的倾向越大，所需酸的浓度越小。,注意：要计算起始H+浓度时，应包括两部分，一部分是平衡时所需的H+浓度，一部分是溶解沉淀时需消耗的H+浓度。,例：要使0.1mol的 Mg(OH)2溶解在1L HCl溶液中,HCl的最低浓度是多少？ Mg(OH)2

10、=1.210-11,无机及分析化学教研室,2.加酸形成弱酸,MS M2+ + S2- 2HCl 2Cl- + 2H+ 2H2S,溶解反应： MS + 2H+ M2+ +H2O,越大、 越小，溶解反应的倾向越大。,无机及分析化学教研室,例:计算各溶解0.1mol的ZnS(s)和CuS(s)于1升的盐酸溶液中，所需盐酸浓度。 (ZnS)=2.510-22; (H2S)=1.4310-20,设：HCl的起始浓度为x， 溶解反应： ZnS + 2H+ Zn2+ + H2S C平衡 ： x-20.1 0.1 0.1,x=0.97mol/L,无机及分析化学教研室,3.加入铵盐生成氨水,Mg(OH)2 Mg

11、2+ + 2OH- NH4Cl 2Cl- + 2NH4+ 2NH3H2O,溶解反应：Mg(OH)2 + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3H2O,越小，溶解的倾向越小。只有 不太小的氢氧化物才能溶于铵盐。,无机及分析化学教研室,Mn(OH)2 Mg(OH)2 1.910-13 1.810-11 溶解平衡K 6.310-4 0.059 可溶,Fe(OH)3 Cr(OH)3 Al(OH)3 4.010-38 6.310-31 1.310-33 溶解平衡K 7.610-24 1.210-16 2.510-19 难溶,无机及分析化学教研室,4.生成配离子,AgCl Ag+ + Cl- 2NH3 Ag(

12、NH3)2+,溶解反应：AgCl + 2NH3 Ag(NH3)2+ + Cl-,沉淀 越大， 越大，则溶解程度越大。 例题：见书P116 例511,无机及分析化学教研室,5.氧化还原溶解法 加入氧化剂使其与难溶化合物的离子发生氧化还原反应,降低溶液中相关离子浓度,则平衡向溶解的方向移动,即Qc Kosp，沉淀溶解。如： CuS(s)+ HNO3 S + NO+ Cu2+ H2O 3HgS+2NO3-+12Cl-+8H+3HgCl42-+3S+2NO+4H2O 2AgBr +Zn Ag + Zn2+ + 2Br-,无机及分析化学教研室,五. 分步沉淀和沉淀转化 1分步沉淀 如在体系中同时含有多种

13、离子可与加入的沉淀剂发生沉淀反应,加入沉淀剂后，使离子按先后顺序沉淀的作用称为分布沉淀。 规则：离子积Q先达到 的先沉淀。,分步沉淀的顺序不仅和难溶物的溶解度有关,还和溶液中的离子浓度有关。,无机及分析化学教研室, 当沉淀类型相同、且两种离子的浓度相同时，可用 判断， 越小越先沉淀。 当沉淀类型不同，或离子浓度不同时，需计算所需沉淀剂的浓度，所需沉淀剂的浓度越小，越先达到溶度积，越先沉淀。 见书P118例512。,无机及分析化学教研室,例1:在1.0L c(Cl-)=1.010-3mol/L, c(Br-)=1.010-2mol/L 的溶液中,加入AgNO3溶液时，问那一种离子先沉淀?当第二种

14、离子开始沉淀时 ，第一种离子的浓度是多少？ (Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgBr)= 5.010-13) 解： 判断哪种离子先沉淀 AgCl：c(Ag+)=1.810-10/1.010-3=1.810-7 mol/L AgBr:c(Ag+)=5.010-13/1.010-2=5.010-11 mol/L AgCl所需 c(Ag+) AgBr所需 c(Ag+) 此时AgBr首先沉淀.,无机及分析化学教研室,计算AgCl开始沉淀时，溶液中Br-的浓度。 解：Cl-开始沉淀时所需Ag+浓度同时满足两个关系式：,计算表明：Cl-开始沉淀时，Br-=2.810-610-5 可以认为B

15、r-已沉淀完全。,无机及分析化学教研室,如第二种离子开始沉淀时，第一种离子已被沉淀完全，则可利用控制沉淀剂的量来达到分离两种离子的目的。,计算Cl-/Br-为多少时两者可同时沉淀。,在Cl-=360Br-时，两种离子同时沉淀。 当Cl-360Br-时，AgCl先沉淀。,无机及分析化学教研室,2. 沉淀的转化 一种沉淀向另一种沉淀转化的过程称为沉淀的转化，如： PbCl2 + 2I = PbI2+ 2Cl 白 黄 Ksp(PbCl2) = 1.610-5 Ksp(PbI2) = 1.3910-8,无机及分析化学教研室,CaSO4(s)+ CO32- CaCO3(s)+SO42-,可见CaSO4可以转化为CaCO3 。,无机及分析化学教研室,例:298.15K时,在1升Na2CO3溶液中转化0.01mol的CaSO4(s),问Na2CO3的最初浓度应为多少?,解：设Na2CO3的平衡浓度为xmol/