《无机化学课件第十章沉淀平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学课件第十章沉淀平衡（107页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、总共61,1,第十章 沉淀平衡,10.1 溶度积原理 1-1 溶度积常数( Ksp, Solubility product ) 沉淀-溶解平衡是当溶解和结晶速度相等时建立的平衡，是一种动态平衡 此时的溶液是饱和溶液，它是多相平衡。其平衡关系为： Ksp(AgCl) = Ag+Cl- KSP称为溶度积常数，简称溶度积。它反应了物质的溶解能力,总共61,2,总共61,3,溶度积的一般定义：溶度积是难溶电解质溶解沉淀平衡的平衡常数，是难溶电解质溶于水形成的水合离子以(已经配平的)溶解平衡方程式中的系数为幂的浓度的连乘积。溶度积常数的意义：一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子浓度的系数次方之积为一常
2、数。,总共61,4,1-2 溶度积原理,某时刻有J = Ag+Cl- , 这里的反应浓度商值也是乘积形式，故称J为离子积（有时也用Qi表示）。,根据化学平衡原理可知 ： J Ksp 时，平衡左移，生成沉淀； J Ksp 时，平衡右移，沉淀溶解； J = Ksp 时，沉淀溶解处于平衡状态。 上述结论有时称之为溶度积原理（规则）,总共61,5,总共61,6,总共61,7,例 1 已知 CaCO3 的 Ksp = 8.7, 求 CaCO3 在水中的溶解度。,Ksp 与S之间存在数量关系，是由于某些离子的浓度与S有关，例如在本例中Ca2+ 、CO32-均等于 S 。,总共61,8,例 2 298 K时
3、，Ag2CrO4 的溶解度为 1.3410-4 molL-1, 求 Ag2CrO4 的溶度积。,解题的一般步骤：1） 写出化学方程式； 2） 用溶解度 S 表示出平衡浓度(关键步骤)； 3） 写出 Ksp 的表达式； 4） 将已知数据代入后，求值或解方程。,总共61,9,1-4 同离子效应,求 AgCl 在纯 H2O 中的溶解度 ，已知 Ksp = 1.610-10。若在 1 molL-1 的盐酸中， AgCl 的溶解度又是多少？,总共61,10,例 3 : 在这种情况下，溶解度S发生变化，但是溶度积不变。可见溶度积的意义更重要。,两者的Ksp和S的数值大小关系并不一致，原因是两者的正负离子的
4、个数比不一致。 对于正负离子的个数比一致的难溶盐， Ksp 和S的数值大小关系一致。,总共61,11,10.2 沉淀与溶解 （重点内容）,2-1.沉淀的生成 当 J Ksp 时，将有生成沉淀 。但是，有时 J Ksp ，却没有观察到沉淀底物生成。其原因有三个方面： 1） 盐效应的影响： 可以认为是盐效应使溶解度增大。 2） 过饱和现象： 3） 沉淀的量：正常的视力，当沉淀的量达到10-5g/mL时，可以看出溶液浑浊。,总共61,12,例1 为使 0.001 molL-1 的CrO42- 开始生成 Ag2CrO4 沉淀，需使溶液中Ag+ 为多大？ Ag2CrO4 的 Ksp = 9.610-12
5、,即当 Ag+ 达到 9.810-5 molL-1时， Ag2CrO4 沉淀开始生成。,总共61,13,例 2 在上题的基础上，问 Ag+为多少时，可以使溶液中的CrO42-沉淀完全？,解： 沉淀完全是一个概念，一般认为溶液中某离子被沉淀剂消耗至 1.010-5 molL-1时, 即为沉淀完全。（定量分析要求10-6）,即当Ag+ 达到 9.810-4 molL-1 时， CrO42-已被沉淀完全。,总共61,14,例 3 求0.01molL-1的Fe3+开始生成Fe(OH)3沉淀时的pH值和沉淀完全时的pH 值。 Fe(OH)3的Ksp=1.110-36,总共61,15,值得注意的是，在酸性
6、较强的pH = 2.68的体系中，Fe(OH)3 已经开始沉淀。 同样可以得出，沉淀完全时(=10-5) ， OH- = 4.810-11 ， pOH = 10.32 , 即pH = 3.68,总共61,16,总共61,17,开始沉淀,总共61,18,沉淀完全,开始沉淀,分级沉淀，也叫分步沉淀。,总共61,19,例题：在含有0.10molL-1 Fe3+和 0.10molL-1 Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，应控制pH值为多少?,2.82 c(Fe3+)10-5,6.85,pH,可将pH值控制在 2.82 6.85 之间,Fe3+沉淀完全,Ni2+开始沉淀,总共61
7、,20,2-2 难溶硫化物沉淀与溶解,一、 使相关离子生成弱电解质 例 5 将 0.01mol的SnS溶于1.0盐酸中，求所需的盐酸的最低的浓度。 Ksp(SnS) = 1.010-25 分析：依题意，当 0.01mol的SnS完全溶于1.0盐酸中时，体系中Sn2+ = 0.01 molL-1 若假定溶解下来的S2- 完全转变成H2S,（这种假定是否合理，后面我们将定量地讨论） 则体系中H2S = 0.01 molL-1。,总共61,21,总共61,22,最低浓度是 0.96 + 0.02 = 0.98 (molL-1 ),总共61,23,另 一解 法：,总共61,24,总共61,25,例6
8、将 0.01mol的CuS溶于1.0 L盐酸中，求所需盐酸的最低的浓度。Ksp(CuS) = 8.510-45 。,计算方法完全与例 5 相同，得到的结果是，将0.01mol的CuS溶于1.0盐酸中，所需的盐酸的最低的浓度大约是1.0109 molL-1 。这种浓度过大，根本不可能存在。 即盐酸不能溶解CuS。,3CuS + 2HNO3 + 6H+ = 3Cu2+ +2NO + 3S + 4H2O,总共61,26,二、使相关离子被络合 AgCl 沉淀可以溶于氨水，原因是 Ag+ 被 NH3 络合生成 Ag(NH3)2+, 使平衡 AgCl = Ag+ + Cl- 右移，AgCl 溶解。反应的方
9、程式为: AgCl + 2 NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl- 这类反应将在配位化合物一章中学习和讨论。,总共61,27,三、难溶硫化物沉淀与溶解,总共61,28,总共61,29,总共61,30,总共61,31,总共61,32,例 7 某溶液中Fe3+和Mg2+都是 0.01 molL-1，向该溶液中滴加碱液。试计算 1）Fe(OH)3 沉淀开始生成时的pH值和沉淀完全时的pH值； 2）Mg(OH)2 沉淀开始生成时的pH值和沉淀完全时的pH值； 3）拟用沉淀法分离Fe3+和Mg2+ ，pH值应控制在什么范围？ 已知： Fe(OH)3 的 Ksp = 1.110-36 Mg(OH)2
10、的 Ksp = 1.8 10-11,总共61,33,解：1）在例3中，已经得到结果：pH=2.68 时， Fe(OH)3 开始沉淀，而当 pH = 3.68 时，沉淀完全。 2）用例 3 中的方法, 可以得到: pH = 9.63 时，Mg(OH)2 开始沉淀，而当 pH = 11.13 时，沉淀完全。 3）用沉淀法分离Fe3+和Mg2+ ，pH值应控制在3.68到9.63之间 ,即Fe3+已经沉淀完全,而 Mg(OH)2尚未生成。,总共61,34,2-3 沉淀的转化,BaCO3 的 Ksp = 8.110-9 , BaCrO4 的 Ksp = 1.610-10,总共61,35,总共61,36
11、,从（4）式可以得到， 同时平衡的条件的又一种表达方式： 这个关系式说明，只要保持CrO42- 的浓度大于CO32- 的五十分之一， BaCO3 就能 转化成 BaCrO4 。,总共61,37,将溶解度较小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀是否可行呢?在一定条件下也是可行的。,BaSO4(s) + CO32- = BaCO3(s) + SO42- K转化=Ksp（BaSO4）/ Ksp（BaCO3） =1.1710-10/2.5810-9 = 1/24 = SO42-/ CO32-,总共61,38,只要保持溶液中的SO42-浓度为CO32-离子浓度的1/24，就可将BaSO4转化为BaCO3。实践中
12、，用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4，搅拌静置，取出上层清液，再加入饱和Na2CO3，重复多次，就可使BaSO4完全转化为BaCO3，然后用各种酸来溶解BaCO3，就可制得各种有用的钡盐了。,总共61,39,例题：如果在1.0LNa2CO3 溶液中使0.010mol的BaSO4完全转化为BaCO3，问Na2CO3的溶液最初浓度为多少?,解：,总共61,40,时间允许时可讲以下的例题： 本章典型例题举例,总共61,41,总共61,42,例题 25下,于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S(g), 使其成为饱和溶液 (c(H2S)= 0.10molL-1) 。用HCl调节pH值，使c
13、(HCl)= 0.30molL-1 。试判断能否有FeS生成。,解:,越大,硫化物越易溶。,总共61,43,总共61,44,PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS,金属硫化物,总共61,45,例题：室温下，在1.0L氨水中溶解0.10mol固体的AgCl(s)，问氨水的浓度最小应为多少?,总共61,46,总共61,47,例、向0.1 moldm-3 的ZnCl2溶液中通H2S气体至饱和时，溶液中刚有ZnS沉淀生成，求此时溶液的H+ = ? 解: ZnS Zn2+ + S2-,H2S 2H+ + S2-,= 0.21 moldm-3,总共61,48,例、如果
14、溶液中Zn2+和Fe2+的浓度均为0.10 molL-1,能否利用通入H2S气体使Zn2+和Fe2+定量分离？Zn2+和Fe2+分离完全的PH值为多少? 解： Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ -1 Fe2+ + H2S FeS + 2H+ -2,总共61,49,Zn2+ 沉淀完全时的pH值为：,pH = 3.87 控制pH值在3.12-3.87之间即可将Zn2+和Fe2+分离完全,pH = 3.12 Fe2+ 开始沉淀时的pH值为：,总共61,50,总结沉淀溶解的方法:,(1)酸（碱或 盐）溶解 (2)配位溶解 (3)氧化还原溶解 (4)氧化 配位（王水）溶解 本章完,总共61,51
15、,作业,P347, 5,6,7,9,10,总共61,52,总共61,53,总共61,54,总共61,55,以下内容供辅导课使用,为 6. 010-4 。若在 40.0L该溶液中，加入 0.010 BaCl2溶液 10.0L ，问是否能生成BaSO4 沉淀？如果有沉淀生成，问能生成 BaSO4多少克？最后溶液中 是多少？,例题：25时，晴纶纤维生产的某种溶液中，,例题：求 25时， Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度。,6.2.3 pH 值对溶解度的影响沉淀的酸溶解,1 难溶金属氢氧化物 (1) 溶于酸,6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响 沉淀的配位溶解,c(Cd2+) c(S2),c(Cd2+) c(S2),氧化还原溶解,氧化配位溶解,6.3.1 分步沉淀,1L溶液,实验：,1. 分步沉淀和共沉淀,分步沉淀的次序,(1) 与 的大小及沉淀的类型有关 沉淀类型相同,被沉淀离子浓度相同, 小者先沉淀, 大者后沉淀; 沉淀类型不同,要通过计算确定。,(2) 与被沉淀离子浓度有关,例题1: 某溶液中含 和 ,它们的浓度分别是 0.10mol.L-1和0.0
