大学基础课程无机化学chp酸碱反应和沉淀反应修改PPT学习教案

会计学1大学基础课程无机化学大学基础课程无机化学chp酸碱反应和沉酸碱反应和沉淀反应修改淀反应修改目 录3-1 水的解离反应和溶液的酸碱性3-2 弱电解质的解离反应3-3 盐类的水解反应3-4 沉淀反应第1页/共104页第一节第2页/共104页酸是在水溶液中电离产生的阳离子全部是H+的化合物，如HCl、HAc、H2SO4碱是在水溶液中电离产生的阴离子全部是OH-的化合物，如NaOH、Ca(OH)21、酸碱电离理论酸碱中和反应实质是H+和OH-结合生成H2O的反应；酸碱的相对强弱可根据在水溶液中解离H+和OH-程度来衡量阿仑尼乌斯酸碱理论认为： 一、酸碱理论第3页/共104页2、酸碱的质子理论布朗施泰德-劳莱的酸碱质子理论认为：凡是能给出质子(H+)的物质都是酸(质子的给予体)凡是能接受质子(H+)的物质都是碱(质子的接受体)酸 HClH+Cl- HAc H+Ac- NH4+ NH3+H+ H2PO4- H+HPO42-酸 质子(H+) +碱共轭关系H+Ac- HAcNH3+H+ NH4+H+HPO42- H2PO4- 碱： H2O+H+ H3O+第4页/共104页把酸碱之间这种对应互变关系叫做共轭关系，具有共轭关系的酸和碱叫做共轭酸碱对。注意：质子论中酸和碱可以是分子，也可以是离子； 质子论中没有盐的概念，而是离子酸或是离子碱； 有的离子在一个共轭酸碱对中是碱，但在另一个 共轭酸碱对中可以是酸；(4) 酸越强，它的共轭碱越弱；酸越弱，它的共轭碱 越强。酸中有碱，碱中有酸，知酸便知碱，知碱便知酸酸 质子(H+) +碱共轭关系第5页/共104页酸碱两性物质：既能给出质子，又能接受质子。 例如HCO3-、H2O、 NH3 、HSO4-是两性物质。酸碱反应实质：质子从酸1转移给碱2，从而生成 酸2 和碱1。 酸1 碱2 酸2 碱1 HCl + NH3 NH4+ + Cl-H2O + NH3 NH4+ + OH-HAc + H2O H3O+ + Ac-Al(H2O)63+ + H2O H3O+ + Al(H2O)5(OH) 2+第6页/共104页二、水的解离反应和溶液的酸碱性、水的解离反应纯水或稀溶液中 c(H3O+)/c c(OH-)/c =K =1.010-71.010-7 =1.010-14 H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)Kw水的离子积常数，简称水的离子积Kw的意义为：一定温度时，水溶液中H+和OH- 之积为一常数。 W第7页/共104页2、溶液的酸碱性和pH溶液的酸碱性7=71.010-71.010-71.010-7c(OH-)/molL-1 1.010-7c(H+)/molL-1碱性中性酸性溶液酸碱性Kw与浓度无关，与温度有关。当温度升高时Kw增大。 Kw(298.15K)=1.010-14第8页/共104页c(H+)/c c(OH-)/c =Kw pH=-lg c(H+)/c pOH=-lg c(OH-)/c pH=pKw-pOH=14-pOH溶液的pH值若c(H+)=m10-n,那么pH=n-lgmc(H+)/(molL-1)1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-510-6 10-7 10-810-910-1010-1110-1210-1310-14 pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14酸性增强中性碱性增强第9页/共104页0.10 molL-1HAc溶液中, c(H+)=1.3410-3molL-1pH=-lgc(H+)/c =-lg1.3410-3=2.87例例20.10 molL-1NH3H2O溶液中, c(OH-)=1.3210-3molL-1 pH=14-pOH=14+lgc(OH-)/c =14+lg(1.3210-3)=11.12pH值越大，溶液酸性越弱，碱性越强。第10页/共104页（1）酸碱指示剂 一些有色的有机酸或弱碱，其颜色会在一定的pH值范围内保持，从而确定溶液的pH值。指示剂发生颜色变化的pH的范围，称指示剂变色范围。溶液酸碱性的测定甲基橙 红 橙 黄3.1 4.4石蕊 红 5.0 紫 8.0 蓝酚酞 无色 粉红 红8.0 10.0第11页/共104页（2）pH试纸 由多种指示剂的混合液用滤纸浸透，晾干而成，在不同的pH溶液中显示不同颜色，将之与标准色卡比较即可测定溶液的pH值。（3）酸度计 用仪器测定pH值，更精确。第12页/共104页第13页/共104页一、解离平衡和解离常数弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。、解离平衡一元弱酸 HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq)c(H+)/c c(Ac-)/c c(HAc)/c K (HAc)= c(H+)c(Ac-)c(HAc)简化为Ka (HAc)= Ka 弱酸标准解离常数，简称酸常数a第14页/共104页一元弱碱NH3.H2O(aq) NH4+(aq) + OH-(aq) c(NH4+)/c c(OH-)/c c(NH3.H2O)/c Kb (NH3.H2O)= c(NH4+)c(OH-) c(NH3)简化为Kb (NH3)= Kb 弱碱标准解离常数，简称碱常数Ki 弱电解质的标准解离常数第15页/共104页同一类型，Ki 越小,弱电解质解离越困难,电解质越弱。弱电解质：一般Ki 10-4 中强电解质：Ki =10-210-3Ki 与弱电解质本性有关，可表示弱电解质解离程度大小。Ki 与浓度无关，与温度有关。由于温度对Ki 影响不大，一般可不考虑其影响。 rGm =RTlnK2、解离常数第16页/共104页例试计算298.15K、标准态下Ka(HAc)值。解： HAc H+ + Ac-fGm/(kJmol-1) -396.46 0 -369.31rGm=(-369.31)-(-396.46)kJmol-1 =27.15 kJmol-1 -rGm -27.151000 RT 8.314298.15ln K = = = -10.95Ka (HAc)=1.810-5第17页/共104页解离部分弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度解离度()100%二、解离度和稀释定律1、解离度第18页/共104页解离度与弱电解质本性有关，可表示弱电解质解离程度大小。在温度、浓度相同条件下,越小，电解质越弱。解离度与温度有关。T升高， 增大。由于弱电解质的解离热效应较小，故T对影响不大，可忽略.一定温度下，浓度越小，解离度越大。第19页/共104页2、稀释定律一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A-(aq)起始c c 0 0平衡c c-c c c Ki c若500 xx 则 x10-3 例 c(OH-)=10-3 molL-1解： NH3H2O NH4+OH-平衡浓度/(molL-1x x x第25页/共104页计算L-1氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度。例 c(OH-10-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH-) 1.3410-3 c(H+)= = molL-1=7.510-12 molL-110-12)= 100%= 100%=1.34% x 1.3410-3 c 0.100第26页/共104页Ka(1)10-7c(H+)c(HS-) c(H2S)c(H+)c(S2-) c(HS-)Ka(2)10-13四、多元弱酸的分步解离多元弱酸在水溶液中分步解离。如 H2S H+ + HS- HS- H+ + S2-从 Ka(1)、 Ka(2)可以看出：a、 Ka(1)Ka(2)，多元弱酸的强弱主要取决于Ka(1)b、H+主要来自一级电离，即c(H+) c(HS-)， S2-只来自二级电离第27页/共104页已知常温、常压下H2S的溶解度为molL-1，计算H2S饱和溶液中c(H+)、c(HS-) 、c(S2-) 、c(OH-)和H2S的解离度。例解：当 时，可忽略二级 电离，看成一元酸处理。 H2S H+ + HS-平衡浓度/(molL-1) 0.10-x x xc/Ka(1)=0.10/(1.110-7)500，0.10-x0.107212131.1 10/101.3 10aaKK第28页/共104页c(H+)= x= =10-4 molL-1712()1.1 100.1aH SKcc(H+) c(HS-)= 1.110-4 molL-1 (HS-一级产生,二级消耗。二级消耗极弱，可忽略)Ka(1)= = =1.110-7c(H+)c(HS-) xx c(H2S) 0.1-xxx0.1第29页/共104页HS- H+ + S2-因为 Ka(2) Ka(1)所以 c(HS-) c(H+) Ka(2)= =1.310-13c(H+)c(S2-) c(HS-)c(S2-)Ka(2) = 1.310-13 molL-1 Kw 1.010-14 c(H+) 1.110-4c(OH-)= = =9.110-11 Ki c 1.110-7 0.10= =0.11%二元弱酸溶液中: c(A2-)Ka(2)第30页/共104页结论：多元弱酸的Ka(1)Ka(2) Ka(3),求c(H+)时，可 当作一元弱酸近似处理（Ka(1)/Ka(2)100）。(3) 多元弱酸的酸根浓度极低，当需要大量此酸根 时，往往用其盐而不用其酸。(2) 二元弱酸的酸根离子浓度近似等于Ka(2)，与 酸的原始浓度关系不大。第31页/共104页两式相加H2S 2H+ + S2- Ka= Ka(1)Ka(2)HS- H+ + S2-H2S H+ + HS- Ka(1)=c(H+)c(HS-) c(H2S)Ka(2)=c(H+)c(S2-) c(HS-)c(H+)与c(S2-)的关系c(H+)2c(S2-) c(H2S)Ka = =Ka(1)Ka(2)常温下, H2S饱和溶液中, c(H2L-1c(H+)2c(S2-10-21(molL-1)3外加酸碱调节H2S溶液的酸度，可控制c(S2-)。第32页/共104页五、解离平衡的移动同离子效应(1) 内因:弱电解质的本性(Ki )(2) 外因T 影响不大两个效应（浓度）同离子效应(主要)盐效应(可忽略)影响解离平衡的因素有第33页/共104页在弱电解质溶液中，加入含有相同离子的易溶强电解质，使平衡向弱电解质解离度降低的方向移动的效应叫同离子效应。如 HAc H+ + Ac- NaAc Na+ + Ac-平衡向左移动同离子效应第34页/共104页有同离子效应存在时，一元弱酸、弱碱中c(H+)、c(OH-)的计算一元弱酸及其盐共存时： HA H+ + A-起始c c(酸) 0 c(盐)平衡c c(酸)-x x c(盐)+x c(酸) c(盐)() ()()()()()()aHAHAx cxccx cKccxc盐盐酸酸/500ac K第35页/共104页()()()aHccKc酸盐一元弱碱及其盐共存时：()()()bOHccKc碱盐一元弱酸及其盐共存时：同离子效应的应用利用同离子效应:可调节溶液的酸碱性;控制弱酸溶液中酸根离子浓度，达到离子分离、提纯的目的。第36页/共104页例在L-1NH3H2O溶液中，加入固体NH4Cl,使其浓度为0.100molL-1，计算溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。解： NH3H2O NH4+ + OH-平衡浓度/(molL-1x 0.100+x xx=1.810-5c(OH-)=1.810-5 molL-1Kb= =1.810-5x(0.100+x) 0.100-x0.100 x 0.100=1.810-5因为 c/Kb=0.100/(1.810-5)500所以 0.100-x0.100, 0.100+x0.100第37页/共104页例在L-1NH3H2O溶液中，加入固体NH4Cl,使其浓度为0.100molL-1，计算溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。c(OH-10-5 molL-11.010-14 1.810-5c(H+) = =5.610-10 molL-11.810-5 0.100= 100%=0.018%未加NH4Cl的0.100molL-1NH3H2O溶液 1.34%,即由于同离子效应，使降低。第38页/共104页六、缓冲溶液例 :(1)90mL水中加入-1NaOH10mL,pH 变化多少？ -1HAc和-1NaAc中加 入 -1NaOH10mL,pH 又变化多少？解:(1) 纯水 pH=7加入NaOH后，c(OH-)= = 0.001mol.L-10.01 1090 10pOH=-lgc(OH-)=3pH=11 pH变化了4个单位第39页/共104页(2) 同离子效应 c(H+)= mol.L-155()0.11.76 101.76 10()0.1acKc酸盐pH=-lgc(H+)= 当加入NaOH后，1110.1 90()0.0990 100.1 90()0.0990 100.01 10()0.00190 10c HAcmol Lc NaAcmol Lc NaOHmol L溶质间相互发生中和作用第40页/共104页pH变化了个单位-1-1551()0.089()1.76 101.72 10()0.091acc HKmol Lc酸盐pH=-lgc(H+)= (1) 定义 缓冲溶液：能够抵抗外加少量的酸、碱或适当 稀释，而本身pH值基本不变的溶液。缓冲作用：能使溶液pH值基本保持不变的作用。第41页/共104页缓冲溶液的组成：弱酸+该弱酸盐弱碱+该弱碱盐(1) 多元弱酸酸式盐+其次级酸盐缓冲溶液缓冲溶液pKipH值范围值范围HAc-NaAc4.763.65.6NH3H2O-NH4Cl4.768.310.3NaHCO3-Na2CO310.339.211.0KH2PO4-K2HPO47.205.98.0H3BO3-Na2B4O79.27.29.2第42页/共104页(2) 缓冲原理以 HAc-NaAc缓冲体系为例说明HAc H+ + Ac- 大量 极小量 大量 外加适量酸(H)，平衡向左移动外加适量碱(OH-)，平衡向右移动NaAc:抵消H+物质;HAc:抵消OH-物质。第43页/共104页(3) 缓冲溶液pH值的计算缓冲溶液实际上就是具有同离子效应的溶液，因此pH的计算方法与同离子效应的计算方法相同。对于弱碱及其盐组成的缓冲溶液：()()()()lg()aacc HKccpHpKc酸盐酸盐对于弱酸及其盐组成的缓冲溶液：()()()()lg()bbcc OHKccpOHpKc碱盐碱盐第44页/共104页pH=4.74x=1.810-5c(H+)=1.810-5 molL-1=1.810-50.100 x 0.100例试计算含L-1HAc、 molL-1NaAc溶液的pH值。解： HAc H+ + Ac- 平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x 0.100+xKa= =1.810-5x(0.100+x) 0.100-x因为 (c/c )/Ka=0.100/(1.810-5)500所以 0.10-x0.100, 0.100+x0.100第45页/共104页例(2) 在含L-1HAc、 molL-1NaAc溶液中加入HCl，使 c(H+molL-1，计算溶液的pH值。 HAc H+ + Ac- Ka= =1.810-5x(0.099+x) 0. 101-x平衡浓度/(molL-1) 0.101-x x 0.099+xx=1.810-5c(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.099x 0. 101解: 反应 H+ + Ac- HAc0.001 0.001 0.001HAc+NaAc混合溶液能抵抗少量外来酸的作用，而保持溶液pH值不变第46页/共104页例(3) 在含L-1HAc、 molL-1NaAc溶液中加入NaOH, 使 c(OH-molL-1，计算溶液的pH值。 HAc H+ + Ac- Ka= =1.810-5x(0.101+x) 0. 099-x平衡浓度/(molL-1) 0.099-x x 0.101+xx=1.810-5c(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.101x 0. 099解: 反应 OH- + HAc Ac- + H2O 0.001 0.001 0.001HAc+NaAc混合溶液能抵抗少量外来碱的作用，而保持溶液pH值不变。第47页/共104页例(4) 在含L-1HAc、0.10molL-1 NaAc溶液中加入H2O。使溶液稀释10倍, 计算溶液的pH值。解： HAc H+ + Ac- 平衡浓度/(molL-1) 0.010-x x 0.010+xKa= =1.810-5x(0.010+x) 0. 010-xc(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74x=1.810-5=1.810-50.010 x 0. 010HAc+NaAc混合溶液能抵抗少量水的稀释作用，而保持溶液pH值不变。第48页/共104页(1) 配制一定pH值得缓冲溶液，可选择 与所需 pH值相等或接近的弱酸及其盐。apK(2) 若pH与 不完全等同，可调节酸和盐的浓度 比， 但比值范围不得超过1/1010，(缓冲范围 为 )。apK1apK(3) 选择的缓冲溶液不能与反应物或生成物发生 作用，药用缓冲溶液还必须考虑到是否有毒性。(4) 缓冲溶液的选择和配制选择依据：当 ca cb时： pHpKapH=pKa - lgCaCb第49页/共104页欲配制的缓冲溶液的pH值应选择的缓冲组分pKa 或14-Kba2424a,2324b323a,22434a,3HAc - NaAc p4.74NaH PO - Na HPO p7.21NHH O -NH Cl 14p9.26NaHCO -Na CO p10.33Na HPO -Na PO p12.35KKKKKpH=5pH=7pH=9pH=10pH=12第50页/共104页pH值值范围范围 组组 成成酸的酸的pKa 酸性组分酸性组分 碱性组分碱性组分 2.84.6 甲酸甲酸( HCOOH) 氢氧化钠氢氧化钠(NaOH) 3.75 3.45.1 苯乙酸苯乙酸(C6H5CH2COOH) 苯乙酸钠苯乙酸钠(C6H5CH2COONa) 4.31 3.75.6 醋酸醋酸(HAc) 醋酸钠醋酸钠(NaAc) 4.75 4.15.9 邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(KOOCC6H4COOH)氢氧化钠氢氧化钠(NaOH) 5.41 5.98.0 磷酸二氢钠磷酸二氢钠(NaH2PO4) 磷酸氢二钠磷酸氢二钠(Na2HPO4) 7.21 7.810.0 硼酸硼酸(H3BO3) 氢氧化钠氢氧化钠(NaOH) 9.14 8.310.2 氯化铵氯化铵(NH4Cl) 氨氨(NH3) 9.25 9.611.0 碳酸氢钠碳酸氢钠(NaHCO3) 碳酸钠碳酸钠(Na2CO3) 10.25 常用缓冲溶液及其pH范围第51页/共104页第52页/共104页一、水解反应和水解常数1、水解反应盐的水解反应:盐的组分离子与水解离出来的H+ 或OH-结合生成弱电解质的反应。如 NaAc Na+ + Ac-a 一元强碱弱酸盐水溶液显碱性 H2O OH- + H+HAc水解反应式： Ac-H2O HAcOH-强碱弱酸盐的水解是弱酸根阴离子的水解第53页/共104页b一元强酸弱碱盐水溶液显酸性如 NH4Cl NH4+ + Cl- H2O OH- + H+ +NH3H2O强酸弱碱盐的水解实际上是其弱碱阳离子的水解水解反应式： NH4+ H2O NH3H2O H+第54页/共104页c 弱酸弱碱盐水溶液酸碱性视生成弱酸、 弱碱的Ki 而定。 A+ + B- + H2O HB + AOH Ka(HB) Kb(AOH) 水溶液显酸性Ka (HB) Kb (AOH) 水溶液显中性Ka (HB) Kb (AOH) 水溶液显碱性如 NH4F， NH4+ + F- +H2O NH3H2O+HF如 NH4Ac， NH4+ + Ac- +H2O NH3H2O+HAc如 NH4CN，NH4+CN-+H2O NH3H2O + HCN强酸强碱盐不水解, 溶液呈中性。第55页/共104页Ac-H2O HAcOH-Kh = c(HAc)c(OH-) c(Ac-)c(HAc)c(OH-)c(H+) c(Ac-)c(H+)Kh =水解常数Kh = =c(NH3.H2O)c(H+) c(OH-) c(NH4+) c(OH-) KwKbNH4+ H2O NH3H2O H+2、水解常数Kh=KwKa第56页/共104页 一元弱酸盐 一元弱碱盐 一元弱酸弱碱盐KwKaKh =KwKbKh = KwKa Kb Kh =盐水解部分的浓度盐的开始浓度水解度(h)= 100%水解度h 水解度表示盐的水解程度。第57页/共104页h越大，盐的水解程度越大。Kh与水解度均可表示盐的水解程度，但Kh 与盐的浓度无关；h 与盐的浓度有关。Kh 值越大，相应盐的水解程度越大。第58页/共104页 Kw 1.010-14Ka(1)(H2S) 1.110-7Kh(2) = = =9.110-8Kh(2) Kh(2) Kh(3)所以在FeCl3溶液中一般不会有Fe(OH)3。第60页/共104页解： Ac-+H2O HAc+OH-平衡浓度/(molL-1) 0.10-x x x三、盐溶液pH的进似计算例计算L-1NaAc溶液的pH和水解度。0.01-x0.10 x=7.510-6c(OH-)=7.510-6 molL-1 pH=14-lg(7.510-6)=8.88Kh = = = =5.610-10 Kw 1.010-14Ka(HAc) 1.810-5 xx0.10-xh= 100%=7.510-37.510-6 0.01第61页/共104页四、影响盐类水解度的因素水解离子的本性Kh水解产物弱酸或弱碱越弱，则水解程度 越大。 水解产物是弱电解质，且为难溶或为易挥发气体,则水解程度很大或完全水解。如 Al2S3 +6H2O 2Al(OH)3+ 3H2S第62页/共104页盐溶液浓度、温度一般来说，盐浓度越小，温度越高，盐的水解度越大。盐溶液酸度弱酸强碱盐：降低溶液的pH值，促进水解。弱碱强酸盐：升高溶液的pH值，促进水解。例如 将NaSiO3稀释，可析出H2SO3沉淀。FeCl3在沸水中可以完全水解析出Fe(OH)3胶状沉淀第63页/共104页配制SnCl2、SbCl3溶液,应先加入适量HCl。如 Sn2+ + H2O Sn(OH)+ + H+Sn(OH)Cl +Cl- 加入 HCl五、盐类水解的抑制和利用易水解盐溶液的配制为抑制水解，必须将它们溶解在相应的碱或酸中。Sn2+ + H2O + Cl- Sn(OH)Cl+ H+第64页/共104页加入HCl如 Sb3+ + H2O Sb(OH)2+ + H+SbOCl +Cl- +H2OSb(OH)2+ + H+-H2O(氯化氧锑)Sb3+ + H2O + Cl- SbOCl+ 2H+第65页/共104页(硝酸氧铋)配制Bi(NO3)3溶液, 应先加入适量HNO3。 Bi3+ + H2O Bi(OH)2+ + H+BiONO3 +NO3- +H2OBi(OH)2+ + H+-H2O加入HNO3Bi3+ + H2O + NO3- BiO(NO3)+ 2H+第66页/共104页配制Na2S溶液, 应先加入适量NaOH。 S2- + H2O HS- + OH- +H2O H2S + OH- 加入NaOH第67页/共104页利用盐类水解进行离子的分离和提纯如除去溶液中的Fe2+、Fe3+。 2Fe2+ + H2O2 2Fe3+ + H2O + H+ 1. 加入氧化剂(如H2O2)，使Fe2+Fe3+；2. 降低酸度，调节溶液pH=34，促使Fe3+水解，生成Fe(OH)3；3. 加热，促使Fe3+水解，生成Fe(OH)3。第68页/共104页第69页/共104页难溶电解质： 溶解度 2O微溶电解质： 溶解度 2O易溶电解质： 溶解度 2O第70页/共104页一、难溶电解质的溶度积和溶解度沉淀-溶解平衡一定温度下，沉淀与溶解速率相等时，晶体和溶液中的相应离子建立了多相离子动态平衡，称为沉淀-溶解平衡。1、溶度积常数溶解沉淀如： BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)/c c(SO42-)/c 第71页/共104页沉淀Ksp(AmBn)=c(An+)/c mc(Bm-)/c n溶解 AmBn(s) mAn+ (aq) + nBm- (aq) 一般难溶物溶度积常数即在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，各组分离子浓度系数次方的乘积是一个常数。Ksp 只与温度有关，与浓度无关。请写出Ag2CrO4(s)的溶度积表达式？溶度积常数，简称溶度积第72页/共104页2、溶解度与溶度积的关系溶解度溶解度指在一定条件下，物质在一定量的溶剂中达到饱和状态时所溶解的量。或者说单位体积溶液中(1L)难溶电解质已溶解的物质的量。s= n v单位：mol.L-1;g.L-1溶解度是浓度的一种形式，溶度积是平衡常数的一种形式。第73页/共104页两者关系(1) 都可以用来表示物质的溶解能力；溶解度与溶度积的相互换算对于AB(s) 型难溶电解质 AB(s) A+ (aq)+ B- (aq)平衡时 s s注意：此时溶解度单位应取-1Ksp(AB)=s2s = Ksp第74页/共104页同理 AB2或A2B型难溶电解质如 A2B(s) 2A+(aq) + B2-(aq) 平衡浓度/molL-1 2s sKsp(A2B)=(2s)2s=4s3s = Ksp 43请推出任意类型难溶电解质AmBn的溶度积与溶解度之间的关系。第75页/共104页已知时Ksp(AgI)=8.5210-17,计算时s(AgI)。溶解度与溶度积的相互换算例如： AgI(s) Ag+ + I- 平衡浓度/molL-1 x xKsp(AgI)=c(Ag+)/c c(I-)/c 8.5210-17=xx/(c )2x10-9 molL-1即s10-9 molL-1第76页/共104页例 已知298.15K时Ksp(AgCl)=1.5610-10, Ksp(Ag2CrO4)=9.010-12,试比较两者溶解度大小。(3) 不同类型的难溶电解质，不能用Ksp直接比较 s大小，应具体计算。(2) 相同类型的难溶电解质，其Ksp越大，则s越大， Ksp越小，则s越小；解: 设AgCl溶解度为s1,Ag2CrO4溶解度为s2Ksp(AgCl)=s12=1.5610-10 s1=1.2510-5mol.L-1Ksp(Ag2CrO4)=(2s2)2s2=4s23=9.010-12 s2=1.3110-4mol.L-1计算表明，虽然Ksp(AgCl)Ksp(AgCrO4), 但s(AgCl) c(S2-)s = Ksp c按 式计算会产生较大误差。第78页/共104页2.不适用于难溶弱电解质 AB(s) A+ + B-s(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B-) s=c(AB) + Ksp(AB) c第79页/共104页只有相同类型、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。类型类型 难溶电解质难溶电解质Ksps/(molL-1)ABAgCl1.7710-101.3310-5AgBr5.3510-137.3310-7AgI8.5210-179.2510-9AB2MgF26.510-91.210-3A2BAg2CrO41.1210-126.5410-5第80页/共104页二、沉淀反应1、溶度积规则 反应逆向进行rGm=RT(lnJ lnKsp ) AmBn(s) mAn+(aq) + nBm-(aq) J=c(An+)mc(Bm+)n 反应逆向进行离子积第81页/共104页溶度积规则2、沉淀的生成当 J Ksp 时有沉淀生成 过饱和溶液，有沉淀析出第82页/共104页 NH3H2O NH4+ + OH-平衡浓度/(molL-1) 0.050-x x x例 在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中加入10mL0.10molL-1NH3H2O,问有无Mg(OH)2沉淀生成？解: c(Mg2+)= 0.10molL-1=0.050molL-112c(NH3H2O)= 0.10molL-1=0.050molL-112 xx0.050-xKb =;0.050-x0.050;1.810-5= xx0.050 x=9.510-4 c(OH-)=9.510-4 molL-1J=c(Mg2+)c(OH-)2/(c )3=0.050(9.510-4)2 =4.510-8Ksp=5.6110-12 J 有Mg(OH)2沉淀生成第83页/共104页例 在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中加入10mL0.10molL-1NH3H2O, 若使Mg(OH)2沉淀溶解, 最少应加入多少摩尔NH4Cl？c(OH-) = =1.110-5molL-1 Ksp 5.6110-12 c(Mg2+) 5.010-2解: 使沉淀溶解 c(Mg2+)c(OH-)2 (8.210-2-1.110-5)molL-10.082molL-1(0.0820.020)mol=第84页/共104页如 BaSO4(s) Ba2+ + SO42-3、影响沉淀反应的因素例 计算BaSO4在L-1Na2SO4溶液中的溶解度。(s10-5 molL-1) 同离子效应使难溶电解质溶解度s降低Na2SO4 2Na+ + SO42-平衡移动方向解： BaSO4(s) Ba2+ + SO42-平衡浓度/molL-1 s s +s =1.110-9molL-1 sKsp(BaSO4)=s(s+0.10)s 10-10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c(离子)10-5molL-1,基本 沉淀完全。 第85页/共104页溶液pH值 M(OH)n(s) Mn+ + nOH-Ksp(M(OH)n)=c(Mn+)c(OH-)n如M(OH)n型难溶氢氧化物nKsp(M(OH)n) c(Mn+)c(OH-)=当c(Mn+)=1molL-1时，M(OH)n开始沉淀c(OH-) molL-1Ksp(M(OH)n) n当Mn+沉淀完全c(Mn+)10-5molL-1c(OH-) molL-1Ksp(M(OH)n)/10-5 n第86页/共104页例 为除去1.0molL-1ZnSO4溶液中的Fe3+,溶液的pH值应控制在什么范围？32.7910-39 10-53Ksp(Fe(OH)3) c(Fe3+)c(OH-)= =c(OH-)=6.5310-12molL-1 pH=2.81解：Fe(OH)3沉淀完全时Zn(OH-)2开始沉淀时310-17 1.02c(OH-)= =510-9molL-1 pH=5.74pH应控制为： 第87页/共104页M(OH)n开始沉淀开始沉淀pH沉淀完全沉淀完全pH分子式分子式Kspc(Mn+) =1molL-1c(Mn+)= 0.1molL-1c(Mn+)10-5molL-1Mg(OH)25.61 10-128.378.8710.87Co(OH)26.897.389.38Cd(OH)26.97.49.4Zn(OH)25.76.28.24Fe(OH)25.86.348.34Pb(OH)26.587.089.08Be(OH)23.423.925.92Sn(OH)20.871.373.37Fe(OH)31.151.482.815.92 10-157. 2 10-153 10-174.87 10-171.43 10-156.92 10-225.45 10-282.79 10-39调节溶液pH值, 可进行离子的分离和提纯。如为除去1molL-1ZnSO4溶液中的Fe3+溶液 第88页/共104页4、分步沉淀分步沉淀：混合溶液中离子先后沉淀现象。利用分步沉淀，可进行离子的分离。实验0.01mol.L-1I-0.01mol.L-1Cl-逐滴缓慢滴加AgNO3溶液先析出淡黄色AgI沉淀继续滴加后析出白色AgCl沉淀第89页/共104页解: Ksp(AgCl)=1.7710-10 Ksp(AgI)=8.5210-17第一步:判断先后沉淀的顺序。生成两种沉淀分别需要Ag+的最低浓度为：例 在含浓度均为0.010molL-1I-、Cl-溶液中加入AgNO3溶液是否能达到分离目的。 Ksp(AgCl) 1.7710-10 c(Cl-) 0.010c1(Ag+)= = molL-1=1.7710-8 molL-1AgCl开始沉淀时的c(Ag+) Ksp(AgI) 8.5210-17 c(I-) 0.010c2(Ag+)= = molL-1=8.5210-15 molL-1AgI开始沉淀时的c(Ag+) c2(Ag+) c1(Ag+) AgI先沉淀。第90页/共104页为达到分离，即AgI沉淀完全时AgCl不沉淀。判断沉淀次序: Ksp(AgCl)=1.7710-10 Ksp(AgI)=8.5210-17 AgI先沉淀沉淀次序：同类型难溶电解质，Ksp小的先沉淀。 同类型 第91页/共104页即AgCl开始沉淀时AgI已沉淀完全! 在含浓度均为0.010molL-1I-、Cl-溶液中加入AgNO3溶液是否能达到分离目的。 例第二步：计算当后一种沉淀刚析出时，前一种 沉淀是否已经沉淀完全。当AgCl沉淀析出时，溶液中c(Ag+)=10-8 molL-1此时溶液中c(I-)为： Ksp (AgI) 8.5210-17 c(Ag+) 1.7710-8c(I-)= = molL-1 = 4.8110-9 molL-1同一类型的两种难溶电解质，他们的溶度积差别越大，利用分步沉淀使离子分离的越完全。 = molL-1 =5.2310-8 molL-1 Ksp(c )3 5.4810-16 c(Ni2+) 0.20 在含0.20molL-1Ni2+、0.30molL-1Fe3+溶液中加入NaOH溶液使其分离，计算溶液的pH控制范围。 例3c2(OH-) = molL-1 =2.1010-13 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+) 0.303c2(OH-) = molL-1 =1.4110-11 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+) 10-53pH=3.15 (3) 计算Ni(OH)2开始沉淀时的pHc(OH-)= 5.2310-8 molL-1 pH=6.72为使离子分离, pH应控制在之间。第94页/共104页三、沉淀的溶解和转化1、沉淀的溶解必要条件：J Ksp方法：1. 生成弱电解质生成弱酸 CaCO3(s) + 2H+ Ca2+ + H2CO3生成水 Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O生成弱碱 Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3H2O第95页/共104页方法：2. 氧化还原法3CuS(s) + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2OAgCl(s) + 2NH3H2O Ag(NH3)2+ + Cl-+ 2H2O3. 生成配离子PbI2(s) + 2I- PbI42-第96页/共104页2、沉淀的转化在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为另一种更难溶电解质的过程。如 锅炉内壁锅垢(CaSO4)的除去用Na2CO3CaSO4(s) + CO32- CaCO3(s) + SO42-4.9310-5 2.810-9= = 1.8104K = = =c(SO42-) c(SO42-)c(Ca2+) Ksp(CaSO4)c(CO32-) c(CO32-)c(Ca2+) Ksp(CaCO3)沉淀转化趋势较大一般来说，同种类型的难溶电解质，溶度积大的难溶电解质易转化为溶度积小的难溶电解质。难溶电解质溶度积相差越大, 转化越完全。第97页/共104页又如 锶盐的生产需先用Na2CO3将SrSO4(不溶于水和一般酸)转化为SrCO3SrSO4(s) + CO32- SrCO3(s) + SO42-3.4410-75.6010-10= = 6.1104K = = =c(SO42-) c(SO42-)c(Sr2+) Ksp(SrSO4)c(CO32-) c(CO32-)c(Sr2+) Ksp(SrCO3)第98页/共104页如 Pb(NO3)2 + H2SO4 PbSO4 + 2HNO3四、沉淀反应的应用1、制备难溶化合物CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4Mn(NO3)2 + 2NH4HCO3 MnCO3 + 2NH4NO3 + CO2 +H2O第99页/共104页2、除去溶液中杂质Ca2+ + CO32- CaCO3如 氯碱工业饱和食盐水的精制Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2SO42- + Ba2+ BaSO4采用Na2CO3 NaOH BaCl2采用BaCO3 NaOHMg2+ + 2OH- Mg(OH)2Ca2+SO42-+BaCO3(s) CaCO3 + BaSO4第100页/共104页AgCl(s)+2NH3H2OAg(NH3)2+Cl-+ H2OAg+ + Cl- AgCl (白色)Ag+NaCl、NH3H2O、HClAg(NH3)2+ + Cl- + 2H+ AgCl + 2NH4+(白色)3、离子鉴定Cu2+K4Fe(CN)6Cu2+Fe(CN)64- Cu2Fe(CN)6中性或酸性介质(红褐色)第101页/共104页Ni2+丁二酮肟中性或醋酸钠介质Ni2+丁二酮肟 玫瑰红色沉淀Ba2+K2CrO4中性或弱酸性介质(黄色)Ba2+ + CrO42- BaCrO4Mg2+镁试剂(对硝基偶氮间苯二酚)强碱性介质Mg2+ + 镁试剂 天蓝色沉淀第102页/共104页4、离子分离Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+、Ag+混合溶液Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+滤液 AgCl (白色)HCl(6molL-1)H2S(pH=0.5)Mg2+、Ba2+、Ni2+ CuS (黑色)H2S(pH=89)Mg2+、Ba2+ NiS (黑色)(NH4)2CO3(pH=9.5)Mg2+滤液 BaCO3 (白色)第103页/共104页