第十章沉淀平衡无机化学电子教案课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,*,第十章沉淀平衡-无机化学电子教案,2024/11/24,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,基本要求,1溶度积常数概念，溶度积和离子度的关系及有关计算。,2.溶度积规则及应用（沉淀的生成、溶解和转化）。,3.沉淀反应的应用。,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,10-1,溶度积原理,10-1-1,溶度积,(Solubility Product),常数,1.溶度积常数,如：AgCl(s)Ag,+,(aq)+Cl,-,(aq),根据化学平衡原理，平衡常数表达式：,K,sp,(AgCl)=Ag,+,Cl,-,Ag,2,CrO,4,(s),2Ag,+,(aq)+CrO,4,2-,(aq),K,sp,(Ag,2,CrO,4,)=Ag,+,2,CrO,4,2-,Mg(OH),2,(s)Mg,2+,(aq)+2OH,-,(aq),K,sp,Mg(OH),2,=Mg,2+,OH,-,2,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,溶度积的定义,：,溶度积(,K,sp,)是难溶电解质溶解-沉淀平衡的平衡常数，难溶电解质溶于水形成的水合离子以溶解平衡方程式中的系数为幂的浓度的连乘积。,通式：A,n,B,m,(s),n,A,m+,(aq)+,m,B,n-,(aq),K,sp,(A,n,B,m,)=A,m+,n,B,n-,m,2.关于,K,sp,的说明,K,sp,中,K,是标准平衡常数,各浓度是相对浓度.,K,sp,与其它平衡常数一样，只与难溶电解质的本性和温度有关；温度一定,K,sp,值一定.,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,K,sp,表明难溶电解质在溶液中溶解能力(趋势)大小;,K,sp,越大,则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小.,溶液中离子浓度改变，平衡移动，,K,sp,不变；,同类型的难溶强电解质用,K,sp,可比较溶解性。,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,10-1-2 溶度积原理(,The Rule of Solubility Product,),(1)非平衡状态下,A,n,B,m,(s),n,A,m,+,(aq)+,m,B,n,-,(aq),离子积:,J,=,c,(A),n,c,(B),m,(2)溶度积原理：,当,J,=,K,sp,时,是饱和溶液,处于平衡状态；,当,J,K,sp,时,是过饱和溶液，向生成沉淀的方,向移动。,例10-1 P338,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,10-1-3 溶度积与溶解度的关系(,K,sp,与,S,的关系),平衡浓度/molL,-1,n,S,m,S,K,sp,=(,nS,),n,(,mS,),m,AB型：,K,sp,=,S,2,A,2,B或AB,2,：,K,sp,=4,S,3,同种类型的难溶电解质，在一定温度下，,K,sp,越大,则溶解度越大。,不同类型则不能用,K,sp,的大小来比较溶解度的大小，必须经过计算才能得出结论。,例10-2 P339,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,例:室温下,AgCl的溶解度是1.9310,-3,g/L,求AgCl的溶度积。AgCl的摩尔质量为143.3 g/mol。,解：把AgCl溶解度单位(g/L)换算成molL,-1,s,=1.9310,-3,g/L143.3g/mol,=1.3510,-5,molL,-1,求,K,sp,：,AgCl(s),Ag,+,(aq)+Cl,-,(aq),平衡 1.3510,-5,1.3510,-5,K,sp,(AgCl)=Ag,+,Cl,-,=(1.3510,-5,),2,=1.8210,-10,答：AgCl的,K,sp,为1.8210,-10,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,例:298K时,Mg(OH),2,的,K,sp,=1.2010,-11,求298K时Mg(OH),2,的溶解度为多少?（设溶解度为,s,）,解：Mg(OH),2,(s),Mg,2+,(aq)+2OH,-,(aq),平衡时,s,2,s,K,sp,=Mg,2+,OH,-,2,=,s,(2,s,),2,=1.210,-11,s,=1.4410,-4,molL,-1,答:Mg(OH),2,在298K时溶解度为1.4410,-4,molL-1,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,10-1-4 溶度积,K,sp,的计算,(1),由溶解度求得,:,A,n,B,m,(s)nA,m+,(aq)+mB,n-,(aq),K,sp,=(nS),n,(mS),m,(2),由热力学数据求得:,A,n,B,m,(s)nA,m+,(aq)+mB,n-,(aq),rG,m,=-RTlnK,sp,(3),由电化学方法求得:,rG,m,=-RTlnK,sp,rG,m,=-nFE,-RTlnK,sp,=-nFE,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,10-1-5 影响溶解度的两种不同的效应,1.同离子效应,向已建立电离平衡的弱电解质溶液中加入具有共同离子的强电解质而降低弱电解质解离度的现象，称为,同离子效应。,同离子效应使弱酸弱碱的电离平衡发生移动，,降低电离度；,对于溶解平衡有同类现象，结果使难溶物,溶解度降低，沉淀将更为完全。,2.盐效应,在难溶强电解质中加入强电解质，从而使沉淀,溶解度增大的效应，称为盐效应,(盐效应与同离子效应相反),。,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,左图-PbSO,4,在不同浓度Na,2,SO,4,溶液中的溶解度，右图-AgCl在不同浓度KNO,3,中的溶解度。Ag,2,S溶液中，S,2-,是质子碱，与水发生质子传递生成HS,-,，甚至H,2,S，使得溶解沉淀平衡向溶解的方向移动，使Ag,2,S,溶解度增大，,此类副反应为,“酸效应”；,Ag,+,+Cl,-,AgCl,2,-,，,配位效应,，,导致,溶解度增大,。,温度、溶剂、沉淀颗粒的大小、沉淀时间、有机溶剂等也会影响沉淀与溶解。,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,例10-3 P339,解：在纯水中,AgCl的溶解度为S,*,:,AgCl(s),Ag,+,(aq)+Cl,-,(aq),平衡 S,*,S*,K,sp,=Ag,+,Cl,-,=S*,S*=1.7710,-10,S*=1.3310,-10,(molL,-1,),在0.01 molL,-1,HCl中,AgCl的溶解度为S:,AgCl(s),Ag+(aq)+Cl-(aq),平衡 S S+0.01,0.01,K,sp,=Ag,+,Cl,-,=S,(S+0.01),=S,0.01=1.7710,-10,S=1.7710,-8,(molL,-1,),可见,AgCl在0.01 molL,-1,HCl中的溶解度比在纯水,中减小了.,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,例 298K时BaSO,4,的溶解度为1.0410,-5,molL,-1,，问在0.010molL,-1,的Na,2,SO,4,溶液中的溶解度是多少？,解：先求,K,sp,BaSO,4,Ba,2+,+SO,4,2-,1.0410,-5,1.0410,-5,K,sp,=Ba,2+,SO,4,2-,=1.0410,-5,1.0410,-5,=1.0810,-10,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,求,s,Na,2,SO,4,2Na,+,+SO,4,2-,BaSO,4,Ba,2+,+SO,4,2-,平衡,s,s,+0.010.01,K,sp,=Ba,2+,SO,4,2-,=s0.01,s,=,K,sp,/0.01=1.0810,-8,molL,-1,s,0.01，即前面的近似是合理的。,答:BaSO,4,在0.010 molL,-1,的Na,2,SO,4,溶液中的溶解度是1.0810,-8,molL,-1,(,K,sp,即欲使某物质析出沉淀,必须增大离子浓度,使其离子积大于溶度积.,10-2-2,沉淀的溶解,沉淀溶解的必要条件:J,K,sp,有沉淀析出,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,例 1升含有 0.001 molL,-1,的SO,4,2-,离子的溶液加入0.01 mol氯化钡(不考虑体积变化)，能否使SO,4,2-,离子沉淀完全？,K,sp,(BaSO,4,),=1.0810,-10,解：由题意可知Ba,2+,离子过量，为简便，可令SO,4,2-,离子完全反应。,BaSO,4,(s),SO,4,2-,+Ba,2+,初1 0.001 0.01,初2 0 0.01-0.001,平衡,x,0.009-,x,0.009,由,K,sp,=Ba,2+,SO,4,2-,=0.009,x,=1.0810,-10,解得,x,=1.210,-8,10,-5,由,x,0.009，前面的近似是合理的,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,10-2-3,酸度对沉淀和溶解的影响,通过控制pH可使某些难溶的氢氧化物和弱酸盐沉淀或溶解,达到分离的目的.,1.金属氢氧化物沉淀的生成和分离,Mg(OH),2,Fe(OH),2,Zn(OH),2,Cd(OH),2,Mn(OH),2,Fe(OH),3,Co(OH),2,Ni(OH),2,Cu(OH),2,Co(OH),3,Ni(OH),3,Cr(OH),3,例 以Pb(OH),2,的沉淀为例:P342,例 计算欲使0.01 mol,L,-1,Fe,3+,离子开始沉淀和完全沉淀的pH值.K,sp,Fe(OH),3,=4.0 10,-38,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,解：Fe,3+,离子开始沉淀所需要的pH值:,Fe(OH),3,(s),Fe,3+,(aq),+3OH,-,(aq),0.01,x,由,K,sp,=Fe,3+,OH,-,3,=0.01,x,3,=4.010,-38,解得:,x,=OH,-,=1.5810,-12,(molL,-1,),求得H,+,=6.3310,-3,molL,-1,pH=2.20,Fe,3+,离子沉淀完全所需要的pH值,Fe(OH),3,(s),Fe,3+,(aq)+3OH,-,(aq),110,-5,y,由,K,sp,=Fe,3+,OH,-,3,=110,-5,y,3,=4.010,-38,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,解得:y,=OH,-,=1.5810,-11,(molL,-1,),求得H,+,=6.3310,-4,(molL,-1,),pH=3.20,答：欲使0.01 molL,-1,Fe,3+,离子开始沉淀的pH,值为2.20,完全沉淀的p,H,值为3.20。,注：氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；,不同氢氧化物的,K,sp,值不同，沉淀的pH,值也不同，因此可通过控制pH值分离金,属离子。,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,对于所有难溶金属氢氧化物:,M(OH),n,(s),M,n+,+nOH,-,K,sp,=M,n+,OH,-,n,pH(开始沉淀)=,pH(沉淀完全)=,见表10-2和图10-3:P 343,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,思考题:,如何通过控制pH值除去0.1 mol,L,-1,Mg,2+,离子溶液中的杂质Fe,3+,离子?,思路:Fe,3+,离子完全沉淀而Mg,2+,离子不能沉淀的pH值范围.,3.2,9.1,Fe,3+,离子完全沉淀,Mg,2+,离子开始沉淀,此时Fe,3+,离子浓度,110,-5,控制pH值范围为3.2-9.1,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,2.难溶硫化物的沉淀与溶解,PbS,Bi,2,S,3,CuS,CdS,Sb,2,S,3,SnS,2,HgS,a.难溶硫化物的沉淀,M,2+,+H,2,S,MS,(s)+2H,+,因为饱和H,2,S浓度为0.1 mol,L,-1,由此公式可以不同,MS开始沉淀和沉淀完全时所需控制溶液的pH.,第十章沉淀平衡无机化学电子教案,例10-4 P345,例 25,0,C下,向0.10 mol,L,-1,FeCl,2,和CuCl,2,溶液中通入,使其成为饱和溶液c(H,2,S)=0.1 molL,-1,试判断能否生成FeS沉淀?,解:因为FeCl,2,和CuCl,2,类型相同,且 K,sp,(FeS