分步沉淀ppt课件

Fe OH 3 s Fe3 aq 3OH aq H2O l ZnCO3 s Zn2 aq CO32 aq CO32 aq 2HCl aq H2CO3 aq 2Cl aq H2CO3 aq H2O l CO2 g CuS s Cu2 aq S2 aq 3S2 aq 8HNO3 aq 3S s 2NO g 4H2O l 6NO3 aq AgCl s Ag aq Cl aq Ag aq 2NH3 aq Ag NH3 2 aq 8 2沉淀的生成 溶解与转化 2 沉淀的溶解 H3O 1 溶液中阳离子或阴离子与加入的试剂发生化学反应而浓度降低 致使平衡向右移动 沉淀溶解 上述反应的共同特点 2 溶度积原理 Qc Ksp 平衡向右移动 反应正向进行 3 沉淀溶解的常用方法 酸溶法通过发生氧化还原反应使沉淀溶解通过生成配合物使沉淀溶解 4 1 通过加入酸 生成弱电解质 可以使得难溶氢氧化物和碳酸盐等难溶盐溶解 Fe OH 3 s Fe3 aq 3OH aq H2O l ZnCO3 s Zn2 aq CO32 aq CO32 aq 2HCl aq H2CO3 aq 2Cl aq H2CO3 aq H2O l CO2 g H3O 5 大部分难溶弱酸盐易溶于酸 但并不是所有的难溶弱酸盐都易溶于酸 如 MnS易溶于稀HCl ZnS却溶于浓HCl 而CuS即使在最浓的HCl也不溶解 6 包含了沉淀溶解平衡和酸碱平衡 多重平衡 酸溶平衡常数 K1 酸溶反应 7 MnS s Mn2 aq S2 aq K1 Ksp 4 65 10 14S2 H3O HS H2OK2 1 Ka2 H2S 1 1 1 10 12 HS H3O H2S H2OK3 1 Ka1 H2S 1 9 1 10 8 总反应 MnS s 2H3O Mn2 H2S 2H2OK K1 K2 K3 Ksp Ka2 Ka1 4 65 105同理 CuS s Cu2 aq S2 aq Ksp 1 27 10 36CuS s 2H3O Cu2 H2S 2H2OK Ksp Ka2 Ka1 1 27 10 17K为酸溶平衡常数 对于同类硫化物 Ksp大的 较易溶解 为什么MnS s 溶于HCl CuS s 不溶于HCl 8 为什么CaCO3 s 溶于HAc 而CaC2O4 s 不溶于HAc CaCO3 s Ca2 aq CO32 aq Ksp 4 96 10 9CaCO3 2HAc Ca2 H2CO3 2Ac H2CO3 CO2 g H2O 9 CaC2O4 s Ca2 aq C2O42 aq Ksp 2 34 10 9CaC2O4 2HAc Ca2 H2C2O4 2Ac 可见 难溶盐的Ksp相同时 K取决于难溶盐酸根对应的共轭酸的强弱 共轭酸的Ka越小 沉淀易于溶解 强酸置换弱酸规律 10 反应的K 越大 溶解反应进行的程度越大 沉淀溶解得越完全 K 不仅与难溶弱酸盐的Ksp 大小有关 又与生成的弱酸的Ka 的大小有关 对于同类型的难溶盐 溶解度越大 即Ksp 越大 如生成的弱酸越弱 Ka 越小 此难溶盐越容易在酸中溶解 沉淀的酸溶反应就进行得越彻底 结论 11 例 欲完全溶解0 01mol的MnS ZnS CuS 各需要1L多大浓度的HCl S2 2H3O H2S H2O 根据溶度积规则 计算溶液中的S2 ZnS s Zn2 aq S2 aq 解法一 ZnS的沉淀溶解平衡 S2 同时参与H2S的离解平衡 浓度受溶液酸度控制 12 c HCl 0 01 2 0 087 0 107mol L 1 则溶解0 01mol的ZnS所需HCl浓度为 c H3O 0 087mol L 1 溶液中维持ZnS酸溶反应平衡的H3O 浓度为 要使0 01mol的ZnS完全溶解 则溶液中c Zn2 0 01mol L 1 c H2S 0 01mol L 1 13 解法二 设完全溶解0 01mol的ZnS需要HCl的浓度至少为xmol L 1 S2 2H3O H2S H2O ZnS s Zn2 aq S2 aq 两式相加得 ZnS 2H3O Zn2 H2S H2O 平衡时 x 0 020 010 01 解得 K 0 013 14 溶解同样多的MnS所需1LHCl的浓度为 c HCl 0 02mol L 1溶解0 01mol L 1的CuS所需1LHCl的浓度为 c HCl 2 7 105mol L 1最浓的HCl浓度为12mol L 1 可见要溶解CuS用HCl是不可能的 K 0 013 0 012 x 0 02 2 解得 x 0 107mol L 1 15 例 要溶解0 01mol的MnS 需要1LHAc的浓度 解法一 设维持平衡所需HAc浓度为xmol L 1 c HAc x 0 009mol L 1 解得维持平衡所需HAc浓度为 代入数据 4 9 10 4 0 01 2 0 02 24 9 10 4 x2 16 c HAc 0 01 2 0 009 0 029mol L 1 则完全溶解MnS所需HAc浓度为 解法二 设MnS完全溶解需HAc最低浓度为xmol L 1 MnS s 2HAcMn2 H2S 2Ac 平衡时x 0 020 010 010 01 2 4 9 10 4 代入数据 解得x 0 029mol L 1 17 Ksp 较大的 可溶于稀酸 甚至在稀弱酸中也可以溶解 Ksp 较小的 只能溶于浓酸 如果Ksp 特别小 如CuS PbS等 由于它在饱和溶液中对应的S2 非常小 即使加入高浓度的强酸也不能有效降低S2 浓度 当难溶电解质能够与酸反应生成弱酸 水等弱电解质时 这些难溶电解质都可能溶于酸 怎么溶解 18 CuS s Cu2 aq S2 aq 3S2 aq 8HNO3 aq 3S s 2NO g 4H2O l 6NO3 aq AgCl s Ag aq Cl aq Ksp Ag Cl Ag aq 2NH3 aq Ag NH3 2 aq Kf Ag NH3 2 Ag NH3 2 1 6 107 2 氧化还原反应 3 生产络合离子 19 对于上述三种办法均不能溶解的沉淀 可用迂回法或综合法使其溶解 迂回法 利用沉淀转化反应将难溶物转化为可用以上三种方法溶解的沉淀 然后再溶解 如 BaSO4一般不容易溶解 可将其转化为BaCO3 然后用HCl溶解 20 3HgS 2HNO3 浓 12HCl 浓 3S 3H2 HgCl4 2NO 4H2O 综合法 例 HgS不溶于单一的强酸中 却溶于王水中 浓HNO3和浓HCl 试综合利用沉淀溶解法解释这种现象 使Qc Ksp HgS HgS沉淀溶解 氧化还原 配位作用 21 PbSO4 s 白色 Pb2 aq SO42 aq 加入 NH4 2S溶液 Pb2 aq S2 aq PbS s 黑色 总反应 PbSO4 s S2 aq PbS s SO42 aq K很大 反应很彻底 c SO42 c SO42 c Pb2 K c S2 c S2 c Pb2 Ksp PbSO4 3 12 1019Ksp PbS 3 沉淀的转化 22 平衡常数很大 这个转化反应进行得很完全 PbSO4逐渐溶解 同时PbS不断生成 转化达到平衡时 平衡常数K 3 12 1019 原因 Ksp PbS 3 4 10 28 Ksp PbSO4 1 06 10 8 PbS沉淀的生成 降低了溶液中Pb2 的浓度 破坏了PbSO4与溶液中离子建立的平衡 23 总趋势 转化成溶解度更小的沉淀 溶解度小的转化成溶解度大的很难 调节试剂浓度来实现转化 24 分析能否实现下列沉淀的转化 为使转化完全需要采取什么措施 1 BaSO4 CO32 BaCO3 SO42 K 0 042 Ag2CrO4 2Cl 2AgCl CrO42 K 3 57 1073 AgI Cl AgCl I K 4 8 10 7 沉淀是否能发生转化 转化的完全程度由什么因素决定 25 例 欲使0 2molBaSO4完全转化为BaCO3 若每次用1L饱和Na2CO3溶液 1 6mol L 需处理几次 解 设一次转化xmol L BaSO4 CO32 BaCO3 SO42 初始1 60mol L 平衡1 6 xxmol L x 0 059mol L 所以需用饱和NaCO3 处理0 2 0 059 4次 26 在含有的0 001mol L 1Pb NO3 2和AgNO3溶液中逐滴加入浓K2CrO4溶液 会出现什么现象 根据溶度积规则计算 PbCrO4和Ag2CrO4开始沉淀时 CrO42 浓度分别是2 8 10 15和1 1 10 6mol L 1 PbCrO4先沉淀 8 3分步沉淀 27 当溶液中CrO42 浓度增至1 1 10 6mol L 1 Ag2CrO4开始沉淀 此时溶液中Pb2 浓度 问题 什么时候Ag2CrO4开始沉淀 表明 PbCrO4已沉淀完全 28 分步沉淀 向离子混合溶液中慢慢滴加入沉淀剂 离子分先后被沉淀的现象 当溶液中同时存在几种离子时 离子积QC最先达到溶度积KSP 的难溶电解质 首先析出沉淀 首先满足Q Ksp 者先沉淀 所需沉淀剂量小的先沉淀 分步沉淀的基本原则 29 已知 K sp Fe OH 3 4 10 38 K sp Mg OH 2 1 8 10 11 例 在含Fe3 和Mg2 c均为0 01mol L 1 的混合溶液中 可加入NaOH溶液 使其中一种离子完全沉淀 而另一种却不沉淀 需要控制pH在什么范围 解 Fe OH 3 s Fe3 3OH Mg OH 2 s Mg2 2OH 根据沉淀需要OH 浓度 先判断Fe3 和Mg2 哪个先沉淀 30 沉淀Mg2 c为0 01mol L 1 c OH c K sp Mg OH 2 c Mg2 c 1 2 4 2 10 5 mol L 1 Fe OH 3先沉淀当Fe3 沉淀完全时 c Fe3 1 10 5mol L 1 沉淀Fe3 c为0 01mol L 1 c OH c K sp Fe OH 3 c Fe3 c 1 3 1 4 10 9 mol L 1 31 此时 pH 14 pOH 3 2 即 控制pH值在3 2 9 6范围内Fe3 能沉淀完全而Mg2 不沉淀 当Mg2 开始沉淀时 c OH c 4 2 10 5 此时 pH 14 pOH 9 6 得 c OH c 1 6 10 11 32 例 向含有Zn2 Mn2 均为0 1mol L 1溶液中通入H2S至饱和 0 1mol L 1 哪种离子先被沉淀 pH控制在什么范围能将两种离子分开 Ksp ZnS 1 2 10 23 Ksp MnS 1 4 10 15Ka1 H2S 1 3 10 7 Ka2 H2S 7 1 10 15 解 1 两种沉淀ZnS MnS类型相同 离子浓度相同 Ksp 小的先沉淀 ZnS先沉淀 33 34 35 Ksp 的定义式溶度积原理当Qc Ksp 沉淀生成当Qc Ksp 沉淀 溶解反应处于平衡状态当Qc Ksp 沉淀溶解应用 沉淀生成 分步沉淀 离子的分离 沉淀的溶解 沉淀的转化 本章小结 中心是Ksp 36 Ksp 的应用 1 计算溶解度s2 计算沉淀的完全度3 判断酸溶反应的自发性 结合Ka 4 判断沉淀转化反应的自发性5 判断分步沉淀的可能性 37