第8章 沉淀溶解平衡优秀PPT.ppt
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1、第8章 沉淀溶解平衡现在学习的是第1页,共93页学习要求:学习要求:1.掌握溶度积概念,溶度积和溶解度的相互换算;掌握溶度积概念,溶度积和溶解度的相互换算;2.掌握溶度积规则及控制沉淀生成、溶解、转化、分步沉掌握溶度积规则及控制沉淀生成、溶解、转化、分步沉淀的规律及有关计算;淀的规律及有关计算;3.掌握莫尔法、佛尔哈德法的原理、指示剂以及重要应用,掌握莫尔法、佛尔哈德法的原理、指示剂以及重要应用,了解法扬斯法基本原理和应用范围;了解法扬斯法基本原理和应用范围;4.了解重量分析法的程序及有关计算。了解重量分析法的程序及有关计算。现在学习的是第2页,共93页8.1沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡8.2溶度
2、积规则及应用溶度积规则及应用8.3重量分析法重量分析法8.4沉淀滴定法沉淀滴定法主要内容主要内容现在学习的是第3页,共93页8.1沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡可溶:可溶:100克水中溶解克水中溶解1克以上。克以上。微溶:微溶:100克水中溶解克水中溶解0.011克。克。难溶:难溶:100克水中溶解克水中溶解0.01克以下。克以下。一、溶度积常数一、溶度积常数例:例:AgCl(s)Ag+Cl初始初始溶溶V沉沉平衡平衡溶溶V沉沉现在学习的是第4页,共93页 称为难溶电解质的沉淀溶解平衡称为难溶电解质的沉淀溶解平衡常数,简称常数,简称溶度积。溶度积。一般难溶电解质:一般难溶电解质:AnBm(s)nAm+
3、(aq)+mBn-(aq)决定于难溶电解质的决定于难溶电解质的本性本性,与,与温温度有关度有关,与溶液,与溶液浓度无关浓度无关。现在学习的是第5页,共93页Ksp的大小基本上反映了难溶电解质溶解能力的大的大小基本上反映了难溶电解质溶解能力的大小:小:Ksp越大,表示难溶电解质的溶解能力越大,越大,表示难溶电解质的溶解能力越大,反之则小。反之则小。Problem:Ksp与溶解度与溶解度S之间的定量关系?之间的定量关系?现在学习的是第6页,共93页二、溶度积与溶解度相互换算二、溶度积与溶解度相互换算溶解度溶解度(S):一升溶液中所溶解溶质的物一升溶液中所溶解溶质的物质的量。单位:质的量。单位:mo
4、lL-1.1.AB型型(如如AgCl、pbSO4、BaSO4)AB(s)A+(aq)+B(aq)溶解度溶解度/molL-1:SS现在学习的是第7页,共93页Exercise:A2B(s)型难溶型难溶强强电解质如电解质如Ag2CrO4的的Ksp与与S之间的定量关系?之间的定量关系?A3B(s)型的呢?型的呢?对于对于A2B型的:型的:对于对于A3B型的:型的:n对于对于AB2(s)型的难溶型的难溶强强电解质:电解质:AB2(s)A2+(aq)+2B(aq)Ksp=c(A2+)c2(B)=S(2S)2=4 S3溶解度溶解度/molL-1:S2S现在学习的是第8页,共93页AgBrKsp5.410-
5、13,S7.310-7molL-1Ag2CrO4Ksp1.110-12,S6.510-5molL-1Result:只有对只有对相同类型相同类型的难溶强电解质,才可以直接的难溶强电解质,才可以直接根据根据Ksp的大小来比较它们溶解度的大小来比较它们溶解度S的相对大小;而对于的相对大小;而对于不同类型不同类型的则需要通过计算来比较。的则需要通过计算来比较。Problem:能否直接凭借能否直接凭借Ksp大小来判断大小来判断S大小?大小?AgClKsp1.810-10,S1.310-5molL-1Fact:现在学习的是第9页,共93页n不适用于不适用于显著水解的难溶强电解质;显著水解的难溶强电解质;Z
6、nS(s)Zn2+S2-如在如在ZnS饱和溶液中饱和溶液中Zn2+H2OZn(OH)+H+S2-+H2OHS-+OH-S(ZnS)c(Zn2+)+c(Zn(OH)+)S(ZnS)c(S2-)+c(HS-)NOTE:按照按照式计算会产生较大误差。式计算会产生较大误差。现在学习的是第10页,共93页n不适用于不适用于含有相同离子的反应体系。含有相同离子的反应体系。S(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B-)AB(s)AB(aq)A+B-n不适用于不适用于难溶的弱电解质;难溶的弱电解质;S=c(AB)+现在学习的是第11页,共93页8.2溶度积规则及应用溶度积规则及应用一般难溶电解质:
7、一般难溶电解质:AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)任意态的离子积用任意态的离子积用Qi表示表示现在学习的是第12页,共93页QiKsp时时,为过饱和溶液。有沉淀析出,直,为过饱和溶液。有沉淀析出,直至饱和为止至饱和为止。一、溶度积规则一、溶度积规则现在学习的是第13页,共93页现在学习的是第14页,共93页1.沉淀的生成(必要条件:沉淀的生成(必要条件:QiKsp)二、二、沉淀的生成沉淀的生成 例题:例题:8-1例题:例题:8-22.同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应AgI饱和溶液饱和溶液+KI(aq)黄黄现在学习的是第15页,共93页解解:在水中在水中KspMg(OH)2=c
8、(Mg2+).c2(OH-)1.210-11=4S 3S1=1.410-4mol.L-1例例8-4:求:求25时时Mg(OH)2(1)在水中的溶解度;在水中的溶解度;(2)在在0.50mol.L-1氨水中的溶解度。氨水中的溶解度。同离子效应对沉淀反应的影响同离子效应对沉淀反应的影响现在学习的是第16页,共93页=Ksp/c2(OH-)=1.210-11/0.00302=4.010-9mol.L-1由于同离子效应,溶解度下降近十万倍。由于同离子效应,溶解度下降近十万倍。S2=c(Mg2+)在氨水中在氨水中 c(OH-)c(OH-)=0.0030mol.L-1现在学习的是第17页,共93页同离子效
9、应同离子效应(commonioneffect):使难溶电解质溶解度降低使难溶电解质溶解度降低Applications:加入过量沉淀剂可以使被沉淀离子加入过量沉淀剂可以使被沉淀离子沉沉淀完全淀完全定量分离沉淀时,选择合适的洗涤剂定量分离沉淀时,选择合适的洗涤剂平衡移动方向平衡移动方向如如BaSO4(s)Ba2+SO42-Na2SO4(s)2Na+SO42-一般当一般当c(离子离子)10-6molL-1,认认为沉淀完全。为沉淀完全。现在学习的是第18页,共93页盐效应对沉淀反应的影响盐效应对沉淀反应的影响Example:观察下表实验数据:观察下表实验数据:AgCl在在KNO3溶液中的溶解度溶液中的
10、溶解度(25)c(KNO3)/molL-10.000.001000.005000.0100S(AgCl)/10-5(molL-1)1.2781.3251.3851.427可见,可见,AgCl在在KNO3溶液中的溶解度比其在纯水中溶液中的溶解度比其在纯水中的溶解度的溶解度大大,并且随着,并且随着KNO3浓度的增大,浓度的增大,AgCl溶解度溶解度也越大。也越大。现在学习的是第19页,共93页盐效应盐效应(salteffect):使难溶电解质溶解度增加使难溶电解质溶解度增加平衡移动方向平衡移动方向如如 AgCl(s)Ag+Cl-KNO3K+NO3-盐效应盐效应与与同离子效应同离子效应相比,总是较小
11、的,因此两者相比,总是较小的,因此两者共存时共存时一般只考虑同离子效应一般只考虑同离子效应。现在学习的是第20页,共93页当当时,时,增大,增大,S(PbSO4)显著显著减小,减小,同离子效应同离子效应占主导;占主导;当当时,时,增大,增大,S(PbSO4)缓慢缓慢增大,增大,盐效应盐效应占主导。占主导。在进行沉淀反应时,为确保沉淀完全,沉淀剂在进行沉淀反应时,为确保沉淀完全,沉淀剂的用量以的用量以过量过量20%50%为宜。为宜。现在学习的是第21页,共93页3.分步沉淀分步沉淀用一种沉淀剂,使溶液中的几种离子先用一种沉淀剂,使溶液中的几种离子先后沉淀出来的方法。后沉淀出来的方法。条件:多种离
12、子与同一种沉淀剂产生多种沉淀,条件:多种离子与同一种沉淀剂产生多种沉淀,先先达到达到QiKsp的难溶电解质先产生沉淀;的难溶电解质先产生沉淀;另一种离子开始产生沉淀时,而此时这种另一种离子开始产生沉淀时,而此时这种离子在溶液中的浓度离子在溶液中的浓度1.010-6molL-1,则可利,则可利用分步沉淀将二者分离。用分步沉淀将二者分离。现在学习的是第22页,共93页例题:例题:8-5由上例可看出:由上例可看出:1.金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀并不金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀并不要一定在要一定在碱性环境碱性环境;2.不同难溶金属氢氧化物的溶度积不同,不同难溶金属氢氧化物的溶度积不同,它们它们沉
13、淀时沉淀时所须所须pH也也不同不同。利用这一特性通过。利用这一特性通过控制控制pH达到分离各种金属离子的目的(见下达到分离各种金属离子的目的(见下表表8.1)。)。现在学习的是第23页,共93页离子离子开始沉淀时的开始沉淀时的pHc(Mn+)=0.010molL1沉淀完全时的沉淀完全时的pHc(Mn+)=1.010-6molL1Fe3+1.813.142.610-39Al3+3.705.031.310-33Cr3+4.605.936.310-31Cu2+5.177.172.210-20Fe2+6.858.854.910-11Ni2+7.379.375.510-16Mn2+8.6610.662.
14、110-13Mg2+9.3711.375.610-12表表8.1 8.1 一些难溶金属氢氧化物沉淀的一些难溶金属氢氧化物沉淀的pH应用:在无机盐工业中,经常用应用:在无机盐工业中,经常用控制酸度控制酸度的方法除去杂质离子;污的方法除去杂质离子;污水处理中,控制酸度的方法降低污水中重金属离子浓度,使污水达到排水处理中,控制酸度的方法降低污水中重金属离子浓度,使污水达到排放的标准,同时将重金属离子回收利用,实现资源再生化。放的标准,同时将重金属离子回收利用,实现资源再生化。现在学习的是第24页,共93页4.沉淀的转化沉淀的转化在含有某一沉淀的溶液中,加入在含有某一沉淀的溶液中,加入适当的试剂,适当
15、的试剂,使之生成另一种沉淀。使之生成另一种沉淀。沉淀的转化在生产科研中是常常遇到的沉淀的转化在生产科研中是常常遇到的问题。例如,工业锅炉中的锅垢的处理。问题。例如,工业锅炉中的锅垢的处理。转化过程为:转化过程为:现在学习的是第25页,共93页上述计算表明,这一沉淀转化反应向右进行的上述计算表明,这一沉淀转化反应向右进行的趋势很大,所以可利用沉淀转化反应来除锅垢。趋势很大,所以可利用沉淀转化反应来除锅垢。若若难溶电解质的类型相同难溶电解质的类型相同,沉淀转化程度的,沉淀转化程度的大小取决于两种难溶电解质大小取决于两种难溶电解质溶度积的相对大小溶度积的相对大小。一般地说,溶度积一般地说,溶度积较大
16、较大的难溶电解质的难溶电解质易于转易于转化化为溶度积为溶度积较小较小的难溶电解质。两种沉淀物的的难溶电解质。两种沉淀物的溶度积相差越大,沉淀转化越完全。溶度积相差越大,沉淀转化越完全。现在学习的是第26页,共93页沉淀的转化的应用沉淀的转化的应用废水处理废水处理含含Hg2+废废水水可可以以用用硫硫化化物物进进行行处处理理,但但若若用用易易溶溶硫硫化化物物如如Na2S等等进进行行处处理理时时,处处理理后后的的水水中中存存在在大大量量的的硫硫离离子子,造造成成新新的的污污染染。利利用用沉沉淀淀转转化化的的方方法法,如如用用FeS处理含处理含Hg2+废水,则可以解决这个问题。废水,则可以解决这个问题
17、。FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq),K=7.9 1033因过量的因过量的FeS不溶于水,可以过滤除去。不溶于水,可以过滤除去。现在学习的是第27页,共93页三、沉淀的溶解三、沉淀的溶解 (QiKsp)1.生成弱电解质使沉淀溶解生成弱电解质使沉淀溶解例例:CaCO3(s)Ca2+CO32-+2H+H2CO3 CO2+H2OCaCO3(s)+2H+H2CO3+Ca2+现在学习的是第28页,共93页K称为竟争平衡常数,称为竟争平衡常数,溶度积越大,溶度积越大,Ka 越小越小(酸越弱酸越弱),则,则K越大,沉淀越易溶解。越大,沉淀越易溶解。例题:例题:8-6现在学习的是第
18、29页,共93页难溶的金属氢氧化物,如难溶的金属氢氧化物,如Fe(OH)3、Cu(OH)2等都能溶等都能溶于酸。这是因为于酸。这是因为H+与沉淀解离出来的与沉淀解离出来的OH-不断反应生成弱电不断反应生成弱电解质解质H2O而破坏了原有的沉淀溶解平衡,其反应式可表示为:而破坏了原有的沉淀溶解平衡,其反应式可表示为:难溶性的两性氢氧化物,如难溶性的两性氢氧化物,如Zn(OH)2、Al(OH)3、Sn(OH)2等,不仅易溶于强酸,而且易溶于强碱,以等,不仅易溶于强酸,而且易溶于强碱,以Zn(OH)2为例,其原理如下:为例,其原理如下:现在学习的是第30页,共93页2.发生氧化还原反应而溶解发生氧化还
19、原反应而溶解CuS(s)Cu2+S2-+HNO3S+NO3CuS+8HNO3=Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O3.生成配离子而溶解生成配离子而溶解AgCl(s)+2NH3Ag(NH3)2+Cl-现在学习的是第31页,共93页课外练习:查相关文献数据完成下列转化,课外练习:查相关文献数据完成下列转化,并求出各反应的标准常数并求出各反应的标准常数。现在学习的是第32页,共93页8.3沉淀滴定法沉淀滴定法一、概一、概述述(一一)、沉淀滴定法、沉淀滴定法以沉淀反应为基础的滴定分析方法。以沉淀反应为基础的滴定分析方法。(二二)、沉淀滴定法的反应必须满足的条件:、沉淀滴定法的反应必须满足的条件:(
20、1)、沉淀反应必须迅速定量地进行;、沉淀反应必须迅速定量地进行;(2)、生成沉淀的溶解度必须很小;、生成沉淀的溶解度必须很小;(3)、有简便、准确的指示终点的方法;、有简便、准确的指示终点的方法;(4)、沉淀无显著的吸附现象,不妨碍终点的确定。、沉淀无显著的吸附现象,不妨碍终点的确定。现在学习的是第33页,共93页银量法银量法利用生成难溶利用生成难溶银盐银盐的沉淀滴定法称为银量法。的沉淀滴定法称为银量法。Ag+Cl-=AgCl Ag+SCN-=AgSCN 银量法可以测定银量法可以测定C1-、Br-、I-、SCN-、CN-、Ag+等,还可以测定经过处理而能定量地产生这些离子的有等,还可以测定经过
21、处理而能定量地产生这些离子的有机氯化物。机氯化物。现在学习的是第34页,共93页二、银量法的原理及滴定曲线二、银量法的原理及滴定曲线(一一)、原理原理Ag+X-AgXX-:Cl-、Br-、I-、SCN-、CN-等等(二二)、银量法的滴定曲线、银量法的滴定曲线沉淀滴定法在滴定过程中,溶液中离子浓度沉淀滴定法在滴定过程中,溶液中离子浓度的变化情况与酸碱滴定法相似,可以用滴定曲线的变化情况与酸碱滴定法相似,可以用滴定曲线表示。表示。现在学习的是第35页,共93页(三三)、影影响响沉沉淀淀滴滴定定突突跃的因素(比较)跃的因素(比较)沉淀滴定法的关键沉淀滴定法的关键问题是问题是正确确定终点正确确定终点。
22、现在学习的是第36页,共93页根据所采用的指示剂的不同,根据所采用的指示剂的不同,银量法可分为:银量法可分为:(一一)、莫尔法、莫尔法铬酸钾作指示剂铬酸钾作指示剂(二二)、佛尔哈德法、佛尔哈德法铁铵矾作指示剂铁铵矾作指示剂(三三)、法扬司法、法扬司法吸附指示剂法吸附指示剂法三、指示终点的方法三、指示终点的方法现在学习的是第37页,共93页(一一)、莫尔法、莫尔法 铬酸钾作指示剂铬酸钾作指示剂1.原理原理 指示剂:指示剂:K2CrO4滴定剂:滴定剂:AgNO3标液标液 滴定反应:滴定反应:Ag+Cl-=AgCl(白色)(白色)终点反应:终点反应:2Ag+CrO42-=Ag2CrO4(砖红色)砖红
23、色)在在中性或弱碱性中性或弱碱性溶液中,用硝酸银标准溶液直接滴溶液中,用硝酸银标准溶液直接滴定定Cl-(或或Br-)。出现砖红色的出现砖红色的Ag2CrO4沉淀,指示滴定终点的到达。沉淀,指示滴定终点的到达。现在学习的是第38页,共93页2.滴定条件滴定条件 指示剂用量指示剂用量指示剂铬酸钾用量若过多,则砖红色沉淀过早生成,指示剂铬酸钾用量若过多,则砖红色沉淀过早生成,即终点提前;用量若过少,则终点推迟,都将带来滴即终点提前;用量若过少,则终点推迟,都将带来滴定误差。定误差。根据溶度积原理,在化学计量点时,溶液中根据溶度积原理,在化学计量点时,溶液中Ag+的浓度为:的浓度为:现在学习的是第39
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