大学化学——溶液与离子平衡.pptx

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1、这就是一个沉淀生成的过程：这就是一个沉淀生成的过程：其反应为：其反应为：Pb(NO3)2+2KI PbI2(s)+2KNO3PbI2(s)在溶液中立即建立多相离子平衡。在溶液中立即建立多相离子平衡。K s(PbI2)=b(Pb2+)b2(I)(b )3yyyy第1页/共45页KS 表达式也不同：表达式也不同：yy难溶强电解质的构型不同，难溶强电解质的构型不同，Ks(CuI)=b(Cu+)b(I)(b )2yyyyKs(PbI2)=b(Pb2+)b2(I)(b )3yyyyKs Ca3(PO4)2=b3(Ca2+)b2(PO43)(b )5yyyy对对A2B（AB2）型：）型：KS S =4S

2、3(b)-3 3yyyy对对AB型：型：KS S =S 2(b)-2-2yyyy 对对A3B型：型：KS S =27S4(b)-4-4yyyy第2页/共45页a.a.一般一般相同类型相同类型的难溶电解质其的难溶电解质其Ks 愈大，愈大，则溶解度则溶解度S 也愈大；也愈大；Ks 愈小，则溶解度愈小，则溶解度 S 也愈小也愈小yyyyb.b.但对于但对于不同类型不同类型的难溶电解质（如的难溶电解质（如Ag2CrO4和和AgCl），不能根据溶度积比较），不能根据溶度积比较溶解度大小，溶解度大小，必须通过计算才可判断溶解必须通过计算才可判断溶解度的大小度的大小第3页/共45页因此可以从热力学计算因此可

3、以从热力学计算 KSyy按按Gm(T)=-RTlnK ，其，其K 即即KS。yyyyyy因此可以从热力学计算因此可以从热力学计算 KSyy多相离子平衡多相离子平衡 例题例题:根据热力学原理计算根据热力学原理计算AgCl的溶度积。的溶度积。fGm,B/kJ.mol-1 -109.789 77.107 -131.228yyrGm=55.67 kJ.mol-1yy=-22.458 lnK =yyyy=1.7610-10解：解：yyKyyKS=Ag+Cl-AgCl(s)第4页/共45页二二、溶度积规则溶度积规则对于任一沉淀对于任一沉淀 溶解反应：溶解反应：AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq

4、)其其离子积离子积B为为：B(bB/bq q)VB=bm(An+)/b q bn(Bm-)/b q 根据前面所学的知识可以得到下式：根据前面所学的知识可以得到下式：rGm=RT(lnB(bB/bq q)VB -lnKsq q)第5页/共45页B B(b bB B/b b)BB=KS 溶液饱和，溶液饱和，无沉淀；无沉淀；yyyyB B(b bB B/b b )BB KS 溶液过饱和，溶液过饱和，有沉淀析出。有沉淀析出。yyyy 以此三条判断沉淀的生成和溶解，以此三条判断沉淀的生成和溶解，称称溶度积规则溶度积规则。根据离子积和溶度积的关系确定溶液中的情况：根据离子积和溶度积的关系确定溶液中的情况：

5、第6页/共45页例1 某溶液含有FeCl2和CuCl2的浓度为0.10molkg-1，不断通入H2S，是否有FeS沉淀生成？Ksyy(CuS)=6.010-36,Ksyy(FeS)=6.010-18解Cu2+H2S =CuS +2H+由于Ksy(CuS)Ksy(FeS)，则在Fe2+沉淀前，Cu2+已沉淀完全.b(H+)0.2 molkg-1第7页/共45页根据溶度积规则根据溶度积规则：因此溶液中不会有FeS沉淀生成2.2.已知室温下各盐的溶解度已知室温下各盐的溶解度,求各盐的溶度积常数求各盐的溶度积常数 Kspyy(1)AgCl:1.9210-3 gdm-3(2)Pb(IO3)2:3.110

6、-5 moldm-3第8页/共45页三三.沉淀的溶解沉淀的溶解 使使沉沉淀淀溶溶解解的的条条件件是是溶溶液液中中的的B KSyyyy例题：求求25时时Mg(OH)2在水中在水中的溶解度的溶解度和在和在0.5mol.kg-1氨水中的溶解度。氨水中的溶解度。解解:在水中在水中KSMg(OH)2=b(Mg2+).b(OH-)2.(b)-3yyyy1.210-11=4S 3(b )-3yy第13页/共45页SMg(OH)2=1.410-4 mol.kg-1在氨水中在氨水中b(OH-)=0.003mol.kg-1b(OH-)/byyyyyySMg(OH)2=b(Mg2+)=4.010-9 mol.kg-

7、1=KS/(0.003mol.kg-1/b)2byyyyyy=1.210-11/0.0032byy=KS/b(OH-)/b 2 b yyy y yy 第14页/共45页五、沉淀的转化五、沉淀的转化3CaCO3（S）+2PO43-Ca3(PO4)2（S）+3CO32-K =KS(CaCO3)3/KSCa3(PO4)2yyyK =3.35105y？一种沉淀可以转化为溶解度更小的另一种沉淀可以转化为溶解度更小的另一种沉淀。一种沉淀。转化规律转化规律第15页/共45页六、分步沉淀和沉淀分离六、分步沉淀和沉淀分离 溶液中同时含有几种可被沉淀的离子溶液中同时含有几种可被沉淀的离子时，时，如：在含有在含有0

8、.010.01mol.kg-1-1Cl-和和0.010.01mol.kg-1-1沉淀的顺序是可以计算的。沉淀的顺序是可以计算的。后顺序后顺序.这种先后沉淀的现象叫这种先后沉淀的现象叫分步沉淀分步沉淀。加入沉淀剂加入沉淀剂,各种沉淀的生成会有先各种沉淀的生成会有先AgI谁先沉淀？谁先沉淀？I-的溶液中的溶液中,逐滴加入逐滴加入AgNO3溶液，溶液，AgCl和和第16页/共45页b2(Ag+)/b=1.7710-10/0.01=1.7710-8yy解：混合溶液中，混合溶液中，AgI 和和AgCl 沉淀时，沉淀时，各需各需Ag+多少？多少？b1(Ag+)/b =8.5110-17/0.01=8.51

9、10-15yy由于由于 b1(Ag+)b2(Ag+)可知可知,AgI(淡黄淡黄)先于先于AgCl(白白)沉淀。沉淀。第17页/共45页又问：当当AgCl开始沉淀时，溶液中开始沉淀时，溶液中b(I-)=)=？即：即：b(I-)=4.8110-9mol.kg-1b(I-)/b =8.5110-17/1.7710-8 yy 若离子浓度小于若离子浓度小于1.0101.010-5molkg-1则可认则可认为这种离子已沉淀完全了。为这种离子已沉淀完全了。这就是对物质进行这就是对物质进行沉淀分离的原理沉淀分离的原理。所以所以,此时此时AgI已已沉淀完全沉淀完全了。了。b2(Ag+)/b=1.7710-10/

10、0.01=1.7710-8yy第18页/共45页解：Fe(OH)3 和 Mg(OH)2 的沉淀-溶解平衡及溶度积常数分别为：例：若溶液中 Fe3+和 Mg2+浓度都是 0.10 molL-1，如何控制溶液 pH 使 Fe3+定量形成氢氧化物沉淀，而与 Mg2+加以分离？第19页/共45页如果不考虑因加入试剂而造成溶液体积的改变，如果不考虑因加入试剂而造成溶液体积的改变，根据溶度积规则，根据溶度积规则，FeFe3+3+沉淀完全时：沉淀完全时：Mg2+不生成沉淀时：不生成沉淀时：控制控制 pH 在在 2.818.85 之间之间,Fe3+生成生成Fe(OH)3沉淀，沉淀，可与可与 Mg2+分离分离。

11、第20页/共45页在下列溶液不断通入在下列溶液不断通入H2S：(1)0.1molkg-1的的CuSO4溶液溶液；(2)0.1molkg-1的的CuSO4溶液与溶液与0.1molkg-1HCl溶溶 液的混合溶液。计算此二溶液中最后剩余的液的混合溶液。计算此二溶液中最后剩余的 b(Cu2+)各是多少？各是多少？Ks(CuS)=6.010-36解0.10 molkg-1 Cu2+完全沉淀完全沉淀,生成的生成的 H+浓浓度为度为 0.2 molkg-1,Cu2+H2S=CuS+2H+同时同时,溶液中存在下列平衡溶液中存在下列平衡,H+SO42-=HSO4-0.20 x 0.10 x x解得解得x=0.

12、09x=0.09则b(H+)=0.20-0.09=0.11molkg-1设消耗设消耗H+浓度浓度为x molkg-1yy在下列溶液不断通入在下列溶液不断通入H2S：(1)0.1molkg-1的的CuSO4溶液溶液；(2)0.1molkg-1的的CuSO4溶液与溶液与0.1molkg-1HCl溶溶 液的混合溶液。计算此二溶液中最后剩余的液的混合溶液。计算此二溶液中最后剩余的 b(Cu2+)各是多少？各是多少？Ks(CuS)=6.010-36yy在下列溶液不断通入在下列溶液不断通入H2S：(1)0.1molkg-1的的CuSO4溶液溶液；(2)0.1molkg-1的的CuSO4溶液与溶液与0.1m

13、olkg-1HCl溶溶 液的混合溶液。计算此二溶液中最后剩余的液的混合溶液。计算此二溶液中最后剩余的 b(Cu2+)各是多少？各是多少？Ks(CuS)=6.010-36yy第21页/共45页由即可求得饱和 H2S 浓度为0.1molkg-1b(S2-)=7.610-21molkg-1那么，溶液中最后剩余的b(Cu2+)为：(2)铜离子完全沉淀后，混合液中氢离子浓度为：b(H+)=1.0+0.2=1.2 molkg-1第22页/共45页H+SO42-=HSO4-1.20 x 0.10 x x设溶液中下列平衡消耗H+浓度为x molkg-1解得x=0.10,则b(H+)=1.20-0.10=1.1

14、0molkg-1b(S2-)=7.610-23 molkg-1第23页/共45页CuSO4+2NH3H2OCu(OH)2(s)+(NH4)2SO4Cu(NH3)42+2OHCu(OH)2+4NH3这是因为溶液中发生了下述过程：这是因为溶液中发生了下述过程：浅蓝色浅蓝色深蓝色深蓝色生成的可溶性深蓝色物质是配离子。生成的可溶性深蓝色物质是配离子。配 位 平 衡第24页/共45页1.1.组成组成:Cu(NH3)42+SO42-配离子电荷配离子电荷配位数配位数配位体配位体中心离子（形成体）中心离子（形成体）内内 界界外界外界内界即内界即配离子配离子；内、外界合称；内、外界合称配合物配合物。一、配合物的

15、概念一、配合物的概念配合物定义：配合物定义：由一个简单正离子由一个简单正离子(以配位键以配位键)和几个中性分子或负离子结合形成的复杂和几个中性分子或负离子结合形成的复杂离子叫配位离子离子叫配位离子,含配离子的化合物叫配位含配离子的化合物叫配位化合物。化合物。第25页/共45页配阳离子配阳离子：Ag(NH3)2+相当于盐中正离子；相当于盐中正离子；配离子配离子又分：又分：中性配合物：中性配合物：Fe(CO)5。配阴离子：配阴离子：Fe(CN)63-相当于盐中负离子；相当于盐中负离子；配位体：配位体：与中心离子与中心离子(以配位键以配位键)结合的离结合的离 子或分子。子或分子。配位原子：配位原子：

16、配位体中向中心离子提供电子配位体中向中心离子提供电子对的原子，如：对的原子，如：第26页/共45页 Cu(NH3)42+中中Cu2+NH3,记为记为:NH3 单齿配体：单齿配体：F-，OH-双齿配体：双齿配体：NH2-(CH)2-H2N (en)多齿配体：多齿配体：如如 EDTA EDTA有有6个配位原子，个配位原子，的具有五个五元环的的具有五个五元环的螯合物螯合物。可以与金属离子形成很稳定可以与金属离子形成很稳定第27页/共45页EDTA-Ca（CaY），其结构如图：，其结构如图：其他螯合物的例子，如血红素中的：其他螯合物的例子，如血红素中的：第28页/共45页血红蛋白活性中心血红蛋白活性中

17、心血红细胞血红细胞亚铁血红素亚铁血红素第29页/共45页配位数与配位体数配位数与配位体数对于单齿配体形成的配合物，对于单齿配体形成的配合物，中心原子的配位数中心原子的配位数=配体数；配体数；对于多齿配体形成的配合物，对于多齿配体形成的配合物，中心原子的配位数中心原子的配位数=配体数配体数一个配体一个配体 中的配位原子数中的配位原子数。Cu(NH3)42+Cu(en)22+第30页/共45页2.配离子的命名：配离子的命名：1.1.俗名法俗名法(习惯命名习惯命名)银氨配离子银氨配离子水合铜离子水合铜离子 K3Fe(CN)6:铁氰化钾（赤血盐）铁氰化钾（赤血盐）K4Fe(CN)6:亚铁氰化钾（黄血盐

18、）亚铁氰化钾（黄血盐）Cu(HO)42+Ag(NH3)2+系统命名法（国际命名法）系统命名法（国际命名法）配位体数配体合中心离子（氧化数）配位体数配体合中心离子（氧化数）如：四氨如：四氨 合铜（合铜（IIII）第31页/共45页即：即：Cu(NH3)42+配体命名顺序：配体命名顺序：先无机后有机；先无机后有机；先阴离子后中性分子；先阴离子后中性分子；若配体均为阴离子或中性分子时，若配体均为阴离子或中性分子时，按配位原子元素符号的英文字母顺序排列。按配位原子元素符号的英文字母顺序排列。不同配体之间用中圆点不同配体之间用中圆点“”分开，分开，复杂配体要加括号，避免混淆。复杂配体要加括号，避免混淆。

19、第32页/共45页而配合物，是：而配合物，是：Cu(NH3)4SO4 读为读为:硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()()二、配 位 平 衡 配合物的解离如同强电解质：配合物的解离如同强电解质：Cu(NH3)4SO4Cu(NH3)42+SO42-Co(NH3)5H2OCl3读为读为:三氯化五氨三氯化五氨一水一水合钴合钴()第33页/共45页Cu2+4NH3Cu(NH3)42+配离子的解离配离子的解离如同弱电解质：如同弱电解质：K (不稳不稳,Cu(NH3)42+)yyyyyyyy(稳，稳，Cu(NH3)42+)yyKyyyyyy称配离子的称配离子的稳定常数稳定常数，表示配离子的稳定性。表示配离子的稳定性

20、。K(稳稳)yy第34页/共45页解:因为等体积混合因为等体积混合,所以初始浓度各为其所以初始浓度各为其Ag(NH3)2+Ag+2NH3初始浓度初始浓度/mol.kg-1 0.1 0.5 0浓度变化浓度变化/mol.kg-1 -(0.1-x)-2(0.1-x)0.1-x平衡浓度平衡浓度/mol.kg-1 x 0.3+2x 0.1-x例题：在在50g0.2mol.kg-1AgNO3溶液中加溶液中加入等体积的入等体积的1.0mol.kg-1的氨水的氨水.计算平衡时计算平衡时溶液中溶液中Ag+的浓度。的浓度。半。建立如下关系：半。建立如下关系：第35页/共45页答:平衡时平衡时:b(Ag+)=9.9

21、110-8molkg-1 x=9.9110-8K (稳稳)=(0.1-x)/x(0.3+2x)2 yyK (稳稳)=0.1/0.32x=107.05 yy近似处理后得近似处理后得:第36页/共45页三、配位平衡的移动 配位平衡也是一种相对的、有条件的配位平衡也是一种相对的、有条件的动态平衡。改变平衡系统的条件，则平衡动态平衡。改变平衡系统的条件，则平衡就会发生移动。就会发生移动。下面主要讨论下面主要讨论溶液的酸度溶液的酸度、沉淀反应沉淀反应、其他配位反应其他配位反应及及氧化还原反应氧化还原反应等对配位平等对配位平衡的影响。衡的影响。第37页/共45页Cu(NH3)42+2OH-Cu(OH)2+

22、4NH3深蓝色溶液深蓝色溶液浅蓝色沉淀浅蓝色沉淀此现象称此现象称溶解效应溶解效应。Cu(NH3)42+Cu2+4NH3+4H+4NH4+深蓝色 天蓝色 过量的酸又可以使这个过量的酸又可以使这个配离子解离，称配离子解离，称酸效应酸效应：1、溶液的酸度影响第38页/共45页2、沉淀反应的影响沉淀反应的影响Ag(NH3)2+2NH3 +Ag+Br-AgBr平衡移动方向平衡移动方向Ag(NH3)2+Br-2NH3 +AgBr第39页/共45页Ag(NH3)2+Br-2NH3 +AgBr第40页/共45页3.氧化还原反应的影响氧化还原反应的影响 2FeF63-12F-+2Fe3+Sn2+2Fe2+Sn4

23、+平衡移动方向平衡移动方向 实际上是氧实际上是氧化还原平衡与配位平衡之间的转化化还原平衡与配位平衡之间的转化，也是还原（或氧化）剂与配体争夺金属离子的反应也是还原（或氧化）剂与配体争夺金属离子的反应，最终平衡向强者方向移动，最终平衡向强者方向移动。第41页/共45页Ag(NH3)2+2NH3 +Ag+2CN-Ag(CN)2-平衡移动方向平衡移动方向Ag(NH3)2+2CN-2NH3 +Ag(CN)2-4、其他配位平衡的影响第42页/共45页例题：求在求在6.06.0mol.kg-1-1氨水中可溶解多少氨水中可溶解多少 AgCl?解:多相离子平衡多相离子平衡:=1.7710-101.1107K

24、=KS (AgCl)K (稳稳,Ag(NH3)2+)yyyyyyAg(NH3)2+Cl-AgCl（S）+2NH3平衡浓度平衡浓度/mol.kg-1-1(-x)(-x)6.0-2x x x x x =x=x2 2/(6.0-2x)2=1.9510-3x=0.243第43页/共45页m=0.243mol.kg-1143.35g.mol-11kg=34.83g答:1.0kg 6mol.kg-1氨水可溶解氨水可溶解34.83g。作业：作业：46，48，49，51，53。例1 a.某溶液含有FeCl2和CuCl2的浓度为0.10molkg-1，不断通入H2S，是否有FeS沉淀生成?b.某溶液含有FeCl2的浓度为0.10molkg-1，不断通入H2S，是否有FeS沉淀生成？第44页/共45页感谢您的观看。第45页/共45页