现代化学基础沉淀解离平衡和重量分析法学习教案.pptx

《现代化学基础沉淀解离平衡和重量分析法学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代化学基础沉淀解离平衡和重量分析法学习教案.pptx（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、现代化学基础沉淀解离现代化学基础沉淀解离(ji l)平衡和重平衡和重量分析法量分析法第一页，共61页。2023/2/272023/2/272 2 目 录11.1难溶电解质的沉淀解离(ji l)平衡11.2 重量分析法第1页/共61页第二页，共61页。2023/2/273溶解度溶解度溶解度溶解度:25 C,10025 C,100克水中可溶解克水中可溶解克水中可溶解克水中可溶解 （克）（克）（克）（克）ZnCl2 432 ZnCl2 432；PbCl2 0.99 PbCl2 0.99；HgS 1.47x10-25HgS 1.47x10-25 易溶物：易溶物：易溶物：易溶物：1 1 克克克克 微溶物

2、：微溶物：微溶物：微溶物：0.011 0.011 克克克克 难溶物：难溶物：难溶物：难溶物：0.01 KSP(Ag2CrO4)第19页/共61页第二十页，共61页。2023/2/272023/2/272121解：等体积(tj)混合后,浓度为原来的一半。c(Ag+)=210-3molL-1;c(CrO4-2)210-3molL-1Qcc2(Ag+)c(CrO4-2)(2l0-3)22l0-38l0-9KSP(CrO4-2)1.1210-12所以有沉淀析出第20页/共61页第二十一页，共61页。2023/2/272023/2/27222211.1.2 沉淀(chndin)的生成和溶解1.难溶电解质

3、的生成(shn chn)同离子效应：因加入含有相同(xintn)离子的易溶强电解质，而使难溶电解质溶解度降低的效应。定量分析：沉淀完全时溶液中残留离子浓度 106 （mol/dm3）定性分析：沉淀完全时溶液中残留离子浓度 105 （mol/dm3）第21页/共61页第二十二页，共61页。2023/2/272023/2/272323例11-5已知室温下BaSO4在纯水中的溶解度为1.0510-5molL-1，BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度比在纯水中小多少?已知KSP(BaSO4)1.0710-10分析(fnx)：BaSO4(s)Ba2+SO42-平衡时浓度mol.L

4、-1x0.010+x0.010KSP(BaSO4)c（Ba2+）c（SO42-)x0.010 1.0710-10 x？第22页/共61页第二十三页，共61页。2023/2/272023/2/272424解：设BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度为xmolL-1，则溶解平衡(pnghng)时：BaSO4(s)Ba2+SO42-平衡(pnghng)时浓度mol.L-1x0.010+xKSP(BaSO4)c（Ba2+）c（SO42-)x(0.010+x)1.0710-10因为溶解度x很小，所以 0.010+x0.010 0.010 x=1.0710-10 所以 x=1.071

5、0-8(molL-1)计算结果与BaSO4在纯水中的溶解度相比较(bjio)，溶解度为原来的1.0710-8/1.0510-5,即约为0.0010倍。第23页/共61页第二十四页，共61页。2023/2/272023/2/2725252.难溶沉淀(chndin)的溶解 利用酸碱反应(fnyng)使沉淀溶解 利用配位反应(fnyng)使沉淀溶解 利用氧化还原反应(fnyng)使沉淀溶解第24页/共61页第二十五页，共61页。2023/2/272023/2/272626 利用(lyng)酸碱反应第25页/共61页第二十六页，共61页。2023/2/272023/2/272727第26页/共61页第

6、二十七页，共61页。2023/2/272023/2/272828 难溶的金属氢氧化物，如Mg(OH)2、Mn(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等都能溶于酸,M(OH)n+nH+Mn+nH2O 室温时，Kw=10-14，而一般(ybn)MOH的KSP大于10-14（即Kw），M(OH)2 的KSP大于10-28(即Kw2),M(OH)3的KSP大于10-42（即Kw3），所以反应平衡常数都大于1,表明金属氢氧化物一般(ybn)都能溶于强酸。第27页/共61页第二十八页，共61页。2023/2/272023/2/272929 利用(lyng)配位反应 利用氧化还原(hun yun)反应例如

7、(lr)AgCl不溶于酸，但可溶于NH3溶液。AgCl(s)Ag+Cl-Ag+2NH3 Ag（NH3）2+使QcKSP，则固体AgCl开始溶解。第28页/共61页第二十九页，共61页。2023/2/272023/2/273030Cl-Ag+I-AgIAgClAg+Ag+11.1.3 分步沉淀(chndin)和沉淀(chndin)次序溶液中同时存在着几种离子。当加入某种沉淀(chndin)剂时，沉淀(chndin)是按照一定的先后次序进行，这种先后沉淀(chndin)的现象，称为分步沉淀(chndin)第29页/共61页第三十页，共61页。2023/2/272023/2/273131Ag+0.1

8、00mol.dm-30.0010mol.dm-3AgCl那种离子(lz)先沉淀？例11-6第二种离子(lz)沉淀时，第一种离子(lz)的浓度是多少？第30页/共61页第三十一页，共61页。2023/2/272023/2/273232CrO42-离子沉淀时，Cl-离子的浓度(nngd)是多少？当CrO42-离子开始(kish)沉淀时，Cl-离子已经沉淀完全。第31页/共61页第三十二页，共61页。2023/2/272023/2/273333分析：使Fe3+定量(dngling)沉淀完全及Co2+不生成沉淀时的pH值 Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3 OH-(aq)Qc=c(Fe3+)c3

9、(OH-)KSPFe(OH)3 Co(OH)2(s)Co2+2OH-Qc=c(Co2+)c2(OH-)KSPCo(OH)2 例11-7 在1.0mol.L-1Co2+溶液中，含有少量Fe3+杂质（Fe3+浓度小于110-6molL-1）。问应如何控制(kngzh)pH值，才能达到除去Fe3+杂质的目的?KSPCo(OH)2=1.09lO-15，KSPFe(OH)3=2.6410-39第32页/共61页第三十三页，共61页。2023/2/272023/2/273434解：使Fe3+定量沉淀(chndin)完全时的pH值：Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3 OH-(aq)Qc=c(Fe3+)

10、c3(OH-)KSPFe(OH)3 pH14-(-log1.3810-11)3.14 使Co2+不生成(shn chn)Co(OH)2沉淀的pH值：Co(OH)2(s)Co2+2OH-mol L-1pH=14-(-log3.310-8)6.51Qc=c(Co2+)c2(OH-)KSPCo(OH)2第33页/共61页第三十四页，共61页。2023/2/272023/2/273535可见Co(OH)2开始(kish)沉淀时的 pH值为6.51,而Fe(OH)3定量沉淀完全时(Fe3+浓度小于10-6molL-1)的pH值为3.14。所以控制溶液的 pH在3.146.51之间可除去Fe3+而不会引起

11、Co(OH)2沉淀，这样就可以达到分离Fe3+和Co2+的目的。第34页/共61页第三十五页，共61页。2023/2/272023/2/273636例11-8 某溶液中Zn2+和Mn2+的浓度都为0.10molL-1,向溶液中通入H2S气体,使溶液中的H2S始终处于饱和状态,溶液pH应控制(kngzh)在什么范围可以使这两种离子完全分离?分析：使Zn2+和Mn2+中一种以沉淀析出，另一种仍是离子形式，则可达到两种离子的完全分离。根据KSP(ZnS)和KSP(MnS)的大小可判断哪种离子比较容易生成沉淀，先析出。再通过KSP 计算c(S2-)，进一步通过酸度常数Ka计算 c(H+)。控制溶液的p

12、H值，也可以(ky)使不同的金属硫化物在适当的条件下分步沉淀出来。第35页/共61页第三十六页，共61页。2023/2/272023/2/273737解:根据KSP(ZnS)=2.9310-25 KSP(MnS)=4.6510-14可知,ZnS比较容易生成沉淀，先析出(xch)。先计算Zn2+沉淀完全时，即c(Zn2+)1.010-6 molL-1时的c(S2-)和 c(H+)。在饱和H2S溶液中（H2S的浓度为0.1molL-1）S2-和H+浓度的关系是：Ka,1=c(H+)c(HS-)/c(H2S)Ka,2=c(H+)c(S2-)/c(HS-)c2(H+)c(S2-)=Ka,1 Ka,2

13、c(H2S)=9.1 10-8 1.1 10-12 0.1=1.0 10-20第36页/共61页第三十七页，共61页。2023/2/272023/2/273838 pH=0.73然后计算(j sun)Mn2+开始沉淀时的pH pH=3.82说明：pH在0.73-3.82之间,可使ZnS沉淀(chndin)完全,而 Mn2+不沉淀(chndin),从而实现Zn2+和Mn2+的分离。第37页/共61页第三十八页，共61页。2023/2/272023/2/27393911.1.4 沉淀(chndin)的转化第38页/共61页第三十九页，共61页。2023/2/2740例11-9 1L 0.1molL

14、-1的Na2CO3可使多少(dusho)克CaSO4 转化成CaCO3?第39页/共61页第四十页，共61页。2023/2/272023/2/274141解:设平衡时c(SO42-)=x molL-1 沉淀的转化(zhunhu)反应为：CaSO4(s)+CO3 2-CaCO3(s)+SO42-平衡时浓度/molL-1 0.1-x x解得 x=0.10故转化(zhunhu)掉的CaSO4的质量为:136.141 0.10=13.6(g)第40页/共61页第四十一页，共61页。2023/2/272023/2/27424211.2 11.2 重量重量重量重量(zhngling)(zhngling)分

15、析法分析法分析法分析法 11.2.1 沉淀重量(zhngling)法的分析过程 重量(zhngling)分析法(gravimetric method):根据生成物的重量(zhngling)来确定被测组分含量的方法。沉淀重量(zhngling)法 重量(zhngling)分析法 气化法 电解法 第41页/共61页第四十二页，共61页。2023/2/272023/2/274343沉淀重量法的一般分析步骤:(1)称样；(2)样品(yngpn)溶解，配成稀溶液；(3)加入适当的沉淀剂，使被测组分沉淀析出（所 得沉淀称为沉淀形式）；(4)沉淀过滤、洗涤；(5)烘干或灼烧之后，转化成称量形式，然后称量；(

16、6)计算被测组分的含量。第42页/共61页第四十三页，共61页。2023/2/272023/2/274444沉淀形式(xngsh)与称量形式(xngsh)可能相同，也可能不同。过滤、洗涤 800灼烧SO42-+BaCl2 BaSO4 BaSO4 沉淀形式(xngsh)称量形式(xngsh)过滤、洗涤 800灼烧Al3+3NH3H2OAl(OH)3 Al2O3试液 沉淀形式(xngsh)称量形式(xngsh)第43页/共61页第四十四页，共61页。2023/2/272023/2/2745451 1 对沉淀对沉淀对沉淀对沉淀(chndin)(chndin)形式的要求：形式的要求：形式的要求：形式的

17、要求：沉淀的溶解度要小;沉淀形式要便于过滤和洗涤；沉淀力求(lqi)纯净，避免混杂沉淀剂或其 他杂质；沉淀应容易全部转化为合适的称量形式。第44页/共61页第四十五页，共61页。2023/2/272023/2/2746462 2 对称量形式对称量形式对称量形式对称量形式(xngsh)(xngsh)的要求：的要求：的要求：的要求：称量(chn lin)形式必须有确定的化学组成;称量(chn lin)形式必须稳定，不受空气中水分、二氧 化碳和氧气等的影响；称量(chn lin)形式的相对分子质量要大。第45页/共61页第四十六页，共61页。2023/2/272023/2/27474711.2.2

18、11.2.2 沉淀的形成沉淀的形成沉淀的形成沉淀的形成(xngchng)(xngchng)和沉淀的纯度和沉淀的纯度和沉淀的纯度和沉淀的纯度 1.沉淀(chndin)的形成 晶形沉淀(chndin)，如BaSO4（颗粒直径0.1-1m）沉淀(chndin)无定形沉淀(chndin)，如Fe2O3xH2O（颗粒直径仅 为0.02m）凝乳状沉淀(chndin)颗粒直径介于晶形沉淀(chndin)和无定形沉淀(chndin)之间 成核 长大 晶形沉淀构晶离子(lz)晶核 沉淀微粒 无定形沉淀第46页/共61页第四十七页，共61页。2023/2/272023/2/2748482.2.沉淀沉淀沉淀沉淀(c

19、hndin)(chndin)的纯度的纯度的纯度的纯度 杂质主要由共沉淀、后沉淀等形式混入。共沉淀(coprecipitation)：在进行沉淀反应时，某些可溶性杂质随同(sutng)生成的沉淀一起析出的现象。BaCl2 BaSO4H2SO4 Fe3+与Ba2+发生了共沉淀 FeCl3 Fe2(SO4)3第47页/共61页第四十八页，共61页。2023/2/272023/2/274949发生共沉淀现象发生共沉淀现象发生共沉淀现象发生共沉淀现象(xinxing)(xinxing)的原因：的原因：的原因：的原因：共沉淀 表面吸附引起(ynq)的共沉淀 吸留引起(ynq)的共沉淀 生成混晶引起(ynq

20、)的共沉淀 第48页/共61页第四十九页，共61页。2023/2/272023/2/275050表面表面表面表面(biomin)(biomin)吸附引起的共沉淀吸附引起的共沉淀吸附引起的共沉淀吸附引起的共沉淀 例如，用过量的BaCl2溶液加到含有(hn yu)Fe(NO3)3的Na2SO4溶液中。得到BaSO4沉淀，Ba2+是组成沉淀晶格的离子，将优先被吸附。反离子有NO3-和C1-，因Ba(NO3)2比BaCl2溶解度小，所以优先吸附NO3-。故BaSO4沉淀表面吸附了杂质Ba(NO3)2。第49页/共61页第五十页，共61页。2023/2/272023/2/275151沉淀对杂质离子的吸附

21、沉淀对杂质离子的吸附沉淀对杂质离子的吸附沉淀对杂质离子的吸附(xf)(xf)具有选择性具有选择性具有选择性具有选择性 （1）作为反离子，如果各种离子的浓度相同，则优先吸附(xf)那些与构晶离子形成溶解度最小或离解度最小的化合物的离子；（2）离子的价数越高，浓度越大，越易被吸附(xf)。表面吸附是胶状沉淀沾污的主要原因，由于发生在沉淀的表面，所以洗涤沉淀是减少吸附杂质的有效方法。吸附作用是放热过程(guchng)，溶液的温度升高，也可以减少杂质的吸附。第50页/共61页第五十一页，共61页。2023/2/272023/2/275252吸留引起吸留引起吸留引起吸留引起(ynq)(ynq)的共沉淀的

22、共沉淀的共沉淀的共沉淀 在沉淀过程中，如果沉淀生长太快，表面吸附的杂质还来不及离开沉淀表面就被随后生成(shn chn)的沉淀所覆盖，使杂质或母液被包藏在沉淀内部。这种因为吸附而留在沉淀内部的共沉淀现象称作吸留 包藏在晶体内部的杂质不能用洗涤方法除去，应通过沉淀的陈化的方法予以减少。第51页/共61页第五十二页，共61页。2023/2/272023/2/275353生成生成生成生成(shn chn)(shn chn)混晶引起的共沉淀混晶引起的共沉淀混晶引起的共沉淀混晶引起的共沉淀 每种晶形沉淀都具有一定的晶体结构，如果溶液中杂质离子(lz)与沉淀的构晶离子(lz)半径相近、晶体结构相似时，则它

23、们能形成混晶体。例如：用SO42-沉淀Ba2+时，溶液中有Pb2+。SO42-+Ba2+BaSO4 (Pb2+)(Pb2+)故Pb2+将进入BaSO4的晶格而成为混晶析出，使BaSO4沉淀带有Pb2+杂质。减少或消除混晶生成的最好方法是将杂质事先分离除去。第52页/共61页第五十三页，共61页。2023/2/272023/2/275454后沉淀后沉淀后沉淀后沉淀(chndin)(postprecipitation)(chndin)(postprecipitation)指一种本来难于析出沉淀的物质，或是形成过饱和溶液而不单独沉淀的物质，在另一种组分沉淀之后，它随后(suhu)也沉淀下来了。例如，

24、在Mg2+存在下沉淀CaC2O4时，镁由于形成草酸盐过饱和溶液而不沉淀。如果把草酸钙沉淀立即过滤，只发现有少量镁的表面吸附，若把含有镁的母液与草酸钙沉淀长时间共热，则草酸镁的后沉淀量会显著增多。后沉淀引入的杂质沾污量比共沉淀要多，而且随着沉淀放置时间的延长而增多(zn du)，避免或减少后沉淀的主要办法是缩短沉淀和母液的共置时间。第53页/共61页第五十四页，共61页。2023/2/272023/2/27555511.2.3 11.2.3 沉淀沉淀沉淀沉淀(chndin)(chndin)条件的选择条件的选择条件的选择条件的选择 1、晶形沉淀(chndin)的沉淀(chndin)条件 稀溶液 热

25、溶液 慢慢加入沉淀(chndin)剂 搅拌 陈化 第54页/共61页第五十五页，共61页。2023/2/272023/2/2756562无定形沉淀(chndin)的沉淀(chndin)条件 浓溶液 热溶液 加入沉淀(chndin)剂的速度不必太慢 加电解质 不必陈化 第55页/共61页第五十六页，共61页。2023/2/272023/2/27575711.2.4 11.2.4 沉淀沉淀沉淀沉淀(chndin)(chndin)重量法的计算重量法的计算重量法的计算重量法的计算例如:测定钡时得到BaSO4沉淀0.5051g，可以利 用下列(xili)比例式求得Ba2+离子的重量。过滤、洗涤 800灼

26、烧SO42-+Ba2+BaSO4 BaSO4 137.4 233.4 xg 0.5051g 第56页/共61页第五十七页，共61页。2023/2/272023/2/275858换算换算换算换算(hun sun)(hun sun)（化学）因数：（化学）因数：（化学）因数：（化学）因数：例如，将Fe2O3换算成Fe3O4。换算因数(ynsh)=它是换算形式的相对分子质量与已知形式相对分子质量之比。表示换算因数(ynsh)时，分子或分母必须乘上适当的系数，以使分子、分母中主要元素的原子数相等。第57页/共61页第五十八页，共61页。2023/2/272023/2/275959例11-10欲测定不纯明

27、矾KAl(SO4)212H2O中的Al的含量，并以Al2O3为称量(chnlin)形式，需称明矾多少克？解：Al(OH)3是胶状沉淀，以生成(shn chn)0.1g Al2O3 为宜。明矾质量为：若明矾的纯度约为90%，则称样量应为0.990%1g。第58页/共61页第五十九页，共61页。2023/2/272023/2/276060中心是中心是 Ksp Ksp1.Ksp1.Ksp的定义，特点的定义，特点(tdin)(tdin)2.Ksp2.Ksp的计算（溶解度等）的计算（溶解度等）3.Ksp3.Ksp的应用的应用 1)1)计算溶解度计算溶解度 S S 2)2)计算沉淀的完全度计算沉淀的完全度 3)3)判断沉淀反应的判断沉淀反应的pHpH值范围值范围（结合（结合KaKa）4)4)判断沉淀转化反应的自发性判断沉淀转化反应的自发性 5)5)判断分步沉淀的可能性判断分步沉淀的可能性第59页/共61页第六十页，共61页。2023/2/272023/2/276161思考题思考题思考题思考题作业作业作业作业(zuy)(zuy)：P317P317页页页页 1 1、2 2、5 5、9 9、1010第60页/共61页第六十一页，共61页。