沉淀-溶解平衡精选PPT.ppt
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1、关于沉淀关于沉淀-溶解平衡溶解平衡第1页,讲稿共55张,创作于星期二 5.1 沉淀沉淀溶解平衡及其影响因素溶解平衡及其影响因素溶解速率溶解速率=沉淀速率沉淀速率 BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)溶解溶解沉淀沉淀多相离子平衡多相离子平衡动态平衡,动态平衡,饱和溶液饱和溶液第2页,讲稿共55张,创作于星期二5.1.1 溶度积与溶解度溶度积与溶解度BaCO3(s)1.溶度积与活度积溶度积与活度积Ba2+(aq)+CO32-(aq)MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)Ksp 标准溶度积常数标准溶度积常数(简称(简称溶度积溶度积)第3页,讲稿共55张,创作于星期二在一定温
2、度的难溶电解质饱和溶液中,各离子在一定温度的难溶电解质饱和溶液中,各离子平衡浓度幂的乘积是一个常数,即平衡浓度幂的乘积是一个常数,即溶度积常数溶度积常数。溶度积常数与难溶电解质的本性和温度有关,溶度积常数与难溶电解质的本性和温度有关,其大小用来衡量难溶电解质生成或溶解能力的其大小用来衡量难溶电解质生成或溶解能力的强弱。强弱。Ksp 表达式不仅适用于表达式不仅适用于难溶难溶强强电解质电解质的多相离的多相离子平衡,同样适用于子平衡,同样适用于难溶难溶弱弱电解质电解质的多相离子平的多相离子平衡。衡。!注意:注意:rGm =-RTlnKsp 第4页,讲稿共55张,创作于星期二对于不太难溶的电解质,用对
3、于不太难溶的电解质,用活度积常数活度积常数Kap。对于对于离子浓度很小离子浓度很小的的难溶难溶电解质饱和溶液,可电解质饱和溶液,可用用浓度代替活度浓度代替活度。CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42-(aq)CaSO4(aq)K1 K2 CaSO4(aq)第5页,讲稿共55张,创作于星期二S 单位单位molL-12.溶解度与溶度积的关系溶解度与溶度积的关系 MA型型难溶物质难溶物质Ksp =M+A-=S2 MA2型或型或M2A型型难溶物质难溶物质 Ksp=M2+A-2 或或 Ksp=M+2A2-溶解度溶解度S=S0+M+M+=A-S0称为固有溶解度或分子溶解度,强电解质可称为固有溶解度或分
4、子溶解度,强电解质可忽略。忽略。Ksp =S(2S)2=4S3第6页,讲稿共55张,创作于星期二 S=Ba2+=SO42-=1.0410-5 molL-1 S=2.4310-3 gL-1解解:【例例1】25,已知,已知BaSO4在在纯水纯水中的溶解度中的溶解度 S=2.4310-3 gL-1,求,求 Ksp(BaSO4)。)。=(1.0410-5)2第7页,讲稿共55张,创作于星期二【例例2】室温下,室温下,250mL 纯水中能溶解纯水中能溶解CaF2 4.0010-3g,求,求CaF2的的Ksp。解:解:F-=2Ca2+=4.1010-4molL-1=3.45 10-11S=Ca2+=2.0
5、510-4molL-1=2.0510-4molL-1=2.0510-4 (4.1010-4)2第8页,讲稿共55张,创作于星期二【例例3】25时时Ag2CrO4的的Ksp 为为1.12 10-12。求。求Ag2CrO4在该温度的溶解度在该温度的溶解度(gL-1)。解:解:对对M2A型难溶物质型难溶物质=6.5410-5 molL-1=6.54 10-5 331.7=2.1710-2 gL-1第9页,讲稿共55张,创作于星期二同一类型同一类型难溶强电解质,可以根据难溶强电解质,可以根据Ksp 大小比大小比较其较其在水中的溶解度(在水中的溶解度(molL-1)大小。)大小。S 与与Ksp 的的换算
6、只适用换算只适用于于难溶难溶强强电解质(电解质(一步完一步完全解离全解离),),不不适用适用于于难溶难溶弱弱电解质电解质。!注意:注意:3.溶度积规则溶度积规则可判断一定条件下沉淀生成或溶解。可判断一定条件下沉淀生成或溶解。MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)反应商反应商 Qc=cm(Mn+)cn(Am-)第10页,讲稿共55张,创作于星期二当当Q c=Ksp 时,时,rGm=0,饱和溶液饱和溶液,体系,体系中有沉淀,液、固两相处于中有沉淀,液、固两相处于平衡状态平衡状态。当当Q c Ksp 时,时,rGm 0,过饱和溶液过饱和溶液,平,平衡向衡向生成沉淀生成沉淀方向移动。方向移动
7、。当当Q c Ksp 时,时,rGm Ksp(BaF2)=2.010-2 (3.010-2)2=1.810-5第12页,讲稿共55张,创作于星期二1.同离子效应同离子效应与沉淀完全的标准与沉淀完全的标准【例例5】计算计算25,Ag2CrO4在在0.010 molL-1 K2CrO4溶液中的溶液中的溶解度溶解度。5.1.2 影响沉淀影响沉淀溶解平衡及难溶物溶解平衡及难溶物S 的因素的因素已知:已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12解:解:设设Ag2CrO4在在0.010molL-1K2CrO4溶液中的溶液中的溶溶解度为解度为S初始时初始时 0 0.010平衡时平衡时 2S 0.010
8、+S第13页,讲稿共55张,创作于星期二 S=5.210-6 molL-1同离子效应使溶解度降低同离子效应使溶解度降低,沉淀溶解损失减小沉淀溶解损失减小。定性沉淀完全标准:定性沉淀完全标准:Mn+1.010-5molL-1在水中在水中 S=6.5410-5 molL-1同离子效应使反应商同离子效应使反应商Qc Ksp,平衡向生成沉淀方,平衡向生成沉淀方向移动,使沉淀完全。向移动,使沉淀完全。第14页,讲稿共55张,创作于星期二2.盐效应盐效应溶解度溶解度S 增大增大 离子强度增大离子强度增大 活度系数减小活度系数减小 有效浓度减小有效浓度减小第15页,讲稿共55张,创作于星期二AgCl饱和溶液
9、中,饱和溶液中,有有AgCl固体固体存在,当分别向溶液存在,当分别向溶液中加入下列物质时,将有何变化?中加入下列物质时,将有何变化?加入物质加入物质 平衡平衡 AgCl 溶液中浓度溶液中浓度 引起变化引起变化 移动移动 溶解度溶解度 Ag+Cl-原因原因 HCl(0.1 M)AgCl(s)不变不变 不变不变 不变不变 稀释稀释 盐效应盐效应 同离子效应同离子效应AgNO3(0.1M)KNO3(s)H2O 同离子效应同离子效应Ag+(aq)+Cl-(aq)第16页,讲稿共55张,创作于星期二 3.酸效应酸效应(1)难溶氢氧化物沉淀的生成难溶氢氧化物沉淀的生成【例例6】计算使计算使0.010 mo
10、lL-1Fe3+开始沉淀及沉淀完开始沉淀及沉淀完全时的全时的pH值。值。解:解:在在AgCl,BaSO4,CaCO3,MgF2,Fe(OH)3,ZnS中,溶解度不随中,溶解度不随pH变化而变化的是:变化而变化的是:AgCl,BaSO4生成沉淀:生成沉淀:Qc Ksp pH减小,溶解度减小,溶解度S 增大增大第17页,讲稿共55张,创作于星期二 pH 2.81 OH-=6.5410-13 molL-1 沉淀完全时沉淀完全时,Fe3+1.010-5molL-1 开始沉淀时开始沉淀时,Fe3+=0.010 molL-1最小最小pH、最高酸度、最高酸度OH-6.5410-12 molL-1pH=1.8
11、1pOH=12.19pOH=11.19第18页,讲稿共55张,创作于星期二当当Mn+开始沉淀时开始沉淀时OH-最低浓度最低浓度 当当Mn+沉淀完全时沉淀完全时OH-最低浓度最低浓度 金属氢氧金属氢氧化物开始化物开始沉淀和沉沉淀和沉淀完全时淀完全时不一定在不一定在碱性环境碱性环境对于难溶金属氢氧化物对于难溶金属氢氧化物M(OH)n第19页,讲稿共55张,创作于星期二一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离子离子开始沉淀的开始沉淀的pH值值c(Mn+)=0.010molL-1沉淀完全的沉淀完全的pH值值c(Mn+)=1.010-5molL-1Ksp Fe3+Al3+Cr3+Cu2
12、+Fe2+Ni2+Mn2+Mg2+1.813.704.605.176.857.378.649.372.814.705.606.678.358.8710.1410.872.7910-391.310-336.310-312.210-204.8710-175.4810-161.910-135.6110-12不同难溶金属氢氧化物不同难溶金属氢氧化物Ksp 不同不同,分子式不同,分子式不同,沉淀所需的沉淀所需的pH值也不同,因此可以通过控制值也不同,因此可以通过控制溶溶液酸度液酸度以达到分离金属离子的目的。以达到分离金属离子的目的。第20页,讲稿共55张,创作于星期二【例例7】10mL0.10molL-
13、1 MgCl2和和10mL 0.010 molL-1 NH3H2O相混合,相混合,是否有沉淀生成?是否有沉淀生成?为为不使不使Mg(OH)2沉淀析出,问至少应加入沉淀析出,问至少应加入NH4Cl多少多少克?(假定体积不变)克?(假定体积不变)(Mg(OH)2 的的Ksp=5.6110-12)c(Mg2+)=0.050molL-1解:解:c(NH3)=0.0050molL-1Mg2+2OH-Mg(OH)2等体积混合,浓度减半等体积混合,浓度减半第21页,讲稿共55张,创作于星期二 Qc=c(Mg2+)OH-2=4.5 10-9有有Mg(OH)2 沉淀生成沉淀生成 Ksp(5.6110-12)=0
14、.050 (3.0 10-4)2 Mg(OH)2不沉淀,不沉淀,c(Mg2+)OH-2 Ksp 解法一:分步考虑解法一:分步考虑第22页,讲稿共55张,创作于星期二c(NH4+)=8.510-3 molL-1设加入设加入NH4+为为c molL-1至少加入至少加入NH4Cl的质量的质量m=cVM=8.510-3 0.020 53.5 m=9.110-3g缓冲溶液缓冲溶液第23页,讲稿共55张,创作于星期二 解法二:解法二:两种溶液混合后总反应两种溶液混合后总反应 NH4+的最低浓度的最低浓度NH4+=8.510-3 molL-1m=9.110-3g=57.8!注意注意:若已经生成了沉淀,要使其
15、溶解,需考虑:若已经生成了沉淀,要使其溶解,需考虑维持平衡维持平衡和和溶解反应溶解反应两方面消耗。两方面消耗。第24页,讲稿共55张,创作于星期二【例例8】欲恰好溶解欲恰好溶解0.010mol的的Mn(OH)2,需要,需要1.0L多大浓度的多大浓度的NH4Cl?(?(Ksp=1.910-13)NH4+=0.082 molL-1 NH4+0.010 20.010解:解:至少需至少需c(NH4Cl)=0.020+0.082=0.102 molL-1解法一(溶解总反应)解法一(溶解总反应)=5.9310-4第25页,讲稿共55张,创作于星期二NH4+=0.082molL-1 Mn(OH)2溶解,溶解
16、,c(Mn2+)OH-2 Ksp 解法二(分步考虑)解法二(分步考虑)=4.3610-6 molL-1 至少需至少需c(NH4Cl)=0.020+0.082=0.102 molL-14.3610-6 第26页,讲稿共55张,创作于星期二(2)难溶硫化物沉淀的生成难溶硫化物沉淀的生成第27页,讲稿共55张,创作于星期二【例例9】0.10molL-1 Ni2+离子溶液中通离子溶液中通H2S至饱和,使至饱和,使其生成沉淀。计算其生成沉淀。计算NiS沉淀开始析出和沉淀完全时溶沉淀开始析出和沉淀完全时溶液的液的pH值。值。NiS的的Ksp =1.0710-21。解:解:H2S通至饱和时,通至饱和时,H2
17、S 0.10 molL-1 第28页,讲稿共55张,创作于星期二H+=0.10 molL-1 pH=1.00沉淀完全时沉淀完全时,Ni2+1.010-5 molL-1 H+=1.010-3 molL-1 pH=3.00开始沉淀时开始沉淀时,Ni2+=0.10 molL-1最小最小pH、最高酸度、最高酸度第29页,讲稿共55张,创作于星期二当当M2+沉淀完全时沉淀完全时H+最大浓度最大浓度 当当M2+开始沉淀时开始沉淀时H+最大浓度(最大浓度(最小最小pH)溶解时的溶解时的最低酸度最低酸度对于难溶金属硫化物对于难溶金属硫化物MS第30页,讲稿共55张,创作于星期二S2-1.0710-20 mol
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