无机及分析化学沉淀溶解平衡及在定量分析中的应用.pptx
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1、1 熟悉溶度积原理、溶度积规则及有关沉淀溶解平衡的计熟悉溶度积原理、溶度积规则及有关沉淀溶解平衡的计算;算;了解溶度积与溶解度的互换及影响溶解度的因素。了解溶度积与溶解度的互换及影响溶解度的因素。学习要求学习要求:主要讲授内容主要讲授内容:溶度积的概念及意义,溶度积与溶解度的互换;溶度积规则,影响溶解度的因素(同离子效应与盐效应),沉淀的生成,沉淀完全,沉淀的溶解,沉淀的转化。重点重点:溶度积规则及其应用;沉淀溶解平衡有关计算。难点难点:多重离子平衡中沉淀生成和溶解的有关计算。第1页/共89页2一定温度下,达到溶解平衡时,一定量的溶剂中所含溶质的质量称为溶解度,用符号 S表示。单位:g/100
2、gH2O;g L-1;mol L-1定义:7.1.1 溶解度7.1 沉淀溶解平衡1沉淀-溶解平衡的引出在一定温度下,将难溶电解质晶体放入水中时,就发生溶解和沉淀两个过程。7.1.2 溶度积第2页/共89页32.溶度积常数表达式Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)/c c(SO42-)/c 一定条件下,当溶解和沉淀速率相等时,便建立了一种动态的多相离子平衡,可表示如下:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解沉淀K Kspsp(BaSO4)=c(Ba2+)c(SO42-)可简写为:K Kspsp:溶度积常数,简称溶度积。一般沉淀反应Ksp(AnBm)=cn(Am+)cm(Bn-)
3、AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)溶解沉淀第3页/共89页44.举例PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq)Ksp=c(Pb2+)c2(Cl-)Ca3(PO4)2(s)3Ca2+(aq)+2PO43-(aq)Ksp=c3(Ca2+)c 2(PO43-)(2)在多相离子平衡中,必须有未溶解的固相存在,其浓度视为1。(1)每种离子浓度的幂与化学计量数相等;3.溶度积常数的意义:在一定温度下难溶强电解质 的饱和溶液中,各离子浓度的幂的乘积是一个常 数,称为溶度积常数,简称溶度积(Ksp)。第4页/共89页57.1.3 溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系表示难溶电解质的溶
4、解性溶度积溶解度同类型难溶电解质比较:溶度积越小,溶解度(molL-1)也越小不同类型难溶电解质比较:通过计算比较第5页/共89页6同类型难溶电解质指化学式中阴阳离子数之比相同的化合物。AB:BaSO4AgClAgBr,A2B:Ag2CrO4Ag2S,AB2:CaF2MgF2,判断Ksp(AgCl)=1.7710 10 大,S大;Ksp(AgBr)=5.3510 13 小,S小。第6页/共89页7不同类型难溶电解质是指化学式中阴阳离子数之比不同的化合物:ABA2BAB2判断例:计算AgCl(s)和Ag2CrO4(s)在水中的溶解度(mol.L-1)。SAgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq
5、)平衡浓度/(mol.L-1)S第7页/共89页8=1.771010Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=S2Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)=1.1210 12Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)c(CrO42-)=4S3平衡浓度/(mol.L-1)2SS大小小大第8页/共89页9rGm(T)=-RTlnK +RTlnQ溶度积Q=cn(Am+)cm(Bn-)AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)Ksp(AnBm)=ceq n(Am+)ceq m(Bn-)离子积7.1.3 溶度积规则第9页/共89页10Q Ksp,有沉淀析出;Q=Ksp,达到平衡
6、,为饱和溶液;Q Ksp,G 0,逆反应自发进行;Q=Ksp,G=0,反应处平衡状态;Q Ksp,G 0,正反应自发进行。第10页/共89页11例:计算说明410-5molL-1的AgNO3和同浓度的K2CrO4等体积混合时,有无Ag2CrO4沉淀析出?Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12 解:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)起始浓度/(molL-1)210-5 210-5c(Ag+)=c(CrO42-)=210-5molL-1Q=c2(Ag+)c(CrO42-)=(210-5)3=810-15Q Ksp(Ag2CrO4),无沉淀析出。第11页/共89页127
7、.1.4 影响溶解度的因素(1)引出AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)H2O(l)3.同离子效应促使离子向沉淀生成的方向进行 在难溶电解质的饱和溶液中,加入含具有相同离子的强电解质时,平衡向左移动,难溶电解质的溶解度降低的现象称之为同离子效应同离子效应。(2)定义1.本性2.温度第12页/共89页13例:计算298K,PbI2(s)(1)在水中的溶解度;(2)在0.010molL-1KI溶液中的溶解度,并比较溶解度的相对大小(Ksp(PbI2)=1.4108)(3)计算解:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)Ksp=c(Pb2+)c
8、2(I-)=4S3平衡浓度/(molL-1)S2S298K,PbI2 在水中的溶解度第13页/共89页14在0.010molL-1KI溶液中的溶解度PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)Ksp=S(0.01)2=1.410-8平衡浓度/(molL-1)0.01+2S0.01S 纯水 KI溶液 PbI2 S/(molL-1)1.910-3 1.410-4 比较溶解度 大 小 原 因同离子效应结论:第14页/共89页15 c(KN03)/(molL-1)0.000.001000.005000.0100S(AgCl)/10-3(molL-1)1.2781.3251.3851.427AgCl在
9、含有不同离子的KNO3溶液中的溶解度(298K)AgCl在KNO3中的溶解度比在纯水中的溶解度大,而且KNO3的浓度越大,溶解度也越大。AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)KNO3(s)K+(aq)+NO3-(aq)4.盐效应促使平衡向沉淀溶解的方向移动(1)引出第15页/共89页16(2)定义 在难溶电解质溶液中,因加入易溶强电解质而使难溶电解质溶解度增大的效应叫盐效应盐效应。(3)解释(离子氛)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)KNO3(s)K+(aq)+NO3-(aq)第16页/共89页177.2 溶度积规则的应用生成沉淀的必要条件:QiKsp就会生成沉淀。7.2.1 沉淀
10、的生成 一般认为,当残留在溶液中的某种离子浓度小于105molL1时,就可认为这种离子沉淀完全了。使离子沉淀完全一般采取如下措施:a.选择适当的沉淀剂,使沉淀的溶解度尽可能小。b.可加入适当过量的沉淀剂。c.对于某些离子沉淀时,还必须控制溶液的pH值,才能 确保沉淀完全。1.单一离子的沉淀 第17页/共89页18nncKc)(M )(OHsp+-(1)金属氢氧化物沉淀开始沉淀完全沉淀M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)100.1nKc5sp )(OH-第18页/共89页19讨论M(OH)n溶解度与pH的定量关系很明显:要使沉淀生成,c(OH-)要大,则c(H+)要小,pH要大。例
11、:见教材199页例7-5。第19页/共89页201 2 3 4 5 6 7 8 900.050.10pHFe(OH)3Cu(OH)2Ni(OH)2Co(OH)2S/(molL-1)难溶金属氢氧化物的S-pH图第20页/共89页21所有难溶的氢氧化物的溶解性随溶液酸度的增大而增大。左方区域内任何一点所对应的QKsp,是沉淀的生成区。线上任何一点所表示的状态均为氢氧化物的饱和状态QKsp。第21页/共89页22解:(a)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)例:在例:在0.2L的的0.5molL-1MgCl2溶液中加入等体溶液中加入等体积积0.1molL-1的氨水溶液,试通过计算:
12、的氨水溶液,试通过计算:(a)判断有无)判断有无Mg(OH)2沉淀产生;沉淀产生;Ksp(Mg(OH)2)=5.110-12(b)为不使沉淀产生,加入的)为不使沉淀产生,加入的NH4Cl(s)的的质量最低为多少(设加入固体质量最低为多少(设加入固体NH4Cl后溶后溶液的体积不变)液的体积不变)?第22页/共89页23 Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)Q Ksp(Mg(OH)2)=5.110-12,故有沉淀析出。Ksp(Mg(OH)2)=ceq(Mg2+)ceq2(OH-)Q=c(Mg2+)c2(OH-)第23页/
13、共89页24(b)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)0.05-4.610-6x4.610-6不产生沉淀即是 Q10-2不溶溶CdS PbS10-7不溶不溶溶CuS Ag2S10-30不溶不溶不溶溶HgS10-32不溶不溶不溶不溶溶硫化物的溶解性第28页/共89页29例:在浓度为0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S气体,使其成H2S饱和溶液(c(H2S)=0.10molL-1),用HCl调节 pH,使c(HCl)=0.30molL-1,判断能否生成FeS沉淀。(Kspa =6102)FeS(s)+2H3O+(aq)Fe2+(aq)+H2S(aq)+2H2O(l)Q
14、Kspa ,无沉淀生成。解:已知c(Fe2+)=0.010molL-1,c(H3O+)=0.30molL-1 c(H2S)=0.10molL-1第29页/共89页30 当溶液中存在多种离子时,加入某种沉淀剂后,可分别与多种离子发生反应而先后产生沉淀的现象称为 分步沉淀分步沉淀。2.分步沉淀第30页/共89页31例:设溶液中c(Cl-)=c(I-)=0.01molL-1,当缓慢加入AgNO3,问:(1)哪种沉淀先生成?(2)当AgCl开始沉淀时,AgI是否沉淀完全?(3)分离效果如何?AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq)(1)解:第31页/共89页32AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(a
15、q)AgI 沉淀完全。故先生成AgIAgI沉淀。c1(Ag+)SCN-Br-曙红Cl-荧光黄第52页/共89页537.4 重量分析法一、重量分析法的分类和特点*定义 在重量分析中,先用适当的方法将被测组分与试样中的其他组分分离后,转化为一定的称量形式,然后称重,由称得的物质的质量计算该组分的含量。根据被测组分与其他组分分离方法的不同,有三种重量分析法。第53页/共89页54*重量分析法分类(1)沉淀法 沉淀法是重量分析法中的主要方法。被测组分以微溶化合物的形式沉淀出来,再将沉淀过滤、洗涤、烘干或灼烧,最后称重并计算其含量。第54页/共89页55(2)气化法(又称为挥发法)利用物质的挥发性质,通
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