無機(jī)化學(xué)第9章-沉淀溶解平衡課件

1、第 9 章沉淀溶解平衡 9 1 溶度積常數(shù) 9 1 1 沉淀溶解平衡的實(shí)現(xiàn) CI4D00016.swf 當(dāng)溶解過程產(chǎn)生的 Ag+ 和 Cl 的數(shù)目和沉淀過程消耗的 Ag+ 和 Cl 的數(shù)目相同，即兩個(gè)過程進(jìn)行的速率相等時(shí)，便達(dá)到沉淀溶解平衡?？梢员硎境桑?平衡常數(shù)表達(dá)式為: 該平衡常數(shù)又可稱為溶度積常數(shù)，用 Ksp 表示。由于難溶性強(qiáng)電解質(zhì)的溶液都是極稀的溶液，可用濃度代替活度。故上述沉淀溶解平衡的 Ksp 可以表示為： AgCl Ag+ Cl PbCl2 Pb2+ 2Cl 反應(yīng) 和其它平衡常數(shù)一樣， Ksp 也隨溫度變化而改變。 例如反應(yīng)ZnS Zn2+ S2 平衡時(shí)： 平衡時(shí)：9 1 2

2、溶度積原理 Q (Ab+ )a ( Ba- ) b 當(dāng) Q Ksp 時(shí)，沉淀從溶液中析出； 當(dāng) Q Ksp 時(shí)，飽和溶液與沉淀物平衡； 當(dāng) Q Ksp 時(shí)，溶液不飽和，若體系中有沉淀物，則沉淀物將發(fā)生溶解。 溶度積原理：AaBb ( s ) a Ab+ b Ba 化合物Ksp化合物KspAgCl1.81010FeS6.31018AgI8.51017Hg2Cl21.41018Ag2CrO41.11012Hg2Br26.41023Ag2S6.31050Hg2I25.21029BaCO32.6109Mg(OH)25.61012BaSO41.11010MnS2.51013BaCrO41.21010Pb

3、CO37.41014CaCO32.8109PbCrO42.81013CaC2O42.3109Pb(OH)21.41015CaF25.3109PbSO42.5108CuS6.31036PbS8.01028CuI1.31012ZnS2.51022Fe(OH)32.81039Zn(OH)231017 向飽和的 AgCl 溶液中加入 KNO3 固體，溶液的離子強(qiáng)度增大，使 Ag+和 Cl 的活度降低，導(dǎo)致 。這時(shí)若有 AgCl 固體與離子共存，它將溶解以保持平衡。也就是說鹽效應(yīng)使 AgCl 的溶解度增大。 9 1 3 鹽效應(yīng)對(duì)溶解度的影響 CI2D00017.jpg9 1 4 溶度積與溶解度的關(guān)系 例

4、：已知 AgCl 的 Ksp 1.81010 ，求 AgCl 的溶解度。 起始濃度 0 0 平衡濃度 x x 故 AgCl 的溶解度為 1.3105 moldm3 解： AgCl Ag+ Cl 平衡時(shí)濃度 2x x 飽和溶液中 CrO42 可以代表 Ag2CrO4 的溶解度，而 Ag+ 則是 Ag2CrO4 溶解度的 2 倍。 例： 已知某溫度下 Ag2CrO4 的溶解度為 6.50105 moldm3，求 Ag2CrO4 的 Ksp 。 解： Ag2CrO4 2Ag+ CrO42 結(jié)論： Ksp 和溶解度之間具有明確的換算關(guān)系。但盡管兩者均表示難溶物的溶解性質(zhì)，但 Ksp 大的其溶解度不一定

5、就大。 為什么同樣可以定量表示物質(zhì)溶解性能的 Ksp 和溶解度，在大小關(guān)系上卻不一致呢？ 其原因是 AgCl 的正負(fù)離子數(shù)目之比為 1：1，而Ag2CrO4 為 2：1 ，故 Ksp 與溶解度的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)上述情形。不難得出結(jié)論，只要兩種難溶物具有相同的正負(fù)離子個(gè)數(shù)比，其 Ksp 和溶解度的大小關(guān)系就會(huì)一致。9 1 5 同離子效應(yīng)對(duì)溶解度的影響 例: 求在 1.0 moldm3 的鹽酸中，AgCl 固體的溶解度。 解： 起始濃度 0 1.0 平衡濃度 x 1.0 + x 達(dá)到飽和時(shí) Ag+ 可以代表 AgCl 的溶解度 AgCl Ag+ Cl 純水中 AgCl 的溶解度為 1.3105 mold

6、m3，故： x 1.0 ， 1.0 + x 1.0 x Ksp 1.81010 在 1 moldm3 的鹽酸中，AgCl 的溶解度為 1.81010 moldm3 。它僅是 AgCl 在純水中溶解度 1.3105 moldm3 的 7.2 萬分之一。 在難溶性強(qiáng)電解質(zhì)的溶液中，加入與其具有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使難溶性強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度減小，這一作用稱為同離子效應(yīng)。 9 2 沉淀生成的計(jì)算與應(yīng)用 根據(jù)溶度積原理，當(dāng)溶液中 Q Ksp 時(shí)，將有沉淀生成。 例： 向 1.0102 moldm3 CdCl2 溶液中通入 H2S 氣體 ， 1) 求開始有 CdS 沉淀生成時(shí)的 S2 ； 2) Cd2+

7、沉淀完全時(shí)，S2 是多大？ 已知 Ksp ( CdS ) = 8.01027 解： 當(dāng) S2 8.01025 moldm3 時(shí)，開始有 CdS 沉淀生成。 2） 一般情況下，離子與沉定劑生成沉淀物后在溶液中的殘留濃度低于 1.0105 moldm3 時(shí)，則認(rèn)為該離子已被沉淀完全。 1） CdS Cd2+ + S2 故 依題意 Cd2+1.0105 moldm3 時(shí)的 S2 為所求。 即當(dāng) S2 8.01022 moldm3 時(shí)，Cd2+ 已被沉淀完全。 CdS Cd2+ S2 故 使用相同的計(jì)算方法，根據(jù) Ksp (FeS) = 6.31018 ，可得使1.0102 moldm3 Fe2+ 開

8、始沉淀的 S2 等于 6.31016 moldm3，而當(dāng) S2 6.31013 moldm3 時(shí)，F(xiàn)e2+ 已被沉淀完全。 控制體系中 S2 ，是采用通 H2S 氣體和調(diào)體系 pH值來實(shí)現(xiàn)的。 這些數(shù)據(jù)提示我們，當(dāng)溶液中同時(shí)存在適當(dāng)濃度的 Cd2+ 和 Fe2+ 時(shí)，可以通過控制體系中 S2 的做法使 Cd2+ 沉淀而 Fe2+ 保留在溶液中，從而實(shí)現(xiàn)分離 Cd2+ 和 Fe2+ 的目的。 例：向 0.10 moldm3 FeCl2 溶液中通 H2S 氣體至飽和(濃度約為 0.10 moldm3 ) 時(shí)，溶液中剛好有 FeS 沉淀生成，求此時(shí)溶液的 H+ 。 解： Fe S Fe 2+ S2

9、H2S 2H+ S2 故 H+ 較大，應(yīng)是 FeCl2 溶液原有的。如果原來 FeCl2 溶液的 H+ 再大一些，那么即使 H2S 飽和也不會(huì)有 FeS 沉淀生成。 根據(jù)一些硫化物的溶度積常數(shù)，通過計(jì)算可得如下結(jié)論：若在一定濃度的鹽酸中通入 H2S 氣體，其中的Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As3+、Sb3+ 和 Sn2+ 等離子將生成沉淀，而 Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+ 和 Mn2+ 等離子繼續(xù)保留在溶液中。 如果一種溶液中同時(shí)含有 Fe3+ 和 Mg2+ ，當(dāng)慢慢滴入氨水時(shí)，剛開始只生成 Fe(OH)3 沉淀；加入的氨水到一定量時(shí)才出現(xiàn) Mg(OH)2 沉淀

10、。這種先后沉淀的現(xiàn)象，稱為分步沉淀。 例：溶液中 Fe3+ 和 Mg2+ 的濃度都為 0.010 moldm3，求使 Fe3+ 沉淀完全而 Mg2+ 不沉淀的 pH 范圍。已知 Ksp Fe(OH)3 2.81039 Ksp Mg(OH)2 5.61012。 Fe3+ 沉淀完全時(shí)的 OH 可由下式求得： 解： Fe(OH)3 Fe3+ 3OH 此時(shí) pOH 11.2，故 Fe3+ 沉淀完全時(shí)的 pH2.8 。 用類似的方法求得 0.010 moldm3 Mg2+ 開始產(chǎn)生Mg(OH)2 沉淀時(shí)， OH2.4105 pOH4.6 即 Mg2+ 開始產(chǎn)生 Mg(OH)2 沉淀時(shí)，體系中pH9.4。

11、 因此只要將 pH 值控制在 2.89.4 之間，即可將 Fe3+ 和 Mg2+ 分離開來。 Mg(OH)2 Mg2+2OH 1) 氧化還原法，使有關(guān)離子濃度變?。?2) 生成配位化合物的方法，使有關(guān)離子濃度變??； 3) 使有關(guān)離子生成弱酸的方法。9 3 沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化 9 3 1 沉淀在酸中的溶解 沉淀物與飽和溶液共存，如果能使 Q Ksp ，則沉淀物要發(fā)生溶解。使 Q 減小的方法有幾種： FeS 沉淀可以溶于鹽酸， FeS Fe2+ S2 生成的 S2 與鹽酸中的 H+ 可以結(jié)合成弱電解質(zhì) H2S，于是使沉淀溶解平衡右移，引起 FeS 的繼續(xù)溶解。這個(gè)過程可以示意為: 2 HCl 2Cl

12、 2H+ H2S 只要 H+ 足夠大，總會(huì)使 FeS 溶解。 FeS Fe2+ S2 例: 使 0.01 mol ZnS 溶于 1dm3 鹽酸中，求所需鹽酸的最低濃度。 已知 Ksp ( ZnS ) = 2.51022，H2S 的K 11.1107， K 21.31013 解：當(dāng) 0.01mol 的 ZnS 全部溶解于 1dm3 鹽酸時(shí)，生成的 Zn2+ 0.01 moldm3，與 Zn2+ 相平衡的 S2 可由沉淀溶解平衡求出。 ZnS Zn2+ S2 當(dāng) 0.01mol 的 ZnS 全部溶解時(shí)，產(chǎn)生的 S2 將與鹽酸中的 H+ 結(jié)合成 H2S ，且假設(shè) S2 全部生成 H2S ，則溶液中

13、H2S0.01 moldm3 根據(jù) H2S 的電離平衡，由 S2 和 H2S 可以求出與之平衡的 H+ ， H2S 2 H+ S2 故 這個(gè)濃度是平衡時(shí)溶液中的 H+，原來的鹽酸中的H+ 與 0.01mol 的 S2 結(jié)合生成 H2S 時(shí)消耗掉 0.02 mol 。故所需的鹽酸的起始濃度為 0.096 moldm3。 上述計(jì)算可以通過總的反應(yīng)方程式進(jìn)行 反應(yīng)開始時(shí)濃度 H+0 0 0 平衡時(shí)相對(duì)濃度 H+00.02 0.01 0.01 ZnS 2 H+ H2S Zn2+ 即 所以 故有 H+0 0.096 moldm3 9 3 2 沉淀的轉(zhuǎn)化 若難溶性強(qiáng)電解質(zhì)解離生成的離子，與溶液中存在的另一

14、種沉淀劑結(jié)合而生成一種新的沉淀，我們稱該過程為沉淀的轉(zhuǎn)化。 例如：白色 PbSO4 沉淀和其飽和溶液共存于試管中，向其中加入 Na2S 溶液并攪拌，觀察到的現(xiàn)象是沉淀變?yōu)楹谏?白色的 PbSO4 沉淀轉(zhuǎn)化成黑色的 PbS 沉淀。這就是由一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的沉淀的轉(zhuǎn)化過程。 Na2S S2 2Na + PbS 此過程可表示為： 由一種難溶物質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種更難溶的物質(zhì)，過程是較容易進(jìn)行的。我們來討論轉(zhuǎn)化的條件，若上述兩種沉淀溶解平衡同時(shí)存在，則有 PbSO4 Pb2 SO42 兩式相除得 這說明在加入新的沉淀劑 S2 時(shí)，只要能保持 則 PbSO4 就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?PbS 。對(duì)于 S2 的這種要

15、求已經(jīng)是再低不過了。 反過來，由溶解度極小的PbS轉(zhuǎn)化為溶解度較大的PbSO4 則非常困難。從上面的討論中可以看出，只有保持 SO42 大于 S2 的 3.21019 倍時(shí)，才能使 PbS 轉(zhuǎn)化為 PbSO4 。這樣的轉(zhuǎn)化條件等于告訴我們這種轉(zhuǎn)化是不可能的。實(shí)際上要完成 PbS 向 PbSO4 轉(zhuǎn)化，是通過氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。 如果兩種沉淀的 Ksp 值比較接近，倍數(shù)不大，由一種溶解度較小的沉淀物轉(zhuǎn)化為溶解度較大的沉淀物，還是有可能的，也才是有意義的。例如 兩式相除得 這說明只要能保持 CrO42 0.046 CO32，則BaCO3 就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?BaCrO4 ；反過來，只有保持 CO32 大于 C

16、rO42 的 22 倍時(shí)，才能使 BaCrO4 轉(zhuǎn)化為BaCO3 ，這樣的轉(zhuǎn)化條件在實(shí)驗(yàn)室中是可以實(shí)現(xiàn)的。 例: 0.20 dm3 1.5 moldm3 的 Na2CO3 溶液可以使多少克 BaSO4 固體轉(zhuǎn)化掉？ 初始濃度 1.5 0 平衡濃度 1.5x x SO42 的平衡濃度 x 是轉(zhuǎn)化掉的 BaSO4 造成的。 解： BaSO4 CO32 BaCO3 SO42 解得 x0.060， 即 SO42 0.060 moldm3 于是在 0.20 dm3 溶液中有 SO42 1.2 102 mol 相當(dāng)于有 1.2102 mol 的 BaSO4 被轉(zhuǎn)化掉。 故轉(zhuǎn)化掉的 BaSO4 的質(zhì)量為 2

17、33 gmol1 1.2102 mol 2.80 g 。 賣油翁下課了，回顧學(xué)習(xí)一個(gè)小故事吧！學(xué)習(xí)目標(biāo)1、復(fù)述故事，深入理解文章內(nèi)容，初步把握人物形象。2、學(xué)會(huì)利用文中關(guān)鍵詞句分析人物形象。3、體會(huì)文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、人物、事件的起因、經(jīng)過和結(jié)果要復(fù)述清楚。看圖復(fù)述課文內(nèi)容自學(xué)指導(dǎo)(一)1、作者運(yùn)用哪幾種方法去刻畫人物的形象？從文中找出具體句子進(jìn)行分析。并說說你是如何看待這兩個(gè)人物的。2、從這個(gè)故事中你懂得了什么道理？自學(xué)指導(dǎo)(二)陳堯咨（善射）賣油翁（善酌）動(dòng)作神態(tài)語言睨之無他，但手熟爾以我酌油知之我亦無他，惟手熟爾汝亦知射乎吾射不亦精乎爾安敢輕吾射釋擔(dān)而立 但微頷之取 置 覆 酌 瀝性格:自矜（驕傲）謙虛對(duì)比道理:熟能生巧,即使有什么長(zhǎng)處也不必驕傲自滿。忿然 笑而遣之笑而遣之1、聯(lián)系生活、學(xué)習(xí)，說說熟能生巧的事例。 2、你認(rèn)為一個(gè)人應(yīng)該如何看待自己的長(zhǎng)處？又如何看待他人的長(zhǎng)處？課外延伸人外有人，