《油田基礎(chǔ)化學(xué)》課件-第四章沉淀溶解平衡

油田基礎(chǔ)化學(xué)習(xí)題解答一

判斷酸堿，并指出共軛酸堿對

問題：1、列出酸（堿）相對應(yīng)的列出共軛堿（酸），很多同學(xué)沒有明確對應(yīng)指出相互關(guān)系。1題答案：酸HAcHFHClNH4+H3PO4HCO3-H2PO4-共軛堿AC-F-Cl-NH3H2PO4-CO32-HPO42-堿NaACNH3CO32-HCO3-F-Cl-H2PO4-共軛酸HAcNH4+HCO3-H2CO3HFHClH3PO42題計(jì)算PH

答案(1)0.05mol/LNaAc的pH。解：查表得HAc在水中解離常數(shù)為1.75×10-5，而HAc的共軛堿為Ac-，由KaKb=Kw得，Kb=10-14/1.75×10-5=5.7×10-10

[OH-]=（Kb·C）?=（5.7×10-10·0.05）?=5.3×10-6

pH=14-pOH=14+lg[OH-]=14-5.28=8.72(2)0.05mol/LNH4Cl的pH。解：查表得NH3在水中解離常數(shù)為1.8×10-5，而NH3的共軛酸為NH4+，由KaKb=Kw得，Ka=10-14/1.8×10-5=5.6×10-10[H+]=（Ka·C）?=（5.6×10-10·0.05）?=5.3×10-6pH=-lg[H+]=5.27習(xí)題解答第四章沉淀溶解平衡一沉淀溶解平衡（一）溶度積常數(shù)（二）溶度積規(guī)則（三）沉淀的生成計(jì)算（四）分布沉淀

（五）沉淀的轉(zhuǎn)換

二沉淀滴定法（一）定義

（二）摩爾法-鉻酸鉀作指示劑一溶度積常數(shù)

（一）定義：在一定溫度下，難溶電解質(zhì)飽和溶液中，離子濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)冪的乘積，稱為溶度積常數(shù)。常用符號Ksp表示。

eg：AgCl(s)Ag++Cl-

Ksp=[Ag+][Cl-]eg：Mg(OH)2

（s）

Mg2++2OH-

Ksp=[Mg2+][OH-]2

注：通常把溶解度在0.01g/100gH2O以下的物質(zhì)稱為難溶物質(zhì)。（二）計(jì)算

eg：298K時(shí)，AgCl溶解度為1.79×10-3g/L，求Ksp？解：AgCl(s)Ag++Cl-

已知AgCl的相對分子質(zhì)量為143.4，則AgCl的溶解度為SAgCl=1.79×10-3/143.5=1.25×10-5mol/L[Ag+]=[Cl-]=1.25×10-5mol/LKsp={[Ag+]/c}×{[Cl-]/c}=1.56×10-10一溶度積常數(shù)eg：298K時(shí)，已知Ag2CrO4的Ksp=9.0×10-12，求Ag2CrO4的溶解度？解：Ag2CrO42Ag++CrO42-

設(shè)S為該溫度下的溶解度（mol/L），則[Ag+]=2S[CrO42-]=S

Ksp={[Ag+]/c}2×{[CrO42-]/c}={2S}2{S}=9.0×10-12

∴S=1.31×10-4mol/L一溶度積常數(shù)由以上兩個(gè)例子可知：Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12，Ksp(AgCl)

＞Ksp(Ag2CrO4)；S(AgCl)=1.25×10-5mol/L，

S(Ag2CrO4)=1.31×10-4mol/L,S(AgCl)

＜S(Ag2CrO4)。這主要與兩者的溶度積表示式不同。

雖然Ksp也可表示難溶電解質(zhì)的溶解能力大小，但只用來比較相同類型的電解質(zhì)，即陰離子和陽離子的總數(shù)要相同，例如，同是AB型或A2B（或AB2）型，此時(shí)溶度積越小，其溶解度也越小，而對不同類型的難容電解質(zhì)不能簡單地直接比較。一溶度積常數(shù)Qi離子積：在任意情況下，難溶電解質(zhì)的離子濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積。數(shù)值視條件改變而改變，Ksp僅是Qi的一個(gè)特例，表示難容電解質(zhì)飽和溶液中離子的平衡濃度。溶度積規(guī)則：

1當(dāng)Qi=Ksp時(shí)，溶液為飽和溶液，開始析出沉淀。

2當(dāng)Qi＜Ksp時(shí)，溶液未飽和。

3當(dāng)Qi＞Ksp時(shí)，為過飽和溶液，有沉淀析出。二溶度積規(guī)則三沉淀的生成計(jì)算

1、加沉淀劑使Qi＞Ksp析出沉淀。

eg：在20mL0.0025mol/LAgNO3中加入5mL0.01mol/LK2CrO4溶液，是否有Ag2CrO4沉淀析出？已知Ag2CrO4的Ksp=9.0×10-12。解：加入K2CrO4后，溶液中各離子濃度為：

[Ag+]=0.0025×20/（20+5）=0.002mol/L[CrO42-]=0.01×5/（20+5）=0.002mol/LQi={[Ag+]/c}2×{[CrO42-]/c}={0.002}2×{0.002}=8×10-9

∵Qi＞Ksp

∴

有Ag2CrO4沉淀析出。

2、酸效應(yīng)對沉淀反應(yīng)的影響。

eg：試計(jì)算欲使0.1mol/LFe3+離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36。解：Fe(OH)3Fe3++3OH-a開始沉淀時(shí)，Qi=Ksp，即

∵Ksp={[Fe3+]/c}×{[OH-]/c}3=1.1×10-36

∴[OH-]=（Ksp/[Fe3+]）1/3=2.2×10-12mol/LpH=14-pOH=14-｛-lg[OH-]｝=2.34三沉淀的生成計(jì)算b完全沉淀時(shí)

當(dāng)Fe3+完全沉淀時(shí)，[Fe3+]=1.0×10-5mol/L[OH-]={Ksp/[Fe3+]}1/3=4.8×10-11mol/LpH=14-｛-lg[OH-]｝=3.68三沉淀的生成計(jì)算

3、同離子效應(yīng)對沉淀反應(yīng)的影響。同離子效應(yīng)：適當(dāng)過量的沉淀劑可使難溶電解質(zhì)的溶解度降低。eg：求室溫時(shí)Mg(OH)2在純水中和在0.001mol/L的NaOH溶液中的溶解度。已知Mg(OH)2的Ksp=1.2×10-11。解：Mg(OH)2Mg2++2OH-a在純水中∵Ksp={[Mg2+]/c}×{[OH-]/c}2={S}{2S}2∴S=1.44×10-4mol/L三沉淀的生成計(jì)算b在NaOH溶液中

[Mg2+]=S[OH-]=0.001+2S≈0.001∵Ksp={[Mg2+]/c}×{[OH-]/c}2={S}{0.001}2∴S=1.2×10-5mol/L

可以看出在NaOH溶液中，Mg(OH)2的溶解度比其在純水中小。

三沉淀的生成計(jì)算四分布沉淀4分步沉淀

eg：在含有0.01mol/LZn2+和0.01mol/LFe3+的混合溶液中加堿，為了使這兩種離子分離，溶液中的pH值應(yīng)控制在什么范圍？

已知：Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36，Zn(OH)2的Ksp=1.8×10-14。解：Fe(OH)3Fe3++3OH-Zn(OH)2Zn2++2OH-

（1）首先確定哪種離子先沉淀

[OH-]={Ksp/[Fe3+]}1/3=4.79×10-12mol/L[OH-]={Ksp/[Zn2+]/c}0.5=1.34×10-6mol/L

可見Fe3+沉淀所需OH-濃度低，故Fe3+先沉淀。（2）Fe3+沉淀完全時(shí)，[Fe3+]=1.0×10-5mol/L[OH-]={Ksp/[Fe3+]}1/3={1.1×10-36/1.0×10-5}1/3=4.79×10-11mol/LpH=14-pOH=14-｛-lg[OH-]｝=3.68（3）Zn2+開始沉淀時(shí)

pH=14-pOH=14-｛-lg[OH-]｝=14-｛-lg1.34×10-6｝=8.12∴要使Fe3+和Zn2+分離，溶液的pH值必須控制在3.68～8.12范圍內(nèi)。四分布沉淀eg：在含有0.01mol/LI-和0.01mol/LCl-的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，何者先析出沉淀？兩者能否進(jìn)行有效地分離？解：AgIAg++I-AgClAg++Cl-

（1）首先確定哪種離子先沉淀

KspAgI=8.3×10-17，KspAgCl=1.8×10-10[Ag+]=KspAgI/[I-]=8.3×10-15mol/L[Ag+]=KspAgCl/[Cl-]=1.8×10-8mol/L

可以看出l-沉淀時(shí)所需Ag+濃度小，故l-先沉淀。四分布沉淀

（2）l-沉淀完全時(shí)，[l-]=1.0×10-5mol/L

則Ag+濃度為：

[Ag+]=KspAgI/[I-]=8.3×10-12mol/L

（3）Cl-開始沉淀時(shí)，所需Ag+濃度為1.8×10-8mol/L，比I-沉淀完全時(shí)Ag+濃度8.3×10-12mol/L高，故兩者能夠進(jìn)行有效分離。四分布沉淀

在含有沉淀的溶液中，加入適當(dāng)?shù)某恋韯蛊渑c溶液中某一離子結(jié)合成為更難溶的物質(zhì)，叫作沉淀的轉(zhuǎn)換。（1）溶解度較大的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度較小的沉淀

eg：CaSO4的Ksp=2.45×10-5轉(zhuǎn)化為CaCO3的Ksp=8.7×10-9

解：CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-K={[SO42-]/c}÷{[CO32-]/c}=2.8×103

CaSO4的Ksp（2.45×10-5）大于CaCO3的Ksp（8.7×10-9），所以可發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化。

五沉淀轉(zhuǎn)換（2）溶解度較小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度較大的沉淀

eg：BaSO4的Ksp=1.08×10-10轉(zhuǎn)化為BaCO3的Ksp=8.2×10-9

解：BaSO4+CO32-BaCO3+SO42-K={[SO42-]/c}÷{[CO32-]/c}=0.0013

條件：兩種沉淀的溶解度不能相差太大，否則不能發(fā)生轉(zhuǎn)化。五沉淀轉(zhuǎn)換六沉淀滴定法（一）定義

沉淀滴定法是利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行的滴定分析方法。（二）條件

1沉淀的溶解度小，即反應(yīng)需定量、完全；

2沉淀的組成要固定，即被測離子與沉淀劑之間要有準(zhǔn)確的化學(xué)計(jì)量關(guān)系；

3沉淀的反應(yīng)速率快；

4沉淀吸附的雜質(zhì)少；

5要有適當(dāng)?shù)闹甘緞┲甘窘K點(diǎn)。銀量法：Ag++X-=AgX可以測定Cl-，Br-，I-，SCN-和Ag+。（三）莫爾法沉淀滴定法

以鉻酸鉀（K2CrO4）作指示劑，用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液作滴定劑，滴定Cl-溶液。滴定原理：AgCl溶解度小于Ag2CrO4溶解度，根據(jù)分步沉淀原理，先析出的