第四章_难溶电解质的沉淀溶解平衡
3.4第四节 难溶电解质的溶解平衡
5.在有Cl-和Br-共同存在的溶液中,只要滴入AgNO3溶液,就 一定先有AgBr沉淀生成。( ×) 分析:是否先生成AgBr沉淀,要看溶液中c(Cl-)、c(Br-)的大 小,因为形成沉淀必须满足的条件是c(Ag+)·c(X-)>Ksp(AgX), 如果c(Cl-)较大而c(Br-)较小,当c(Ag+)·c(Cl-)> Ksp(AgCl),而c(Ag+)·c(Br-)<Ksp(AgBr)时,先生成 AgCl沉淀。
(3)方法。 方法实例发生反应的离子方程式调节 pH法除去NH4Cl溶液中的沉淀3+ Fe +3NH3·H2O==== 剂法除去污水中的重金属离子H2S+Cu2+CuS↓+ Fe(OH) 2H+ ↓+3NH
3
4
+
2.沉淀的溶解
(1)含义。 减少溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移 动,从而使沉淀溶解。 (2)方法。
第四节 难溶电解质的溶解平衡
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1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。
2.了解溶度积的意义。
3.知道沉淀的生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解 平衡的移动。
一、难溶电解质的溶解平衡 在难溶电解质的饱和溶液中是否也存在像化学平衡一样的动态 平衡? 1.物质的溶解性 20 ℃时电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系: 难溶 易溶
4.特征 溶解平衡也具有化学平衡的特点。 可逆 过程。 (1)逆:_____ 动态 平衡,溶解的速率和沉淀的速率并不为0。 (2)动:_____ = 沉淀)。 (3)等:v(溶解)__v( 离子浓度 保持不变。 (4)定:达到平衡,溶液中_________ (5)变:当外界条件发生改变,溶解平衡将发生移动,并建立新
的沉淀溶解平衡状态。
第四章 沉淀溶解平衡
解:c(Ba2+)=0.02×10/20=0.01mol/L c(SO42-)=0.002×10/20=0.001mol/L [ Ba 2 ] 0.02 10 / 20 0.01mol / l 2+)c(SO 2-)=0.01×0.001=1.0×10-5>K Q=c2(Ba 4 sp [ SO4 ] 0.002 10 / 20 0.001mol / l 5 有沉淀生成 Q 0.01 0.001 10 K 有沉淀生成
当溶液中存在同离子效应时,必然也有盐效 应,这两种效应对难溶强电解质所产生 的影 响恰好相反。
随着Na2SO4浓度 的增加,难溶电 解质的溶解度先 减小(同离子效应 起主导作用),而 后增大(盐效应起 主导作用)。
如果电解质溶解度很小,盐效应的影响实际上很小,同离 子效应对难溶强电解质的溶解度的影响远大于盐效应的影 响。二者同时存在时,在近似计算中可以忽略盐效应。
K sp 0.01
1.77 10 mol / L
8
纯水中:
AgCl Ag Cl
s
10
s
5
s K sp 1.77 10
1.33 10 mol / L
发现:同离子效应使沉淀的溶解度降低。 所以为了控制使某些离子沉淀完全,可采取:
一般对不易除去的沉淀剂, 可过量20%—50%; 对于在烘干或灼烧时易挥发的沉淀剂可过量50~100%;
沉淀剂不宜过量太多,否则将有盐效应使溶解度增大。
b.盐效应 实验发现: 一定温度下,BaSO4, AgCl等难溶强电解质在KNO3
溶液中的溶解度比在纯水中大,并且硝酸钾的浓度
越大,难溶强电解质的溶解度和溶度积也越大。
第四节 难溶电解质的溶解平衡
解析:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),由于 c(Ag+)· -)=Ksp,溶液中c(Cl-)或c(Ag+)越 c(Cl 大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解度就越小。 注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的 浓度有关,而与溶液体积无关。 ①c(Cl-)=0.01 mol· -1 ②c(Cl-)=0.04 mol· L L -1 ③c(Cl-)=0.03 mol· -1 L ④c(Cl-)=0 c(Ag+)=0 ⑤c(Ag+)=0.05 mol· -1 L Ag+或Cl-浓度由小到大的顺序为④<①<③<②< ⑤,故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序为④> ①>③>②>⑤。 答案:B
PbS 3.4× 10-28
HgS 6.4× 10-33
ZnS 1.6× 10-24
6.3× 2.5× 10-18 10-13
为除去某工业废水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+ 杂质,最适宜向此工业废水中加入过量的( ) A.NaOH B.FeS C.Na2S
(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是 ________。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制 溶液的pH( ) A.<1 B.4左右 C.>6 (3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质, ________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH 的方法来除去,理由是__________________ (4)要使氢氧化铜沉淀溶解,除了加入酸之外,还 可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2+,写出反应的离 子方程式:_____________________________。 (5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表。
第四节
第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡
第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡第1课时沉淀溶解平衡原理【学习目标】1.了解难溶物在水中的溶解情况,认识沉淀溶解平衡的建立过程。
2.能用平衡移动原理认识沉淀溶解平衡的移动。
3.理解溶度积的概念,能用溶度积规则判断沉淀的产生、溶解。
【阅读教材】P87~88(引入)溶洞、钟乳石为大自然的杰作。
你知道它是如何形成的吗?这与化学平衡又有什么关系?一、沉淀溶解平衡原理【阅读教材】P87“活动与探究”11.物质的溶解性(1)溶解度的大小:(2)影响物质溶解度的因素:温度:一般固体和液体,温度越高,溶解度越,但物质反常。
气体的溶解度随温度的升高而。
压强:对固体和液体溶解度的影响很,对气体溶解度的影响很。
例1.下列属于微溶物质的是()A.AgCl B.BaCl2 C.CaSO4 D.Ag2S例2.下列物质的溶解度随温度升高而减小的是()A.KNO3 B.Ca(OH)2C.BaSO4 D.CO2【阅读教材】P87“活动与探究”22.沉淀溶解平衡:(1)没有绝对不溶的物质(2)沉淀溶解平衡:在一定下,当沉淀的速率和沉淀的速率时,形成溶质的溶液,达到平衡状态,人们将这种平衡称为沉淀溶解平衡。
①AgCl的电离方程式。
②AgCl的沉淀溶解平衡方程式。
类似于水的离子积常数,我们可以用溶度积常数来描述沉淀溶解平衡。
(3)溶度积常数:①概念:在一定下,难溶电解质在溶液中达到平衡时,电离出的离子的物质的量浓度的系数次幂的乘积为一常数,称为溶度积常数或简称,通常用表示。
②举例:AgCl的沉淀溶解平衡AgCl Ag++Cl-,K sp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-);Fe(OH)3的沉淀溶解Fe(OH)3Fe3++3OH-,K sp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-);BaSO4的沉淀溶解平衡,溶度积;Mg(OH)2的沉淀溶解平衡,溶度积;③溶度积常数与溶解度的关系:同种类型的难溶物,其溶度积常数越大,溶解度越。
微专题4 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析
微专题4难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析1.曲线型图像第一步:明确图像中纵、横坐标的含义纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=K sp。
在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Q>K sp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<K sp。
2.对数型图像解题时要理解pH、pOH、pC的含义,以及图像横坐标、纵坐标代表的含义,通过曲线的变化趋势,找到图像与已学化学知识间的联系。
(1)pH(或pOH)—pC图横坐标:将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH 越小,pOH则相反。
纵坐标:将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A)越大,则pC越小。
例如:常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡;②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+完全沉淀的pH分别为3.7、4.8、8.3、11.2。
(2)pC—pC图纵、横坐标均为一定温度下,沉淀溶解平衡时粒子浓度的负对数。
例如:已知p(Ba2+)=-lg c(Ba2+),p(酸根离子)=-lg c(酸根离子),酸根离子为SO2-4或CO2-3。
某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示,①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡;②p(Ba2+)=a时,即c(Ba2+)=10-a mol·L-1时,p(SO2-4)>p(CO2-3),从而可知K sp(BaSO4)<K sp(BaCO3);M点在BaCO3平衡曲线上方,p(Ba2+)、p(CO2-3)均大于平衡值,此时溶液中c(Ba2+)、c(CO2-3)均小于平衡线上的值,故不能生成BaCO3沉淀;若M点在BaSO4平衡曲线下方,p(SO2-4)、p(Ba2+)小于平衡值,此时溶液中c(Ba2+)、c(SO2-4)均大于平衡线上的值,故能生成BaSO4沉淀。
第4章 电离平衡第5节 沉淀溶解平衡
15
第4章 电离平衡
第5节 沉淀溶解平衡
对象:难溶强电解质;沉淀溶解平衡是多相平衡。
4.5.1 溶度积常数
1.溶度积:
对一般的难溶强电解质,若沉淀溶解反应方程式为:
m n n m c
c K )]B [()]A [( -+⋅= 简写为: K sp =[A m +]n [B n -]m (4-29)
如:AgCl(s)
Ag +(aq)+ Cl -(aq) K sp =[Ag +][Cl -
] Ag 2S(s)
2Ag +(aq) + S 2-(aq) K sp = [Ag +]2 [S 2-] Fe(OH)3(s)
Fe 3+(aq)+3OH -(aq) K sp =[Fe 3+][OH -]3 Hg 2X 2(s)Hg +22+ 2X - K sp =[Hg +22][ X -]2 K sp 是沉淀溶解平衡常数,称溶度积常数,简称溶度积。
(s :solubility ,溶解度;p :product ,乘积)
K sp 的物理意义:一定温度下,难溶强电解质饱和溶液中离子浓度的计量数次幂之积为一常数。
K sp 表示难溶强电解质溶解趋势的大小或生成沉淀的难易; 难溶电解质不同,K sp 值不同;
用K sp 比较溶解度相对大小时,应为同类型物质;
物质的溶解是绝对的,不溶解是相对的。
严格地说:平衡时应用活度积(有效浓度)来描述,稀溶液或理。
无机化学 第四章 沉淀的形成与沉淀溶解平衡
2)选择沉淀物溶解度最小的沉淀剂,使 离子沉淀更完全 3)定性沉淀完全 c 10-5 mol.L-1 ,
定量沉淀完全 c 10-6 mol.L-1
思考:
某溶液中cCl-=
cBr
=
cI-
=0.01
mol.L-1
,
慢慢滴加
AgNO3溶液,会有什么现象?
c Mg 2
c OH
K
θ sp
c (OH )
K
θ sp
c (Mg 2 )
1.9 10 5 mol
L1
c (OH
)
K
θ b
cb cs
1.76
10 5 0.05 c (NH 4 Cl)
c (NH 4 Cl) 4.74 10 2 mol L1
m (NH 4 Cl) 4.74 10 2 0.02 53.5 0.05g
第四章 沉淀的形成和沉淀溶解平衡
4.1 难溶电解质的溶度积
1.溶度积
沉淀溶解平衡常数 Ksp ( Ksp )
AmDn(s)
m An+(aq) + n Dm-(aq)
平衡时
K
sp
cm (An ) cn (Dm )
一定温度下,难溶电解质饱和溶液中各 离子浓度以其计量系数为指数的乘积为一常 数
2.溶解度与溶度积的关系
Kθ sp,BaSO4 0.01
1.1108 mol L1
思考题
分别计算Mn(OH)2 在纯水、0.01mol. L-1 NaOH 溶液和0.01mol. L-1 MnCl2 溶液中的溶解度。
3.盐效应
在难溶电解质饱和溶液中加入其它强 电解质,难溶物的溶解度增大的现象。
第四节 难溶电解质
(3)影响因素:KSP只与难溶电解质的 性质和温度有关
(4)应用:判断有无沉淀——溶度积规则 Q(离子积)= [c(Mn+)]m·[c(Am-)]n
Q>KSP时,溶液中有沉淀析出 Q=KSP时,沉淀与溶解处于平衡状态
Q<KSP时,溶液中无沉淀析出
二、沉淀溶解平衡的应用
(一)沉淀的生成
方法:1、调节pH法:
例:Ag2S(s) 2Ag+(aq)+S2-(aq) Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)
(2)意义:
对于同类型(阴、阳离子个数相同)的难溶电解质, 在相同温度下,Ksp越大→S(溶解度)越大
例:Ksp(AgCl)=1.8×10-10 Ksp(AgBr)=6.3×10-15 说明S(AgCl)> S(AgBr)
除去NH4Cl中的FeCl3 溶于水,加NH3 H2O调节pH值在7-8
Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 2、加沉淀法:
以Na2S、H2S做沉淀剂除去Cu2+和Hg2+
Cu2 S 2 CuS
Hg
2
S 2
HgS
Cu2 H2S CuS 2H Hg 2 H2S HgS 2H
(3)如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大, 就能实现分步沉淀,从而达到提纯、分离的目的。
3、常见转化:常用银盐溶解度的大小顺序
Ag2CrO4 ↓(砖红色)Cl AgCl↓(白) Br AgBr↓(浅黄色)
I AgI↓(黄色) S2 Ag2S↓(黑色)
4、应用:
(1)锅炉除水垢:CaSO4
注:(1)生成沉淀的离子反应不能进行到底(即离子浓度≠0), 一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol/L时,化学 上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了
第四节难溶电解质的溶解平衡
C.c(Mg2+)为0.120 mol/L的溶液中要产生Mg(OH)2 沉淀,溶液的pH要控制在9以上
D.向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl) 变大
解 析 : A 选 项 , c(Ag + )·c(Ac - ) = 0.2/2×0.2/2 = 0.01>Ksp(CH3COOAg),所以一定能生成沉淀;B选项,由 Ksp(AgCl) 和 Ksp(Ag2CrO4) 可 知 , 溶 解 度 S(AgCl)<S(Ag2CrO4),应该先产生AgCl沉淀.C选项中, 根据Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11 mol3·L-3=c(Mg2+)c2(OH- 1)=0.120×c2(OH-)可算出c(OH-)应大于10-5mol·L-1, 所以溶解的pH要控制在9以上.D选项,Ksp(AgCl)只与温 度有关.
答案:B
1.沉淀的生成 (1)条件:离子积(Qc)大于溶度积(Ksp). (2)应用 ① 分 离 离 子 : 同 一 类 型 的 难 溶 电 解 质 , 如 AgCl 、 AgBr、AgI,溶度积小的物质先析出,溶度积大的物质后 析出.
② 控 制 溶 液 的 pH 来 分 离 物 质 . 如 除 去 CuCl2 中 的 FeCl3 就 可 向 溶 液 中 加 入 CuO 或 Cu(OH)2 等 物 质 , 将 Fe3 + 转化为Fe(OH)3而除去.
(4)溶解平衡方程式的书写
①难溶电解质后标“ s ”,离子后标“ aq ”;
②不用“ === ”,用“
”.
3.溶度积常数
(1)定义:在一定条件下的难溶电解质饱和溶液中,存 在沉淀溶解平衡,其 平衡常数 即为溶度积常数或溶度
积,符号 Ksp .
(2)表达式:对于沉淀溶解平衡MmAn(s)
大学基础化学 第四章 沉淀-溶解平衡 PPT课件
§4-1 溶度积和溶度积规则
一、溶度积常数
1. 难溶强电解质
常温下溶解度小于0.01g/100gH2O的电解质叫做 难溶电解质(electrolyte of difficult dissolution)。
难溶强电解质的特点:溶解度很小,但溶解的
部分全部解离。
2. 难溶强电解质的沉淀溶解平衡
溶解
例如: BaSO4(s) 沉淀 Ba2+(aq) + SO42-(aq) 这种平衡是多相平衡,又称沉淀溶解平衡。
Ksp [Ag+ ]2[CrO42 ] (13.08105 )2 6.54 105
1.12 1012
因此对于A2B或AB2型的难溶强电解质有:Ksp=4S3
例 3 : Mg(OH)2 在 298.15K 时 的 Ksp 值 为 5.61×10-12 , 求该温度时Mg(OH)2的溶解度。
解:设Mg(OH)2的溶解度为S,根据其沉淀溶解 平衡可得:
前言
强电解质
电 易溶电解质
解
弱电解质
质
难溶电解质 沉淀溶解
单相离子平衡 多相离子平衡
25 º, 100克水中可溶解 (克)
ZnCl2 432 ; PbCl2 0.99;HgS 1.47x10-25
易溶物: > 1 克 微溶物: 0.01~1 克 难溶物: < 0.01 克
1、沉淀溶解平衡的建立:
例2 Ag2CrO4在298.15K时的溶解度为6. 54×10-5mol·L-1 计算其溶度积。
解: Ag2CrO4(s)
2Ag+(aq) + CrO42-(aq)
因此:[Ag+]=2 × 6.54 ×10-5=13.08 ×10-5 (mol·L-1) [CrO42-]= 6.54 ×10-5 (mol·L-1)
第四章 难溶强电解质的沉淀溶解平衡
中,离子强度很小,活度因子趋近于1,故 c = a,通常就可用浓度代替活度。
第二节、溶度积与溶解度的关系
溶度积和溶解度都可表示难溶电解质在水 中的溶解能力的大小,它们之间有内在联系, 在一定条件下,可以直接进行换算。
在换算时应注意:所使用的浓度单位;
例如:设难溶电解AaBb固体在水中的溶解度为 S( mol·L-1),则依据它在水中的沉淀溶解平衡
AaBb(s)
aAn+(aq) + bBm-(aq)
平衡时 (溶解度S)
aS
bS
根据溶度积公式Ksp,AaBb= [An+]a·[Bm-]b得
Ksp,AaBb=(aS)a (bS)b=aabbS(a+b)
故难溶电解AaBb的溶度积Ksp和溶解度S的换
算关系式为
S
a b
Ksp,AaBb aa bb
例4-3 Mg(OH)2在298.15K时的Ksp值为5.61×10-12, 求该温度时Mg(OH)2的溶解度。 解:设Mg(OH)2的溶解度为S,根据其沉淀溶解 平衡可得:
Mg(OH)2(s) 代入溶度积表达式:
Mg2+ + 2OH-
S
2S
Ksp(Mg(OH)2)=[Mg2+][OH-]2=S(2S)2=4S3 由此可得:
(1)适用于离子强度很小,浓度可以代替活 度的溶液。
对于溶解度较大的难溶电解质(如CaSO4、 CaCr04等) ,由于饱和溶液中离子强度较大, 因此用浓度代替活度计算将会产生较大误差, 因而用溶度积计算溶解度也会产生较大的误差。
(2)适用于难溶电解质的离子在水溶液中不 发生水解等副反应或者副反应程度很小的物质
第四章 沉淀溶解平衡和溶度积
2
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4.5.2 溶度积与溶解度的关系
溶解度(S):一升溶液中所溶解溶质的物 质的量。单位:mol· L-1. 1. AD型(如AgCl、AgI、CaCO3) AD (S) A+ (aq) + D–(aq) 溶解度: S S Ksp = c(A+ )c(D–) = S2
5.6 10 5.6 10 c(OH ) 2 c(Cu ) 1
20
20
2.4 10 (mol L )
pOH = 9.6 , pH = 4.4 控制 pH:2.8 ~ 4.4 .
22
10
1
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4.6.3 沉淀的溶解(Qc < Ksp)
1. 生成弱电解质 例 : CaC2O4(s)
7
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4.5.3 溶度积规则
AmDn(s) mAn+ + nDm平衡时: Ksp = cm(An+)cn(Dm-) 任意态的活度商用Qc表示.
Qc c
m A n
c
n Dm
8
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溶度积规则: Qc < Ksp , 无沉淀生成,加入沉淀可溶解。 Qc > Ksp ,有沉淀生成。 Qc = Ksp,平衡态,既无沉淀生成,也不能 溶解沉淀
第四单元 难溶电解质溶解沉淀平衡
一、 沉淀溶解平衡
固体浓度视 为定值
Ksp = c(Ag+)c(Cl—) 4、溶度积常数: 在一定温度下,难溶电解质形成沉淀溶解 平衡状态时,饱和溶液中各离子化学计量数次 方的乘积。
试一试
写出难溶物Ag2CrO4、 Fe(OH)3的溶度积表达式
Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和 温度有关,与浓度无关。
例:工业原料氯化铵中混有氯化铁,加氨水调 PH值至7-8 Fe3+ + 3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 例:要除去含Cu2+、Cl-、Fe3+的溶液中的Fe3+, 而不引入新杂质,可加入什么化学物质? Fe3+ +3H2O CuO Cu(OH)2 Fe(OH)3 +3H+ CuCO3 Cu2(OH)2CO3
据平衡移动,对于在水中难溶的 电解质,如能设法不断地移去溶 解平衡体系中的相应离子,使 Qc<Ksp平衡向沉淀溶解方向移动, 就可使沉淀溶解。
【案例】 :吃糖后不刷牙容 易形成蛀牙。为什么?
• 信息: • 1.牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的用, 其主要成分为Ca5(PO4)3OH(羟基磷酸 钙), 它是一种难溶电解质, Ksp=2.5×10-59; • 2.残留在牙齿上的糖发酵会产生H+;
溶洞奇观
资料在线
难溶
0.01
实验探究
微溶
1
可溶
10
易溶
(Sg/100g水)
如何设计实验验证难溶电解质 在水中存在部分溶解?
实验探究
[方案一]
(1)将少量的AgCl固体加到盛有一定量水的 试管中,振荡,静置一段时间。 (2)取上层清液1~2ml,加入试管中,逐滴 加入KI溶液,振荡,观察实验现象。
第4章 难溶强电解质
(2)在0.10 mol· L-1 Na2CrO4溶液中的溶解度 在有 CrO42- 离子存在的溶液中,沉淀溶解达到平衡时 , 设Ag2CrO4的溶解度为S,则
Ag2CrO4(S) 2Ag+ + CrO42-
平衡时
0.10+S ≈0.10 Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=(2S)2(0.10)=0.40S2
第四节 沉淀平衡移动
一、沉淀的生成
根据溶度积规则,当 IP >Ksp ,就会有 沉淀生成。
例 4 判断下列条件下是否有沉淀生成(均忽 略体积的变化):
(1)将0.020mol· L-1CaCl2溶液10mL与等体积 同浓度的Na2C2O4溶液相混合; (2)在1.0mol· L-1 CaCl2溶液中通入CO2气体 至饱和。
解: (1) 溶液等体积混合后, [Ca2+] =0.010mol· L-1, [C2O42-]=0.010mol· L-1 ,
此时, IP (CaC2O4)=[Ca2+][C2O42-] =(1.0×10-2)×(1.0×10-2)=1.0×10-4 所以
IP > Ksp (CaC2O4)=2.32×10-9
(二)沉淀的转化 将一种难溶化合物转化为另一种难 溶化合物,这种过程称为沉淀的转化。
CaSO4(s)+Na2CO3 CaCO3(s)+Na2SO4
三、同离子效应和盐效应
因为加入含有共同离子的强 电解质,使难溶电解质的溶解度降 低的效应叫同离子效应 (common ion effect) 。 例如:钡餐
例2
Ag2CrO4在298.15K时溶解度为6.54×10-5mol· L-1, 计算其溶度积。
大学化学之难溶性强电解质的沉淀-溶解平衡
0
0.01
=
Ksp,SnS K1 ·K2
=
1.010–25 1.310–77.110–15
= 1.810–4
[H+]o–0.02 =
[H2S][Sn2+] = K
[H+] = [H+]o= 0.98(mol·dm–3)
2021/10/19
0.010.01 = 0.96
1.0810–4
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3.3 分步沉淀
Mg(OH)2
Mg2+ + 2OH–
Ksp,Mg(OH)2 = [Mg2+][OH–]2
用类似的方法求出产生Mg(OH)2沉淀时的[OH–] [OH–] = 1.310–5(mol·dm–3)
Ksp,Fe(OH)3 = [Fe3+][OH–]3
Fe3+完全沉淀时的[OH–]可由下式求得
[OH–] =
3 Ksp,Fe(OH)3 [Fe3+]
3 =
4.010–38 1.010–5
2021/10/19
= 1.510–11(mol·dm–3)
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这时的pOH = 10.8, pH = 3.2
解:
Ag2CrO4
2Ag+ + CrO42–
查表得Ag2CrO4的 溶度积常数 Ksp = 2.010–12
Ksp = [Ag+]2[CrO42–]
2021/10/19
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[Ag+] =
Ksp = [CrO42–]
2.010–12 1.010–3
= 4.510–5(mol·dm–3)
• 当[Ag+] = 4.510–5mol·dm–3时, 开始有Ag2CrO4沉淀 生成。
高考化学热点:难溶电解质的沉淀溶解平衡
难溶电解质的沉淀溶解平衡【热点思维】【热点释疑】1、怎样判断沉淀能否生成或溶解?通过比较溶度积与非平衡状态下溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q c的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀生成或溶解的情况:Q c>K sp,溶液有沉淀析出;Q c=K sp,溶液饱和,沉淀的生成与溶解处于平衡状态;Q c<K sp,溶液未饱和,无沉淀析出。
2、如何理解溶度积(K sp)与溶解能力的关系?溶度积(K sp)反映了电解质在水中的溶解能力,对于阴阳离子个数比相同的电解质,K sp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强;但对于阴阳离子个数比不同的电解质,不能通过直接比较K sp数值的大小来判断难溶电解质的溶解能力。
3、沉淀溶解平衡有哪些常考的知识点?沉淀生成的两大应用①分离离子:对于同一类型的难溶电解质,如向含有等浓度的Cl-、Br-、I-的混合溶液中滴加AgNO3溶液,AgCl、AgBr、AgI中溶度积小的物质先析出,溶度积大的物质后析出。
②控制溶液的pH来分离物质,如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO 或Cu(OH)2等物质,将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去。
【热点考题】【典例】实验:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.01 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;③向沉淀c中滴加饱和KI溶液,沉淀变为黄色。
下列分析正确的是()A.通过实验①②证明浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) B.滤液b中不含有Ag+C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgID.实验可以证明AgI比AgCl更难溶【答案】C【对点高考】【2014年高考上海卷第11题】向饱和澄清石灰水中加入少量CaC2,充分反应后恢复到原来的温度,所得溶液中()A.c(Ca2+)、c(OH-)均增大B.c(Ca2+)、c(OH-)均保持不变C.c(Ca2+)、c(OH-)均减小D.c(OH-)增大、c(H+)减小【答案】B【解析】试题分析:碳化钙溶于水与水反应生成氢氧化钙和乙炔,反应的化学方程式为CaC2+2H2O→Ca(OH)2+HC≡CH↑。
第4章 难溶强电解质
2Ag+(aq) + CrO42-(aq)
2S
S
代入溶度积表达式得:
Ksp(Ag2CrO4) = [Ag+]2 [CrO42-]=(2S)2(S)=4S3 = 4×(6.54×10-5)3 = 1.12×10-12
例3
Mg(OH)2在298.15K时的Ksp值为5.61×10-12, 求该温度时Mg(OH)2的溶解度。
第三节 溶度积规则
离子积 IP(ionic product):表示在任意条件 下(包括不饱和溶液)离子浓度幂的乘积。
IP和Ksp的表达形式类似,但是其含义不同。
Ksp表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓 度幂的乘积,仅是IP的一个特例。
在任意条件下,对于某一溶液,IP和Ksp 间的关系有以下三种可能:
严格讲,应以活度来表示。但在稀溶液 中,离子强度很小,活度因子趋近于1,故 c = a,通常就可用浓度代替活度。
第二节 溶度积与溶解度的关系
溶度积和溶解度都可表示难溶电解质 在水中的溶解能力的大小,它们之间有内 在联系,在一定条件下,可以直接进行换 算。
在换算时应注意:所使用的浓度单位
例1 AgCl在298.15K时的溶解度为1.91×10-3g·L-1,
由于[AgCl(s)] 是常数,可并入常数项
得 Ksp= [Ag+][Cl-]
Ksp叫做溶度积常数,简称为溶度积。
对于AaBb型的难溶电解质
AaBb(s)
aAn+ +bBm-
Ksp= [An+ ]a·[Bm- ]b
溶度积常数:在一定温度下,难溶电解质饱 和溶液有关离子浓度幂的乘积为一常数,此常 数称为溶度积常数。
Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=S2 =(1.33×10-5)2 =1.77×10-10
5第四章难溶强电解
析出,直至溶液达饱和为止。
18
沉淀反应的利用和控制
l.沉淀的生成
2.沉淀的溶解
19
沉淀的生成
l.加入沉淀剂
增大离子浓度,使溶液中Qi大于Ksp
2.控制溶液的pH值 对于氢氧化物沉淀和弱酸盐沉淀可通过加碱, 提高pH,使沉淀生成。
20
பைடு நூலகம்
加入沉淀剂
将等体积的2.0×10-3mol· -1 AgNO3溶液和2.0×10 L
-4
mol· -1NaCl溶液混合,能否析出AgCl沉淀? L 解: 混合后,溶液中
c(Ag+)=2.0×10-3/2=1.0×10-3 mol· -1 L
c(Cl-)=2.0×10-4/2=1.0×10-4 mol· -1 L
Qc =c(Ag+)· c(Cl-)=1.0×10-7
已知KspӨ(AgCl)=1.8×10-10
Kspө称为难溶强电解质的标准溶度积,简称溶度积
MmAn(s)
θ sp
mMn++nAmn m
K (M m A n ) [M
] [A
m n
]
4
难溶强电解质的溶解度
对于难溶强电解质MA,
K
MA(s)
M+ + A
设MA的溶解度为S mol· -1,则 L
S/cθ=[M+]=[A-]
[M ][A ] K
a M a A K a MA(s) K
溶度积
一定温度下,对确定的难溶强电解质,Kθap为常数, 称为活度积常数,按照活度的定义,可变为:
θ ( M [M ]) ( A [A ]) K ap
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有沉淀生成 20
(2) 在1.0 mol·L-1 CaCl2溶液中通入CO2至饱和。
解:饱和CO2水溶液中 [CO32-]= Ka2= 4.68×10-11 mol·L-1
IP =[Ca2+][CO32-] = 1.0×(4.68×10-11) = 4.68×10-11 <Ksp (CaCO3) = 2.32×10-9 无CaCO3沉淀析出
6
二、溶解度 S 与溶度积 Ksp的关系
(一) AB型难溶强电解质
溶解 AgCl(s)
平衡时 沉淀
Ag+ (aq) + Cl -(aq)
S
S
sp [Ag ][Cl ]= S 2
S = Ksp
7
(二) A2B(或AB2)型难溶强电解质
Ag2CrO4(s) 平衡时
2Ag+(aq) + CrO42-(aq)
S=3√(Ksp/4)= 6.5×10-5 mol·L-1
13
(二)盐效应:
加入一定量的含不同离子的强电解质而使得沉 淀溶解度略微增大的效应。
14
Salt Effect on Solubility
Example: Estimate the solubility of Ag2CrO4 in 0.010 mol·L-1 KNO3.
18
(四)配位效应:
在沉淀溶解平衡体系中加入适当的配位剂,会 使难溶电解质的溶解度增大的效应。
MB (s)
M(aq) + B(aq)
X (aq)
MX(aq) + MX2(aq) + …
配位剂的浓度越大,生成的配合物越稳定,则难溶 电解质的溶解度就越大。
19
三、溶度积规则的应用
(一) 判断沉淀的生成:
3. IP>Ksp 溶液过饱和。有沉淀析出。
11
二、影响沉淀溶解平衡的几种效应
(一) 同离子效应:
加入含有相同离子的强电解质而使得难溶电解 质的溶解度降低的效应。
应用: 加入过量沉淀剂,可使沉淀更完全。
12
Common Ion Effect on the Solubility
Example: Calculate the solubility of Ag2CrO4 in 0.10 mol·L-1 Na2CrO4.
Mg开始沉淀的pH值为:
[OH ]
([MKgsp2
]
)
1 2
(
5.6
10
12
)
1 2
0.1
= 7.5 × 10-6 moldm-3
pOH = 5.12, pH = 8.88
因此, 只要控制pH值在2.48 ~ 8.88之间即可 使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。
33
例. 在 0.100 mol·L-1 I- 和 0.100 mol·L-1 Cl- 混 合溶液中滴加AgNO3溶液时,哪种离子先沉淀? 当第二种离子刚开始沉淀时,溶液中第一种离 子的浓度为多少(忽略溶液体积的变化)? ( Ksp,AgCl = 1.77×10-10;Ksp,AgI = 8.51×10-17 )
25
ZnS(s)
Zn2+ + S2-
平衡移动方向 +
2H+ +2 Cl-
2 HCl
H2S ↑
26
3、生成稳定配离子
AgCl(s) 平衡移动方向
Ag+ + Cl+ 2NH3
[Ag(NH3)2]+
27
4、氧化还原反应
3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
Solution:
ionic strength: I [0.01012 0.010 (1)2 ] / 2 0.010 lg γAg 0.50912 0.010 0.051 γAg 0.89 lg γ _ 0.509 (2)2 0.010 0.20
CrO4
γ _ 0.63 CrO4 15
CaSO4(s) + CO32-(aq)
CaCO3 (s) + SO42- (aq)
该转化反应的平衡常数为:
K
[SO24- ] [Ca2+ ][SO42- ] [CO32- ] [Ca2+ ][CO32- ]
Ksp,CaSO4 Ksp,CaCO3
4.93105 3.36 109
1.47 104
21
(二)判断是否沉淀完全
沉淀作用不可能绝对完全。 除特殊指明外,当被沉淀离子的浓度小于1×105
mol·L-1(定性分析)或1×106 mol·L-1(定量分析) 时,可认为已完全沉淀。 判断是否沉淀完全:先利用溶度积规则计算在给定 条件下溶液中的待沉淀离子浓度,再进行判断。
22
例. 在0.0100 mol·L-1 的MgCl2溶液中,欲使 Mg2+以Mg(OH)2的形式完全沉淀,则溶液的pH 至少为多少?已知:Ksp{Mg(OH)2} 5.611012
解: I- 沉淀时需要 Ag+ 的浓度是:
[Ag+] = Ksp,AgI / [I-] = 8.51×10 -17/ 0.100 = 8.51×10-16 mol·L-1
34
Cl- 沉淀时需要 Ag+ 的浓度是:
[Ag+] = Ksp,AgCl / [Cl-] = 1.77×10 -10/ 0.100 = 1.77×10-9 mol·L-1
第四章
难溶电解质的沉淀溶解平衡
Precipitation dissolution equilibrium of indissolvable electrolyte
1
本章要点
溶度积和溶解度之间的关系 溶解平衡的同离子效应、盐效应 分步沉淀和沉淀转化的条件
2
★ 是强电解质,但溶解度较小。 ★ 在水溶液中存在沉淀溶解平衡。
解: Fe(OH)3
Fe3+ + 3OH-
Ksp = [Fe3+][OH-]3 = 2.8 ×10-39
Fe3+ 沉淀完全时的[OH-]为:
[OH
]
([FKes3p
1
)3 ]
(
2.810 39 110 4
1
)3
= 3.0 × 10-12 moldm-3
pOH = 11.52,pH = 2.48 32
35
当 AgCl 刚沉淀时,Ag+浓度为 1.77×10-9 mol·L-1。此时溶液中 I- 的浓度为:
[I- ] = Ksp,AgI / [Ag+] = 8.51×10 -17 / (1.77×10-9 ) = 4.81×10-8 mol·L-1
Solution: Ag2CrO42Ag+ + CrO42-
S
2S S+0.10
Ksp= [Ag+]2 [CrO42-]=4S2(S+0.10) ≈0.40 S2
S =√(Ksp/0.40)=1.7×10-6 mol·L-1
*comparing to the solubility in pure water:
AgCl(s)
溶解 沉淀
Ag+ (aq) + Cl-(aq)
溶解与沉淀达到动态的两相平衡称为沉淀溶 解平衡(precipitation dissolution equilibrium)
3
第一节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡
一、 溶度积常数
AgCl(s)
溶解 沉淀
Ag+ (aq) + C]
[AgCl(s)]
sp [Ag ][Cl] 溶度积常数
4
对于AaBb型的难溶电解质
AaBb (s)
aAn+ + bBm-
Ksp=[An+] a [Bm-] b
注意: 1. 难溶强电解质的饱和溶液中才有上述关 系式。 2. 溶度积的大小反映了物质的溶解能力。
5
3. 对于同类型的难溶电解质,如A2B型 或AB2型可以直接根据溶度积来比较溶 解度的大小。 4. 对于不同类型的难溶电解质,不能直接 根据溶度积来比较溶解度的大小。
K值很大,反应能进行得较完全。
30
(五)分步沉淀
如果溶液中有两种以上的离子能与同一试 剂发生沉淀反应,那么沉淀将按一定的顺 序先后析出。
对同一类型的沉淀,Ksp 越小越先沉淀,且 Ksp相差越大分步沉淀越完全。
对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通 过计算才能确定。
应用:离子的分离
31
例:如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 moldm-3,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的 pH条件?(当Fe3+沉淀99.9%时视为完全)
23
(三) 判断沉淀的溶解
条件: IP<Ksp
1.生成难解离的水
Mg(OH)2(s)
Mg2+ + 2 OH-
+
平衡移动方向 2H+ + 2Cl-
2 HCl
2H2O
24
2. 生成难解离的弱酸
CaCO3(s)
Ca2+ + CO32-
平衡移动方向 +
2H+ + 2 Cl-
2 HCl
H2CO3 →CO2 + H2O
Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42-
S
2S·γAg+ S·γCrO4-
K sp (2S γ Ag )2 S γCrO4 4S 3 γ Ag 2 γCrO4 2.0 S 3