无机化学第10章沉淀平衡

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分析: 求出刚生成Ni(OH)2沉淀时所需pH值 求出使Fe(OH)3沉淀完全时所需pH值 控制pH值在二者之间
解: 刚生成Ni(OH)2沉淀时所需pH值
c(OH )
Ksp c(Ni2 )
2.01015 1.4107 mol/ L 0.1
pOH=6.85 pH=7.15
Fe(OH)3沉淀完全时所需pH值
pOH=-lg1.6×10-12 =11.8 pH= 2.20
沉淀完全时所需pH值
c(OH ) 3
K sp 106
3
4 1038 106
3.4 1011
pH 3.53
例题:在含有0.10MOL·L-1 FE3+和 0.10 MOL·L1 NI2+的溶液中,欲除掉FE3+,使NI2+仍留在溶 液中,应控制PH值为多少? (已知:NI(OH)2的KSP:2.0×10-15, FE(OH)3的KSP:4.0×10-38)
盐效应:在难溶电解质溶液中,加入 易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增 大的作用。
c(Na2SO4)/ molL-1
0
0.001 0.01
0.02
0.04 0.100 0. 200
S(PbSO4)/ mmolL-1
0.15 0.024 0.016 0.014 0.013 0.016
0.023
①当
co
初始浓度/(mol·L-1)
0
0.01
平衡浓度/(mol·L-1)
2x
0.01+x
(2x)2(0.01+x)=Ksp=1.1×10-12 x很小, 0.01+x≈ 0.01
x=5.2×10-6 mol/L
纯水中s=6.5×10-5 mol/L
注意
制备沉淀过程中,应用与沉淀含有相同离子的溶液洗 涤,而不是用蒸馏水。
4
比较溶解度与溶度积的关系
分子式 溶度积
溶解度(mol/L)
AgCl
1.8×10-10
1.3×10-5
AgBr
5.0×10-13
7.1×10-7
AgI
8.0×10-17
9.1×10-9
Ag2CrO4 1.1×10-12
6.5×10-5
•相同类型的难溶电解质,其 Ksp 大的 s 也大。
•AB型 S Ksp
=5.6 g
三、同离子效应
在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强 电解质,而使难溶电解质的溶解度降低的作用。
例题:求 25℃时, AG2CRO4在 0.01MOL·L-1 K2CRO4溶液中的溶解度。
解:设其溶解度为x mol·L-1
Ag2CrO 4 (s)
2Ag
(aq)
CrO
2 4
(aq)
=3.83×10-6 MnS开始沉淀时 pH≤5.41 pH值应控制在2.31~5.41范围内
利用多重平衡
M2++H2S MS(s)+2H+
K
[H ]2
[S2 ]
[M2 ][H2S] [S2 ]
K K aH2S aHS Ksp (MS )
[H ]2
K K aH2S aHS Ksp (MS)
[M2 ][H2S]
解:ZNS沉淀完全时所需PH值
c(Zn2+)c(S2-) ≥ Ksp= 2.93×10-25 10-6c(S2-) ≥ 2.93×10-25
c(S2-) ≥ 2.93×10-19 ∵[H+]2[S2-]=[H2S]Ka1Ka2=6.84×10-24 ∴[H+] ≤(6.84×10-24/2.93×10-19)1/2
所谓完全沉淀一般不超过某一限度,如10-6 mol/L, 即认为该离子沉淀完全了。
五、盐效应
AgCl在KNO3溶液中的溶解度 (25℃ )
c(KNO 3 ) /(mol L1)
0.00
AgCl溶解度 1.278
/105 (mol L1 )
0.00100 1.325
0.00500 0.0100 1.385 1.427
S 1.92103 mol / L 1.34105mol / L 143.3

Ag+(aq)+Cl-(aq)
平衡浓度 25oC, s
s
Ksp(AgC=l1)A的解=.8[g×A溶度Cg1l+0]-[1C0 l-]=s2=(1.34×10-5)2

1.92
例:25OC,已知KSP(AG2CRO4)=1.1×10-12,求同








分级沉淀,也叫分步沉淀。
2. 难溶硫化物沉淀
PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS
其他溶解
例: 某溶液中Zn2+和Mn2+的浓度皆为0.1 mol/L,如果不断将 H2S气体通入溶液中,使溶液中的H2S始终处于饱和状态, 将H+离子浓度控制在什么范围可将Zn2+和Mn2+分开?
25℃时,晴纶纤维生产的某种溶液中,c(SO42-) 为 6. 0×10-4 mol/L 。若在 40.0 L该溶液中,加入 0.010 mol/L BaCl2溶液 10.0L ,问是否能生成BaSO4 沉淀? 如果有沉淀生成,问能生成 BaSO4多少克?最后溶液 中c(SO42-)是多少?
解:
c(SO42 )
(SO
2 4
)
0.04mol
L1
时,c(SO
2 4
)
增大,S(PbSO4)显著减小,同离子效应
占主导;
②当
co
(SO
2 4
)
0.04mol
L1时,c(SO
2 4
)
增大,S(PbSO4)缓慢增大,盐效应占主导。
§10-2 沉淀与溶解
一、沉淀的生成 生成沉淀的条件: J>Ksp 方法:加沉淀剂 例:将等体积的0.004mol/L AgNO3和0.004 moL/L K2CrO4混
c(OH ) 3
K sp 106
3
4 1038 106
3.4 1011
pH 3.53
pH值应控制在3.53~7.15之间
将一些金属离子开始沉淀和沉淀完 全的pH值制成图,使用起来十分方便 ,可以利用控制溶液pH左边金属离子 沉淀完全,而右边金属离子不沉淀来进 行分级沉淀(分步沉淀)。
图10-3 不同金属离子开始沉淀 和完全以氢氧化物沉淀的pH
第10章 沉淀平衡
§ 10-1 溶度积原理
一、溶解度
在一定温度下,达到溶解平衡时,一定量的溶剂中含有
溶质的质量,叫做溶解度通常以符号 s表示。
对水溶液来说,通常以饱和溶液中每 100 g 水所含溶 质质量来表示,即以: g /100g 水表示。
二、 溶度积常数
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。
则 [Cl-]初/ [I-]=Ksp(AgCl) /Ksp(CAgI) = 1.8×10-10/ 9.3×10-17 = 1.9×106
[I-]= [Cl-]初/1.9×106 = 5.3×10-8 mol/L 当Cl-开始沉淀时, I-已沉淀完全.
分步沉淀的顺序并不固定
它取决于两种因素 沉淀物的溶度积 被沉淀离子的浓度 如: Ksp(AgBr)=5×10-13, Ksp(AgSCN)=1×10-12 当[SCN-]=[Br-] 时, AgBr首先产生沉淀 但[SCN-]=1 mol/L, [Br-]=0.01 mol/L时 首先产生沉淀的则是AgSCN
A2B或AB2型
S3
K sp 4
思考题:求CA3(PO4)2的S与KSP间的关系
Ca3(PO4)2
3Ca2++2PO43-
平衡浓度 Ksp=(3s)3(2s)2
3s 2s
S 5 K sp 108
四、溶度积原理
AnBm(s) nAm (aq) mBn (aq)
J {c(Am )}n{c(Bn )}m
=4.83×10-3 ZnS沉淀完全时
pH≥2.31
MNS开始沉淀时所需PH值
c(Mn2+)c(S2-) ≤Ksp= 4.65×10-14 0.1(S2-) ≤ 4.65×10-14
c(S2-) ≤ 4.65×10-13 ∵[H+]2[S2-]=[H2S]Ka1Ka2=6.84×10-24 ∴[H+] ≥(6.84×10-24/ 4.65×10-13)1/2
反应前浓度
2.0 ×10-3 4.8×10-4
变化浓度
-(4.8×10-4-x) -(4.8×10-4-x)
平衡浓度
1.52×10-3+x
x
(1.52×10-3+x) x=1.1×10-10
1.52×10-3+x ≈1.52×10-3
x=7.2×10-8
c(SO42-)= 7.2×10-8 mol/L m(BaSO4)=(4.8×10-4- 7.2×10-8 )×50.0×233
解: AgCl,AgI开始沉淀所需c(Ag+): Cl-开始沉淀c(Ag+)>1.8×10-10/0.1= 1.8×10-9 I-开始沉淀c(Ag+)> 9.3×10-17/0.1=9.3×10-16 所以I-先沉淀
(2) 当CL-开始沉淀时,[I-]有多大?
此时I-, Cl-, Ag+同时满足下列等式: [Ag+][Cl-]初=Ksp(AgCl) [Ag+][I-]=Ksp(AgI)
沉淀—溶解平衡的反应商判据, 即溶度积规则: 当J>Ksp时, 是为过饱和溶液
沉淀从溶液中析出, 当J=Ksp时, 溶液为饱和溶液
饱和溶液与沉淀物平衡, 当J<Ksp时, 是不饱和溶液, 无沉淀析出;若体系中已有固体存在, 沉淀将溶解
c (Pb2+) Mol/L
c (CrO42-) mol/L
例题:
二、沉淀的溶解
沉淀溶解的条件: J<Ksp 方法:加入试剂降低溶液中离子的浓度 酸碱沉淀法
Mg(OH)2沉淀能溶于HCl和NH4Cl中
合时,有无红色Ag2CrO4沉淀析出?(Ksp为1.1×10-12)
1.金属氢氧化物沉淀的生成
M(OH) n (s) M n (aq) nOH (aq)
Ksp=[Mn+][OH-]n 若有氢氧化物沉淀生成, 则
J=c(Mn+)c(OH-)n>Ksp
开始沉淀
c(OH ) n
K sp c(Mn )
已知:Ksp(ZnS)=2.93×10-25 Ksp(MnS)=4.65×10-14 Ka(H2S)= 5.7×10-8 Ka(HS-)= 1.2×10-15
分析:
硫化锌和硫化锰是同类,有溶度积常数可知,ZnS的溶 解度小于MnS的溶解度
应控制S2-浓度,使ZnS沉淀完全,而不生成MnS沉淀 由H2S的电离平衡推出[H+]和[S2-]的相互关系,求出pH值
沉淀完全
c(OH ) n
K sp 106
例:计算欲使0.01 MOL/L FE3+开始沉淀和沉淀完全 时解最: 低J=PcH(F值e3+.)(cF(OE(HO-H)3)>3K的spKSP为4×10-38)
开始沉淀时所需pH值
0.01c(OH-)3>Ksp= 4×10-38
c(OH-) 3 4 x 1×036 1.6 x 1012
温下AG2CRO4的溶解度。
解:设Ag2CrO4的溶解度为s mol/L
Ag2CrO4 (s)
平衡浓度
2Ag+ (aq)+ CrO42- (aq)
2s
s
Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=(2s)2s=4s3
S 3 Ksp 3 1.11012 6.5 105mol / L
4
[H ] 0.1 K aH2SK aHS [M2 ] Ksp (MS )
3. 分步沉淀
例: 在含有0.1 mol/L Cl-和I-的溶液中,逐渐加入AgNO3, 可能生成AgCl和AgI沉淀. 已知: Ksp(AgCl)=1.8×10-10, Ksp(AgI)=9.3×10-17 (1)哪个离子先沉淀?
6.0 104 40.0 50.0
4.8 104 mol
L1
c(Ba2 ) 0.01010.0 2.0 103mol L1 50.0
J=c(SO42-)c(Ba2+) =4.8×10-4 ×2.0 ×10-3 =9.6 ×10-7
J > Ksp=1.1×10-10 所以有BaSO4沉淀生成
BaSO4(s) Ba2 (aq) SO24 (aq)
BaSO4的沉淀和溶解
在一定条件下,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:
BaSO 4 (s)
溶解 沉淀
Ba
2
(aq)
百度文库
SO
2 4
(aq
)
Ksp(BaSO4)=[Ba2+][SO42-] Ksp称为溶度积常数, 简称为溶度积 Ksp反映了难溶电解质溶解能力的大小
一般沉淀反应:
AnBm(s) nAm (aq) mBn (aq)
Ksp(AmBn)=[Am+]n[Bn-]m 例:Fe(OH)3 Ksp(Fe(OH)3 )=?
三、溶解度和溶度积的关系
例 25oC,AgCl的溶解度为1.92×10-3 g·L-1,求同温度下AgCl 的溶度积。
解: 已知Mr(AgCl)=143.3
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