第七章沉淀溶解平衡课件.ppt
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- 第七 沉淀 溶解 平衡 课件
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1、第七章第七章 沉淀溶解平衡与沉淀滴定沉淀溶解平衡与沉淀滴定第一节第一节 溶度积溶度积第二节第二节 沉淀和溶解平衡沉淀和溶解平衡制作人:俞晨秀制作人:俞晨秀第三节第三节 沉淀滴定法沉淀滴定法第一节第一节 溶度积溶度积一一 溶度积溶度积二二 溶度积和溶解度溶度积和溶解度三三 溶度积规则溶度积规则一、溶度积导入一、溶度积导入物质溶解性的认识物质溶解性的认识第一节第一节第七章第七章NaClNaClAgNO3+NH4NO3+产物产物AgCl不溶解不溶解产物产物NH4Cl溶解溶解不同的化合物不同的化合物有不同的溶解度有不同的溶解度第一节第一节第七章第七章一、溶度积导入一、溶度积导入通常将物质的溶解度分为如
2、下等级:通常将物质的溶解度分为如下等级:定义:定义:20,100g水中,饱和溶液溶解溶质的水中,饱和溶液溶解溶质的 克数叫该物质的溶解度。克数叫该物质的溶解度。溶解溶质溶解溶质10g,叫易溶;,叫易溶;10g溶解溶质溶解溶质1g,叫可溶;,叫可溶;溶解溶质溶解溶质溶解溶质溶解溶质0.1g,叫微溶;,叫微溶;本章讨论本章讨论的是难溶的是难溶溶液体系溶液体系第一节第一节第七章第七章(一)(一)沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡难溶物质虽然很难溶解,但仍然可以溶解,那么它的溶解难溶物质虽然很难溶解,但仍然可以溶解,那么它的溶解过程是怎样的呢?以铬酸铅为例。过程是怎样的呢?以铬酸铅为例。1、加极少量铬酸铅、加
3、极少量铬酸铅2、铬酸铅在水中溶解成离子、铬酸铅在水中溶解成离子代表代表Pb2+代表代表CrO2-43、随着溶解量增加,正负、随着溶解量增加,正负离子吸引聚集的速率增加离子吸引聚集的速率增加开始溶解速率开始溶解速率(v)最大,最大,聚集速率为零。聚集速率为零。则则v溶解溶解,v聚集聚集最终最终v溶解溶解=v聚集,达到平衡聚集,达到平衡第一节第一节第七章第七章(一)(一)沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡即:难溶物质的溶解很快就达到沉淀即:难溶物质的溶解很快就达到沉淀-溶解的平衡状态。溶解的平衡状态。以以AgCl溶解溶解-平衡分析:平衡分析:其平衡关系可表示为其平衡关系可表示为AgClAg+Cl-溶 解沉
4、 淀其平衡常数表达式为其平衡常数表达式为Ksp=Ag+Cl-第一节第一节第七章第七章(二)(二)溶度积溶度积对于任意一个难溶电解质,可以用对于任意一个难溶电解质,可以用AmBn表示,表示,其平衡常数可表示为:其平衡常数可表示为:Ksp表式为:一定温度下,饱和溶液中,难溶表式为:一定温度下,饱和溶液中,难溶物质阳离子浓度的幂与阴离子浓度的幂的乘积物质阳离子浓度的幂与阴离子浓度的幂的乘积,即溶度积。离子浓度的单位是,即溶度积。离子浓度的单位是molL-Ksp=An+mBm-nAmBn mAn+nBm-第一节第一节第七章第七章(二)(二)溶度积溶度积溶度积的意义:溶度积的意义:1、溶度积小,通常可说
5、明难溶物溶解的量小,、溶度积小,通常可说明难溶物溶解的量小,即溶解度小。即溶解度小。2、溶度积与溶解度存在一定的关系。、溶度积与溶解度存在一定的关系。3、影响溶度积的因素是温度。、影响溶度积的因素是温度。4、难溶物质的溶度积可以查溶度积表。、难溶物质的溶度积可以查溶度积表。思考题:从溶度积表查得思考题:从溶度积表查得AgCl和和AgI的溶度积分别为的溶度积分别为1.77 10-10 和和 8.52 10-17,请推测谁的溶解度大?,请推测谁的溶解度大?解:因为解:因为1.77 10-10 8.52 10-17,故,故AgClAgI第一节第一节第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度对于难
6、溶物对于难溶物AmBn,若,若m与与n的值和比例不同,的值和比例不同,溶解度与溶度积的对应关系是否相同呢?溶解度与溶度积的对应关系是否相同呢?Ksp=s2,AmBn mAn+nBm-对于对于若若m=n=1,设难溶物的溶解度为,设难溶物的溶解度为x,因为溶解关系是因为溶解关系是1:1,则,则An+=Bm-=xKsp=s关系为:关系为:第一节第一节第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度例例1:室温:室温AgBr的溶度积是的溶度积是5.3510-13,求,求AgBr的溶解度。的溶解度。解:设溶解度为解:设溶解度为x,因为,因为AgBr的的m=n=1,x=5.3510-13=7.3110-7则
7、:则:(molL-)例例2:室温:室温AgCl的溶解度是的溶解度是1.9110-3 g/L,求求AgCl的溶度积。的溶度积。解:根据题意,解:根据题意,Ag+=Cl-=1.9110-3 g/L,将将AgCl的的 溶解度溶解度g/L转化为转化为molL-,第一节第一节第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度因为,因为,MAgCl=143.2g/mol,溶解度为,溶解度为1.9110-3 143.2=1.3310-5(molL-)Ksp=x2=1.3310-5 1.3310-5=1.7710-10从例从例1和例和例2可以看,溶度积越小,溶解度越小。可以看,溶度积越小,溶解度越小。第一节第一节
8、第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度例例3:室温:室温Ag2CrO4的溶度积是的溶度积是1.1210-12,求其溶解度。,求其溶解度。解:设解:设Ag2CrO4 的溶解度为的溶解度为s(molL-),则有:,则有:Ag+CrOAg2CO42-42平衡浓度(molL-)2ssKsp=(2s)2 s=4s3=1.1210-12s=6.5410-5(molL-)第一节第一节第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度思考:例思考:例3中中Ag2CrO4的溶度积比例的溶度积比例2中中AgCl溶度积小,溶度积小,但但Ag2CrO4的溶解度比的溶解度比AgCl溶解度反而大?溶解度反而大?分析:
9、分析:因为因为Ag2CrO4中的离子比为中的离子比为2:1,Ksp=4s3 而而AgCl中的离子比为中的离子比为1:1,Ksp=s2所以,所以,Ag2CrO4与与AgCl之间不能通过之间不能通过Ksp来推来推测溶解度的大小。即由测溶解度的大小。即由Ksp推测溶解度大小必推测溶解度大小必需是在阳离子和阴离子比例相同的分子间进行。需是在阳离子和阴离子比例相同的分子间进行。第一节第一节第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度溶度积和溶解度的比较关系见下表溶度积和溶解度的比较关系见下表难溶电解质难溶电解质溶度积溶度积溶解度溶解度AgCl1.5610-101.3410-5AgBr7.710-134
10、.310-7AgI1.510-161.2810-9难溶电解质难溶电解质溶度积溶度积溶解度溶解度AgCl1.5610-101.3410-5Ag2CrO41.110-126.510-5Ag2S6.310-502.510-17同类型同类型Ksp大,大,s也大也大不同类型不同类型Ksp大,大,s不一不一定大定大第一节第一节第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度不同离子间溶度积与溶解度关系归纳为:不同离子间溶度积与溶解度关系归纳为:对于阳离子与阴离子比为对于阳离子与阴离子比为2:1(1:2),Ksp=4s3 对于阳离子与阴离子比为对于阳离子与阴离子比为1:1,Ksp=s2对于阳离子与阴离子比为对
11、于阳离子与阴离子比为3:1(1:3),Ksp=27s4 如:如:AgCl、BaSO4如:如:Ag2CrO4、BaF2如:如:Ag3PO4、Fe(OH)3第一节第一节第七章第七章二二 溶度积与溶解度溶度积与溶解度其他比例的可以自己推到。总的关系式为:其他比例的可以自己推到。总的关系式为:Ksp=mm nn sm+n 注意:注意:1、溶度积与溶解度的关系式只在难容电解质溶、溶度积与溶解度的关系式只在难容电解质溶于水的部分全部解离时才可成立。于水的部分全部解离时才可成立。2、难溶电解质在水中不发生副反应,或很小。、难溶电解质在水中不发生副反应,或很小。3、溶解度的单位是、溶解度的单位是molL-。4
12、、仅适用于浓度可代替活度的体系。、仅适用于浓度可代替活度的体系。第一节第一节第七章第七章三三 溶度积规则溶度积规则溶度积溶度积Q:任意浓度下,难溶物质阳离子浓度幂任意浓度下,难溶物质阳离子浓度幂与阴离子浓度幂的乘积。与阴离子浓度幂的乘积。根据根据Ksp=mm nn sm+n Q=mm nn xm+n(x是任意浓度是任意浓度)QKsp,不断产生沉淀,是过饱和溶液。,不断产生沉淀,是过饱和溶液。通过通过Q与与Ksp比较判断溶液状态的规则叫溶度积规则。比较判断溶液状态的规则叫溶度积规则。第一节第一节第七章第七章重点:重点:节小结节小结Ksp=An+mBm-n溶度积(溶度积(Ksp)Ksp Q,不饱和
13、,不饱和Ksp Q,饱和,饱和Ksp Q,过饱和,过饱和溶度积规则溶度积规则s与与Ksp的关系的关系Ksp=s2Ksp=4s3Ksp=27s4 第一节第一节第七章第七章难点:难点:节小结节小结s与与Ksp间的求算间的求算Ksp=s2Ksp=4s3Ksp=27s4 求求s求求Ksps=KspKsp43s=Ksp274s=条件:纯水体系中条件:纯水体系中 溶解度单位是溶解度单位是mol/L第一节第一节第七章第七章1、为什么、为什么AgCl溶液中的溶液中的Ag+就是它的溶解度,就是它的溶解度,而而Ag2CrO4溶液中的溶液中的Ag+不是呢?不是呢?2、Ag2S的溶度积常数表达正确的是。的溶度积常数表
14、达正确的是。思考题思考题答:答:因因AgCl是是1:1型结构,型结构,1分子分子AgCl对应对应1个个Ag+,Ag2CrO4是是2:1型,型,1分子分子Ag2CrO4对应对应2个个Ag+。Ksp=Ag+S2-Ksp=Ag+S2-2Ksp=Ag+2S2-Ksp=2Ag+2S2-章章 页页第二节第二节 沉淀和溶解平衡沉淀和溶解平衡一一 沉淀的生成与沉淀的条件沉淀的生成与沉淀的条件二二 沉淀平衡中的同离子效应和盐效应沉淀平衡中的同离子效应和盐效应三三 沉淀的溶解沉淀的溶解四四 沉淀的转化沉淀的转化五五 分步沉淀分步沉淀导入导入自然界中有很多与沉淀生成、溶解、转化等的现象自然界中有很多与沉淀生成、溶解
15、、转化等的现象第二节第二节第七章第七章熔岩形成熔岩形成沉淀沉淀生成生成水滴石穿水滴石穿沉淀沉淀溶解溶解地表形成地表形成分步分步沉淀沉淀高露洁牙膏作用高露洁牙膏作用沉淀沉淀转化转化第二节第二节第七章第七章一一 沉淀的生成与沉淀的条件沉淀的生成与沉淀的条件在很多难溶物的分离提纯中,常常需要知道溶液中什么在很多难溶物的分离提纯中,常常需要知道溶液中什么浓度下开始产生沉淀,下面对此进行分析。浓度下开始产生沉淀,下面对此进行分析。根据溶度积规则,当根据溶度积规则,当Q Ksp,会沉淀。,会沉淀。例例1:将等体积的浓度均为:将等体积的浓度均为1.010-4(molL-)的的AgNO3和和NaCl混合,是否
16、有沉淀析出?混合,是否有沉淀析出?所以,沉淀的条件是所以,沉淀的条件是Q Ksp解:解:Q=(Ag+)(Cl-)=(0.510-4)2=2.510-9Ksp=1.5610-10Q Ksp,所以有沉淀。所以有沉淀。第二节第二节第七章第七章例例2:如果将上例中溶液浓度稀释:如果将上例中溶液浓度稀释10倍,问是倍,问是否有沉淀生成?否有沉淀生成?解:解:Q=(Ag+)(Cl-)=(5.010-6)2=2.510-11Ksp=1.5610-10Q Ksp当加当加AgNO3大于大于1.5610-6(molL-)时有时有沉淀产生。沉淀产生。=1.5610-6(Ag+)=Ksp(Cl-)=1.5610-10
17、1.010-4一一 沉淀的生成与沉淀的条件沉淀的生成与沉淀的条件第二节第二节第七章第七章二二 沉淀平衡中的同离子效应和盐效应沉淀平衡中的同离子效应和盐效应同离子效应:在沉淀同离子效应:在沉淀-溶解平衡中溶解平衡中(饱和溶液饱和溶液)加相同离子,使溶解平衡向左移动,沉淀增加相同离子,使溶解平衡向左移动,沉淀增加的现象叫同离子效应。加的现象叫同离子效应。分析:分析:Ag+或或Cl-Ag+ClAgCl-(s)平衡向左移动平衡向左移动加加沉淀增加沉淀增加第二节第二节第七章第七章盐效应:在沉淀盐效应:在沉淀-溶解平衡中溶解平衡中(饱和溶液饱和溶液)加无加无相同离子的盐,使溶解平衡略向右移动,沉相同离子的
18、盐,使溶解平衡略向右移动,沉淀减少的现象叫盐效应。它弱于同离子效应。淀减少的现象叫盐效应。它弱于同离子效应。分析:分析:Ag+ClAgCl-(s)加加Na+或或NO3-对平衡虽然无影响,但由于离子氛结果,对平衡虽然无影响,但由于离子氛结果,Ag+周围周围Cl-部分被部分被NO3-占据,占据,形成形成AgCl的几率减少,的几率减少,使沉淀略微降低。使沉淀略微降低。二二 沉淀平衡中的同离子效应和盐效应沉淀平衡中的同离子效应和盐效应第二节第二节第七章第七章例例4:计算:计算25 时时AgCl在在0.01molL-NaCl溶液溶液中的溶解度是多少?中的溶解度是多少?Ksp(AgCl)=1.5610-1
19、0。解:设解:设AgCl的溶解度为的溶解度为xmolL-。Ag+ClAgCl-(s)x0.01+x0.01平衡浓度为:平衡浓度为:由溶度积规则,由溶度积规则,(Ag+)(Cl-)=Ksp=1.5610-10=1.5610-8(Ag+)=Ksp(Cl-)=1.5610-100.01二二 沉淀平衡中的同离子效应和盐效应沉淀平衡中的同离子效应和盐效应第二节第二节第七章第七章例例4中中AgCl的溶解度为的溶解度为1.5610-8,而前面已而前面已计算过纯水中计算过纯水中AgCl的溶解度为的溶解度为1.3310-5。进。进一步表面有同离子存在时,溶解度将降低。一步表面有同离子存在时,溶解度将降低。思考思
20、考1:沉淀分离提纯时,用什么样的洗液来淋:沉淀分离提纯时,用什么样的洗液来淋洗沉淀物最合理?洗沉淀物最合理?答:用该沉淀物的饱和溶液淋洗最合理。因为,答:用该沉淀物的饱和溶液淋洗最合理。因为,这样沉淀溶解最少,沉淀物流失最少。这样沉淀溶解最少,沉淀物流失最少。二二 沉淀平衡中的同离子效应和盐效应沉淀平衡中的同离子效应和盐效应第二节第二节第七章第七章思考思考2:工业生产上为什么沉淀剂用量要过量?:工业生产上为什么沉淀剂用量要过量?答:为了使沉淀更加完全。答:为了使沉淀更加完全。一般采用沉淀剂过量一般采用沉淀剂过量20%30%。当溶液中离子浓度当溶液中离子浓度 1.010-5 molL-,就认定,
21、就认定该离子沉淀完全。该离子沉淀完全。对定性分析而言:对定性分析而言:二二 沉淀平衡中的同离子效应和盐效应沉淀平衡中的同离子效应和盐效应第二节第二节第七章第七章由于盐效应比较弱,一般情况下,特别是较稀由于盐效应比较弱,一般情况下,特别是较稀溶液中,不必考虑盐效应。但在难溶电解质的溶液中,不必考虑盐效应。但在难溶电解质的饱和溶液中,如果加入不含相同离子的强电解饱和溶液中,如果加入不含相同离子的强电解质,则盐效应的影响较为明显。质,则盐效应的影响较为明显。思考题:指出思考题:指出BaSO4在如下四种溶剂中,哪种在如下四种溶剂中,哪种溶剂中溶解度最大,哪种最小?溶剂中溶解度最大,哪种最小?水、饱和水
22、、饱和KNO3、AgCl、BaCl2溶液溶液答:饱和答:饱和KNO3溶液最大,饱和溶液最大,饱和BaCl2溶液最小。溶液最小。二二 沉淀平衡中的同离子效应和盐效应沉淀平衡中的同离子效应和盐效应第二节第二节第七章第七章三三 沉淀的溶解沉淀的溶解沉淀溶解与沉淀生成恰好是相反的过程。因此,沉淀溶解与沉淀生成恰好是相反的过程。因此,沉淀溶解的条件是:沉淀溶解的条件是:Q Ksp。使沉淀溶解的根本是能使溶解平衡向右移动使沉淀溶解的根本是能使溶解平衡向右移动(溶溶解移动解移动),因此,能与溶解的离子发生更稳定的,因此,能与溶解的离子发生更稳定的反应,都能使沉淀溶解,如下:反应,都能使沉淀溶解,如下:第二节
23、第二节第七章第七章(一)生成弱酸的反应(一)生成弱酸的反应+2H+H2CO3+CO2 H2O向右移动向右移动凡是能与溶解的离子生成弱酸的反应,都会凡是能与溶解的离子生成弱酸的反应,都会影响沉淀的溶解。影响沉淀的溶解。所加酸的浓度越大,生成的弱酸越稳定,沉淀所加酸的浓度越大,生成的弱酸越稳定,沉淀就越容易溶解。就越容易溶解。Ca+CO3CaCO3(s)2-2+三三 沉淀的溶解沉淀的溶解第二节第二节第七章第七章(二)生成水的反应(二)生成水的反应+2H+2H2O 向右移动向右移动凡是能与溶解的离子生成水的反应,都会影响凡是能与溶解的离子生成水的反应,都会影响沉淀的溶解。所加酸浓度越大越易溶解。沉淀
24、的溶解。所加酸浓度越大越易溶解。Mg+2OHMg(OH)2(s)2+-三三 沉淀的溶解沉淀的溶解第二节第二节第七章第七章(三)生成配合物的反应(三)生成配合物的反应+2NH3(加氨水)向右移动向右移动凡是能与溶解的离子生成配合物的反应,都会凡是能与溶解的离子生成配合物的反应,都会影响沉淀的溶解。配合物越稳定越易溶解,所影响沉淀的溶解。配合物越稳定越易溶解,所加的配离子浓度越大越易溶解。加的配离子浓度越大越易溶解。Ag(NH3)2+三三 沉淀的溶解沉淀的溶解AgClAg+Cl-+(s)第二节第二节第七章第七章(四)生成氧化还原的反应(四)生成氧化还原的反应+8HNO3向右移动向右移动凡是能与溶解
25、的离子发生氧化还原反应,都会凡是能与溶解的离子发生氧化还原反应,都会影响沉淀的溶解。影响沉淀的溶解。3Cu(NO)3+4H2O+3s +2NO 三三 沉淀的溶解沉淀的溶解CuSCu2+S2-+333(s)第二节第二节第七章第七章沉淀溶解方向分析:沉淀溶解方向分析:在沉淀体系中加某些物质可能会溶解,而溶解在沉淀体系中加某些物质可能会溶解,而溶解体系中加沉淀剂也可能会沉淀。究竟会产生什体系中加沉淀剂也可能会沉淀。究竟会产生什么现象,取决于沉淀反应与溶解反应的稳定程么现象,取决于沉淀反应与溶解反应的稳定程度,如果沉淀反应很稳定度,如果沉淀反应很稳定(彻底彻底),使其溶解就,使其溶解就很难,必须是更强
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