第三章酸碱反应和沉淀反应2教材课件.ppt

1、2007-5-27 第四节沉淀反应第四节沉淀反应 无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第三章第三章 酸碱反应和沉淀反应酸碱反应和沉淀反应第四节第四节 沉淀反应沉淀反应2007-5-27 难溶电解质：难溶电解质：溶解度溶解度 0.01g/100gH2O微溶电解质：微溶电解质：溶解度溶解度 0.1g0.01g/100gH2O易溶电解质：易溶电解质：溶解度溶解度 0.1g/100gH2O2007-5-27 3-4-1难溶电解质的溶度积和溶难溶电解质的溶度积和溶解度解度3-4-1难溶电解质的溶度积和溶解度难溶电解质的溶度积和溶解度溶解平衡溶解平衡一定温度下，溶解与沉淀速一定温度下，溶解与沉淀速

2、率相等时，晶体和溶液中的相应离子达到率相等时，晶体和溶液中的相应离子达到多相离子平衡，称为溶解平衡。多相离子平衡，称为溶解平衡。溶度积常数溶度积常数 BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO4(aq)溶解溶解沉淀沉淀2-Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)/c c(SO4)/c 2-2007-5-27 AmBn(s)mAn+nBm-溶解溶解沉淀沉淀一般难溶物一般难溶物Ksp(AmBn)=c(An+)/c mc(Bm-)/c n溶度积常数溶度积常数(简称溶度积简称溶度积)即即:在一定温度下在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液难溶电解质的饱和溶液 中中,各组分离子浓度幂的乘积是一个常数。各组分离子浓度

3、幂的乘积是一个常数。Ksp与浓度无关，与温度有关。与浓度无关，与温度有关。Ksp 是表征难溶电解质溶解能力的特性是表征难溶电解质溶解能力的特性 常数。常数。溶度积常数溶度积常数2007-5-27 溶度积表达式也适用于难溶弱电解质。溶度积表达式也适用于难溶弱电解质。AB(s)AB(aq)K1 =c(AB)/c (1)AB(aq)A+B-c(A+)c(B-)c(AB)cK2=(1)+(2)AB(s)A+B-K1 K2 =c(A+)c(B-)/(c )2=Ksp(AB)Ksp(AB)=c(A+)c(B-)/(c )2 即即 AB(s)A+B-(2)2007-5-27 溶解度与溶度积的相互换算溶解度与

4、溶度积的相互换算例例解：解：AgI(s)Ag+I-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)x xKsp(AgI)=c(Ag+)/c c(I-)/c 8.5210-17=xx x=9.2510-9即即s(AgI)=9.2510-9 molL-1对于对于 AB(s)A+B-s=Ksp c c已知已知298.15K时时Ksp(AgI)=8.5210-17,计计算算298.15K时的时的 s(AgI)。2007-5-27 对于对于AB型难溶强电解质型难溶强电解质 AB(s)A+B-=Ksp c cs同理同理 AB2或或A2B型难溶强电解质型难溶强电解质 A2B(s)2A+B2-2-平衡浓度平衡浓度/(mol

5、L-1)2s sKsp(A2B)=(2s)2s/(c)3Ksp 4=c c3s2007-5-27 ZnS(s)Zn2+S2-2-如如 ZnS 在饱和溶液中在饱和溶液中Zn2+H2O Zn(OH)+H+S2-+H2O HS-+OH-s(ZnS)c(Zn2+)+c(Zn(OH)+)s(ZnS)c(S2-)+c(HS-)应用计算公式应应用计算公式应注意注意:1.不适用于易水解的难溶电解质不适用于易水解的难溶电解质且水解程度且水解程度 S2-Zn2+,使使c(Zn2+)c(S2-)S=Ksp c c按按式计算会产生较大误差。式计算会产生较大误差。2007-5-27 应用计算公式应应用计算公式应注意注意

6、:2.不适用于难溶弱电解质不适用于难溶弱电解质s(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B-)S=c(AB)+Ksp(AB)c AB(s)AB(aq)A+B-2007-5-27 只有只有相同类型相同类型、基本不水解的难溶强电、基本不水解的难溶强电 解质，可直接根据溶度积大小来比较溶解质，可直接根据溶度积大小来比较溶 解度的大小。解度的大小。类型类型 难溶电解质难溶电解质Ksps/(molL-1)ABAgCl1.7710-101.3310-5AgBr5.3510-137.3310-7AgI8.5210-179.2510-9AB2MgF26.510-91.210-3A2BAg2CrO41

7、.1210-126.5410-52007-5-27 3-4-2沉淀反应沉淀反应3-4-2 沉淀反应沉淀反应溶度积规则溶度积规则 反应逆向进行反应逆向进行 AmBn(s)mAn+nBm-J=c(An+)mc(Bm+)n/(c )(m+n)反应逆向进行反应逆向进行即即 溶度积规则溶度积规则 根据根据2007-5-27 例例 在在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中加入溶液中加入10mL 0.10molL-1NH3H2O,问有无问有无Mg(OH)2沉淀生成？沉淀生成？解解:c(Mg2+)=0.10molL-1=0.050molL-112c(NH3H2O)=0.10molL-1=0.050mo

8、lL-112 xx 0.050-xKb=;0.050-x0.050;1.810-5=xx 0.050 x=9.510-4 c(OH-)=9.510-4 molL-1J=c(Mg2+2+)c(OH-)2/(c )3=0.050(9.510-4)2 =4.510-8 J Ksp=5.6110-12有有Mg(OH)2沉淀生成沉淀生成 NH3H2O NH4 +OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.050-x x x+2007-5-27 例例 在在10 mL 0.10 molL-1 MgSO4溶液中加入溶液中加入10 mL 0.10molL-1NH3H2O,若使若使Mg(OH)2沉淀溶解沉淀溶解,

9、最少要加入多少摩尔最少要加入多少摩尔NH4Cl？解解:使沉淀溶解使沉淀溶解 c(Mg2+2+)c(OH-)2 KspMg(OH)2(c )3 c(OH-)=molL-1 =1.110-5 molL-15.6110-12 5.010-2Ksp(c )3 c(Mg2+)2007-5-27 例例 在在10 mL 0.10 molL-1 MgSO4溶液中加入溶液中加入10 mL 0.10molL-1NH3H2O,若使若使Mg(OH)2沉淀溶解沉淀溶解,最少要加入多少摩尔最少要加入多少摩尔NH4Cl？使沉淀溶解使沉淀溶解 c(OH-)(8.210-2-1.110-5)molL-10.082molL-1

10、平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.050-1.110-5 y 1.110-5 NH3H2O NH4 +OH-+最少要加入最少要加入NH4Cl (0.0820.020)mol=0.0016 mol c(NH4)=8.210-2 molL-1Kb=1.810-5 y=8.210-2 1.110-5 y 0.050-1.110-52007-5-27 影响沉淀反应的因素影响沉淀反应的因素例例 计算计算BaSO4在在0.10molL-1Na2SO4溶液溶液中的溶解度。中的溶解度。(S=1.0410-5 molL-1)。同离子效应同离子效应使难溶电解质溶解度降低使难溶电解质溶解度降低平衡移动方向平衡移

11、动方向s =1.110-9molL-1 sKsp(BaSO4)=x(x+0.10)0.10 x=1.0810-102-如如 BaSO4(s)Ba2+SO4 Na2SO4 2Na+SO4 2-解：解：BaSO4(s)Ba2+SO4 平衡浓度平衡浓度/(molL-1)x x+0.102-2007-5-27 影响沉淀反应的因素影响沉淀反应的因素例例 计算计算BaSO4在在0.10molL-1Na2SO4溶液溶液中的溶解度。中的溶解度。(s=1.0410-5 molL-1)同离子效应同离子效应使难溶电解质溶解度降低使难溶电解质溶解度降低平衡移动方向平衡移动方向s =1.110-9molL-1 sKsp

12、(BaSO4)=x(x+0.10)x 0.10=1.0810-102-如如 BaSO4(s)Ba2+SO4 Na2SO4 2Na+SO4 2-解：解：BaSO4(s)Ba2+SO4 平衡浓度平衡浓度/molL-1 x x+0.102-沉淀完全的概念沉淀完全的概念 一般当一般当c(离子离子)10-5molL-1,认为沉淀完全认为沉淀完全。为使离子沉淀完全为使离子沉淀完全,可利用同离子效应可利用同离子效应,加加入过量沉淀剂入过量沉淀剂(一般过量一般过量20%50%)。2007-5-27 溶液溶液pH对沉淀反应的影响对沉淀反应的影响 M(OH)n(s)Mn+nOH-如如M(OH)n型难溶氢氧化物型难

13、溶氢氧化物Ksp(M(OH)n)=c(Mn+)c(OH-)n/(c c )n+1当当c(Mn+)=1molL-1，M(OH)n开始沉淀时开始沉淀时:c(OH-)molL-1Ksp(M(OH)n)nnKsp(M(OH)n)c(Mn+)c(OH-)=(c c )n+1当当Mn+沉淀完全沉淀完全c(Mn+)10-5molL-1时：时：c(OH-)molL-1Ksp(M(OH)n)/10-5 n2007-5-27 例例 为除去为除去1.0molL-1ZnSO4溶液中的溶液中的Fe3+,溶液的溶液的pH应控制在什么范围？应控制在什么范围？pH应控制为：应控制为：2.81pH5.72.7910-39 10

14、-53c(OH-)=molL-1 =6.5310-12molL-1 pH=2.81 解：解：Fe(OH)3沉淀完全时沉淀完全时Zn(OH)2开始沉淀时开始沉淀时310-17 1.0 c(OH-)=molL-1=510-9molL-1 pH=5.72007-5-27 M(OH)n*开始沉淀开始沉淀pH沉淀完全沉淀完全pH分子式分子式Kspc(Mn+)=1molL-1 c(Mn+)=0.1molL-1 c(Mn+)10-5molL-1Mg(OH)2 5.61 10-128.378.8710.87Co(OH)26.897.389.38Cd(OH)26.97.49.4Zn(OH)25.76.28.24

15、Fe(OH)25.86.348.34Pb(OH)26.587.089.08Be(OH)23.423.925.92Sn(OH)20.370.872.87Fe(OH)31.151.482.815.92 10-157.2 10-153 10-174.87 10-171.43 10-156.92 10-225.45 10-282.79 10-39调节溶液调节溶液pH,可进行离子的分离和提纯可进行离子的分离和提纯。如如:为除去为除去 1 molL-1 ZnSO4溶液中的溶液中的Fe3+溶液溶液pH 2.81pH =molL-1 =1.7710-8 molL-1 Ksp(c )2 1.7710-10 c(

16、Cl-)0.010 (3)计算计算c(Ag+)=1.7710-8 molL-1时时c(I-)c(I-)=molL-1 =4.8110-9 molL-1 =molL-1 =5.2310-8 molL-1 Ksp(c )3 5.4810-16 c(Ni2+2+)0.203c2(OH-)=molL-1 =2.1010-13 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+3+)0.303c2(OH-)=molL-1 =1.4110-11 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+3+)10-53pH=2.81 (3)计算计算Ni(OH)2开始沉淀时的开始沉淀时的

17、pH c(OH-)=5.2310-8 molL-1 pH=6.72为使离子分离为使离子分离,pH应控制在应控制在2.816.72之间之间 2007-5-27 3-4-3沉淀的溶解和转化沉淀的溶解和转化3-4-3 沉淀的溶解和转化沉淀的溶解和转化沉淀的溶解沉淀的溶解必要条件：必要条件：J Ksp方法：方法：1.生成弱电解质生成弱电解质生成弱酸生成弱酸 CaCO3(s)+2H+Ca2+H2CO3 生成水生成水 Fe(OH)3(s)+3H+Fe3+3H2O生成弱碱生成弱碱 Mg(OH)2(s)+2NH4 Mg2+2NH3H2O+2007-5-27 方法：方法：2.氧化还原法氧化还原法3CuS(s)+

18、8HNO3 3Cu(NO3)2+3S +2NO +4H2O AgCl(s)+2NH3H2O Ag(NH3)2+Cl-+2H2O3.生成配离子生成配离子PbI2(s)+2I-PbI42-2007-5-27 沉淀的转化沉淀的转化在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程。另一种难溶电解质的过程。沉淀转化趋势较大沉淀转化趋势较大如如 锅炉内壁锅垢锅炉内壁锅垢(CaSO4)的除去的除去 用用Na2CO3CaSO4(s)+CO3 CaCO3(s)+SO4 2-2-4.9310-5 2.810-9=1.8104K =c(SO4 )c(SO4 )c(Ca2

19、+)Ksp(CaSO4)c(CO3 )c(CO3 )c(Ca2+)Ksp(CaCO3)2-2-2-2-类型相同的难溶强电解质，类型相同的难溶强电解质，一般来说，溶度积大的难溶电解质易转化一般来说，溶度积大的难溶电解质易转化 为溶度积小的难溶电解质。为溶度积小的难溶电解质。难溶电解质溶度积相差越大难溶电解质溶度积相差越大,转化越完全转化越完全。2007-5-27 又如又如 锶盐的生产锶盐的生产 需先用需先用Na2CO3将将SrSO4(不溶于水和一般酸不溶于水和一般酸)转化为转化为SrCO3SrSO4(s)+CO3 SrCO3(s)+SO4 2-2-3.4410-7 5.6010-10=6.110

20、4K =c(SO4 )c(SO4 )c(Sr2+)Ksp(SrSO4)c(CO3 )c(CO3 )c(Sr2+)Ksp(SrCO3)2-2-2-2-SrCO3(s)+2H+Sr2+CO2+H2O2007-5-27 3-4-沉淀反应的应用沉淀反应的应用3-4-4 沉淀反应的应用沉淀反应的应用制备难溶化合物制备难溶化合物如如 Pb(NO3)2+H2SO4 PbSO4 +2HNO3 CuSO4+2NaOH Cu(OH)2 +Na2SO4 Mn(NO3)2+2NH4HCO3 MnCO3 +2NH4NO3+CO2 +H2O 2007-5-27 除去溶液中杂质除去溶液中杂质如如 氯碱工业饱和食盐水的精制氯

21、碱工业饱和食盐水的精制Ca2+CO3 CaCO3Mg2+2OH-Mg(OH)2Ba2+SO4 BaSO4采用采用Na2CO3 NaOH BaCl2 2-2-Ca2+SO4 +BaCO3(s)CaCO3 +BaSO4采用采用BaCO3 NaOH Mg2+2OH-Mg(OH)2 2-2007-5-27 离子鉴定离子鉴定Cu2+K4Fe(CN)6 Cu2+Fe(CN)64-Cu2Fe(CN)6 中性或酸性介质中性或酸性介质(红褐色红褐色)AgCl(s)+2NH3H2OAg(NH3)2+Cl-+H2OAg+Cl-AgCl (白色白色)Ag+NaCl、NH3H2O、HClAg(NH3)2+Cl-+2H+

22、AgCl +2NH4(白色白色)+2007-5-27 离子鉴定离子鉴定Ni2+丁二酮肟丁二酮肟中性或醋酸钠介质中性或醋酸钠介质Ni2+丁二酮肟丁二酮肟 玫瑰红色沉淀玫瑰红色沉淀 Mg2+镁试剂镁试剂(对硝基偶氮间苯二对硝基偶氮间苯二酚酚)强碱性介质强碱性介质Mg2+镁试剂镁试剂 天蓝色沉淀天蓝色沉淀 Ba2+K2CrO4 中性或弱酸性介质中性或弱酸性介质()Ba2+CrO4 BaCrO4 2-2007-5-27 离子分离离子分离Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+、Ag+混合溶液混合溶液 Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+滤液滤液 AgCl (白色白色)HCl(6molL-1)H2S(p

23、H=0.5)Mg2+、Ba2+、Ni2+CuS (黑色黑色)H2S(pH=89)Mg2+、Ba2+NiS (黑色黑色)(NH4)2CO3(pH=9.5)Mg2+滤液滤液 BaCO3(白色白色)第四节第四节 结束结束第三章第三章 酸碱反应和沉淀反应酸碱反应和沉淀反应 2007-5-27 MS(s)M2+S2-2-Ksp(MS)=c(M2+)c(S2-2-)对于对于M2+形成形成MS型难溶硫化物型难溶硫化物开始沉淀时开始沉淀时沉淀完全时沉淀完全时 c(S2-)molL-1c(H+)2c(S2-2-)=1.410-21(molL-1)31.4 10-21 10-5 Ksp(MS)c(H+)molL-

24、1 Ksp 10-51.4 10-21c(M2+)Ksp(MS)c Ksp c c(M2+2+)2007-5-27 0.10 molL-1 Co2+溶液中溶液中,通入通入H2S,使其使其沉淀为沉淀为CoS。分别求开始沉淀与完全沉淀时。分别求开始沉淀与完全沉淀时的的c(H+)和和pH。例例Ksp(CoS)=4.0 10-21)解：解：开始沉淀时开始沉淀时沉淀完全时沉淀完全时 Ksp 10-5 Ksp c c(M2+2+)4.0 10-21/0.10 =4.0 10-20 4.0 10-21/10-5=4.0 10-16 c(S2-)molL-12007-5-27 0.10 molL-1 Co2+溶液中溶液中,通入通入H2S,使其使其沉淀为沉淀为CoS。分别求开始沉淀与完全沉淀时。分别求开始沉淀与完全沉淀时的的c(H+)和和pH值。值。例例Ksp(CoS)=4.0 10-21)开始沉淀时开始沉淀时沉淀完全时沉淀完全时 c(H+)molL-11.4 10-21c(M2+)Ksp(MS)c 1.4 10-21 10-5 Ksp(MS)1.4 10-210.10 4.0 10-21=0.19 molL-11.4 10-21 10-5 4.0 10-21=0.0019 molL-1pH 0.72 2.72返回返回