溶解平衡及其计算.ppt
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1、沉淀反应及沉淀溶解平衡教学目标:教学目标:溶度积原理溶度积原理1.掌握沉淀溶解平衡和溶度积基本概念;2.弄清难溶电解质溶解度、溶度积和离子积的关系并能进行有关的近似计算;3.掌握溶度积原理。沉淀沉淀溶解平衡的移动及溶度积原理的应用溶解平衡的移动及溶度积原理的应用1.掌握沉淀生成与溶解的条件、分步沉淀与转化的原理,并进行相关计算;2.掌握介质酸度对沉淀溶解平衡的影响,熟练判断常见氢氧化物、硫化物的沉淀条件及金属离子分离条件。3.理解氧化还原反应、配位反应对沉淀溶解平衡的影响;4.理解同离子效应和盐效应对沉淀溶解平衡的影响。水溶液中的酸、碱平衡是均相反应;另一类重要的离子反应-难溶电解质在水中的溶
2、解;沉淀溶解平衡:沉淀溶解平衡:在含有难溶电解质固体的饱和溶液中,存在着该电解质与它溶解产生的离子之间的平衡,也称多相离解平衡。难溶电解质难溶电解质:溶解度小于0.1g/100g水的物质。绝对不溶的物质是不存在的,任何难溶的电解质,在水溶液中或多或少地有所溶解。例:AgCl在水中溶解度很小,但仍有微量AgCl溶于水而发生电离,生成的Ag+和Cl进入溶液溶解过程溶解过程。当溶液中Ag+和Cl增加到一定量时,其中一些Ag+和Cl互相碰撞结合为AgCl,重新回到固体表面沉淀沉淀。1.溶液中离子什么条件下能产生沉淀?沉淀在什么条件下能溶解?2.如果溶液中存在多种离子,怎样才能使它们分别沉淀出来?3.在
3、什么条件下沉淀可以相互转化。沉淀沉淀溶解平衡:溶解平衡:当溶液中离子浓度(严格地应该是离子活度)不再改变,沉淀过程和溶解过程即达到平衡。AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)溶解沉淀由难溶电解质与其离子之间形成多相平衡。1.溶度积原理当AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)溶解沉淀达到沉淀溶解平衡时,平衡常数表达式:Ksp=c(Ag+)c(Cl)Ksp为难溶电解质沉淀溶解平衡常数溶度积常数,简称溶度积。溶度积常数溶度积常数多相平衡体系,平衡时:Ksp=c(Ba2+)c(SO42)Ksp大小与物质的溶解度有关。大小与物质的溶解度有关。平衡状态即为该温度下此物质的饱和溶液。BaSO4(s)
4、Ba2+(aq)+SO42(aq)溶解沉淀溶度积常数溶度积常数对于一任意组成为AmBn形式的难溶电解质,在水溶液中有以下的平衡:溶解沉淀AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)达到沉淀溶解平衡时,标准平衡常数有下列一般的形式:Ksp(AmBn)=c(An+)m c(Bm)n溶度积常数溶度积常数溶溶度度积积另另一一定定义义:在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度方次之积为一常数。Fe(OH)3(s)Fe3+3OH溶度积表达式:KspFe(OH)3=c(Fe3+)c(OH)3溶度积常数溶度积常数溶度积应该是各离子活度方次之积,但在稀溶液中,可用离子浓度代替活度。决定因素:与物质的本
5、性和温度有关,而与离子浓度的改变无关。MgCO3BaCO3CaCO3ZnCO3PbCO3Ksp3.51085.11092.81091.410117.41014溶度积常数溶度积常数溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算溶解度(s):一定温度下,1升难溶电解质饱和溶液中所含溶质的量,是浓度的一种形式。单位:gL1;molL1。25 C,100克水中可溶解(克)ZnCl2 432;PbCl2 0.99;HgS 1.47 1025 易溶物:1克/100克水 微溶物:0.11克/100克水 难溶物:Ksp(Ag2CrO4)=9.0 1012,但A
6、gCl的溶解度(1.24 105molL1)小于Ag2CrO4的(1.3 104 molL1)。?q 同类型沉淀,K sp,溶解度s。q 不同类型沉淀不能通过比较Ksp大小来判断溶解度大小。q 溶解度大小说明了沉淀反应残余离子的浓度大小。结论:结论:溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算例:查表知PbI2的Ksp为 1.4 108,估计其溶解度s。解:PbI2(s)=Pb2+(aq)+2I(aq)Ksp=Pb2+I2 Pb2+=s;I=2s Ksp=Pb2+I2=(s)(2s)2=4s3 s=(Ksp/4)1/3=(1/4 1.4 10
7、 8)1/3 =1.5 103(mol/L)溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算溶度积和溶解度之间的换算离子积离子积Qc:沉淀溶解反应的反应商Q对于组成为AmBn的难溶电解质,离子积Qc为:Qc=c(An+)m c(Bm)n溶度积原理溶度积原理溶度积原理溶度积原理溶解沉淀AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)当Qc Ksp,溶液为过过饱饱和和溶溶液液,有沉淀生成,直至 Qc=Ksp。当 Qc=Ksp,沉淀溶解反应处于平平衡衡状状态态,溶液为饱和溶液饱和溶液。当 Qc Ksp,溶液为不不饱饱和和溶溶液液,若溶液中有难溶电解质固体,则固体会溶解,直到溶液
8、达饱和。由溶度积原理可以判断沉淀的生成和溶解。溶度积原理溶度积原理溶度积原理溶度积原理Qc 与与 Ksp 的关系:溶度积原理的关系:溶度积原理Qc Ksp,平衡状态Qc Ksp,析出沉淀Qc KspQc Ksp 会产生沉淀会产生沉淀例例:等体积的0.2molL1的Pb(NO3)2和0.2molL1 KI水溶液混合,是否会产生PbI2沉淀?溶度积原理溶度积原理溶度积原理溶度积原理定性分析:溶液中残留离子浓度105mol/L。沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀完全2.沉淀的生成例:将下列溶液混合是否生成CaSO4沉淀?已知KSP(CaSO4)=2.45 105。沉淀生成的必要条件:沉淀生成的必要条件:离
9、子积离子积(QC)溶度积溶度积(KSP)(1)20 mL 1molL1 Na2SO4溶液与20ml 1molL1 CaCl2溶液;(2)20 mL 0.002 molL1 Na2SO4溶液与20ml 0.002 molL1 CaCl2溶液。没有CaSO4沉淀生成。解:两种物质等体积混合,体积加倍,各物质浓度减小一半:(1)c(Ca2+)=0.5 molL1,c(SO42)=0.5 molL1Qc=c(Ca2+)c(SO42)=0.25 KSP(CaSO4)=2.45 105(2)c(Ca2+)=0.001molL1,c(SO42)=0.001 molL1Qc=c(Ca2+)c(SO42)=1
10、106 Ksp 有CaSO4沉淀生成。沉淀的生成沉淀的生成例例:50 mL含Ba2+离子浓度为0.01 molL1的溶液与30 mL浓度为0.02 molL1的Na2SO4混合,是否生成BaSO4沉淀?反应平衡后溶液中的Ba2+浓度为多少?解:解:混合后溶液总体积80mL,则混合后各物质浓度为:应有BaSO4沉淀生成。Qc KSP(BaSO4)=1.1 1010Qc=c(Ba2+)/cc(SO42)/c=4.7 105c(Ba2+)=(0.01 50)/80=0.00625 molL1,c(SO42)=(0.02 30)/80=0.0075 molL1沉淀的生成沉淀的生成平衡时:Ksp(BaS
11、O4)=c(Ba2+)c(SO42)=1.1 1010起始:0.00625 0.0075平衡:x 0.0075 (0.00625 x)设平衡时溶液中的Ba2+离子浓度为x molL1BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42(aq)沉淀的生成沉淀的生成即(0.00125+x)x=1.1 1010由于Ksp很小,x相对于0.00125 小得多,则0.00125+x 0.00125 所以 1.1 1010 x=8.8 108 0.00125即达到新的平衡后,溶液中Ba2+离子浓度为8.8 108 molL1。沉淀的生成沉淀的生成1)选选择择适适当当的的沉沉淀淀剂剂,使使沉沉淀淀物物的的溶溶解解度度
12、尽尽可可能能地小;地小;BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42(aq)溶解沉淀沉 淀 SO42常 用 Ba2+作 为 沉 淀 剂 生 成 的BaSO4溶解度最小。用沉淀反应可以分离溶液中的某种离子。使沉淀完全采取的措施:使沉淀完全采取的措施:沉淀的生成沉淀的生成 BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42(aq)溶解沉淀Ksp(BaSO4)=1.2 1010Ksp(CaSO4)=2.45 105Ksp(PbSO4)=1.06 108 CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42(aq)溶解沉淀 PbSO4(s)Pb2+(aq)+SO42(aq)溶解沉淀沉淀的生成沉淀的生成2)加入适当过量的沉
13、淀剂加入适当过量的沉淀剂例:在25 C时,BaSO4的Ksp=1.1 1010,比较BaSO4在纯水和0.1molL1的Na2SO4溶液中的溶解度。解:设BaSO4在 纯水中的溶解度为 s molL1 设BaSO4在 0.1molL1的Na2SO4溶液中的溶解度为 s则 s=c(Ba2+)=c(SO42)=Ksp(BaSO4)1/2 =1.05 105沉淀的生成沉淀的生成BaSO4在0.1molL1的Na2SO4溶液中的溶解度1.1 109 molL1,比在纯水中1.05 105 molL1降低了近1万倍。由于由于s 数值很小,认为0.1+s 0.1 s(0.1+s)=1.1 1010 1.1
14、 1010s=1.1 109 0.1则 c(Ba2+)=s c(SO42)=0.1+s 沉淀的生成沉淀的生成同同同同离离离离子子子子效效效效应应应应:在难溶电解质的饱和溶液中,加入含有共同离子的易溶强电解质,使使难难溶溶电电解解质质的的溶溶解解度度减小减小。(如上例)同离子效应同离子效应同离子效应同离子效应AgCl(s)=Ag+(aq)+Cl(aq)Ksp=Ag+Cl=1.6 1010 设AgCl在 0.1molL1的NaCl溶液中的溶解度为 s则平衡时 c(Ag+)=s c(Cl)=0.1+s 由于s 数值很小,认为0.1+s 0.1 1.6 1010s=1.6 109 1.3 105 mo
15、l/L(小104)0.1例:例:估算AgCl 在0.1 M NaCl(aq)中的溶解度s。(纯水中,so=1.3 105 mol/L)同离子效应同离子效应同离子效应同离子效应同同离离子子效效应应的的应应用用:沉淀洗涤时,用与难溶物具有相同离子的强电解质溶液洗涤,而不直接用水洗涤。沉淀剂的用量也不是越多越好。沉沉淀淀剂剂过过量量:适当,20%50%。过多反而使溶解度增加。例如 AgCl的沉淀反应:由于与过量Cl生成络离子而溶解。AgCl(s)+Cl(aq)AgCl2(aq)同离子效应的应用同离子效应的应用盐盐效效应应:在难溶电解质的饱和溶液中加入不含相同离子的易溶强电解质,将使难溶电解质的溶解度
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