普化3水化学与水污染jspppt课件市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

第三章第三章 水化学水化学 与与 水污染水污染本章主要内容：本章主要内容：n溶液通性溶液通性n水溶液中单相离子平衡水溶液中单相离子平衡n难溶电解质多相离子平衡难溶电解质多相离子平衡n水资源可连续利用与水污染防治水资源可连续利用与水污染防治第1页第1页3.1 溶液通性溶液通性稀溶液蒸气压稀溶液蒸气压沸点沸点上升上升凝固点凝固点下降下降渗入压渗入压第2页第2页 3.1.1 3.1.1 非电解质溶液通性非电解质溶液通性 大大量量试试验验结结果果表表明明:由由难难挥挥发发非非电电解解质质所所形形成成稀稀溶溶液液性性质质（如如溶溶液液蒸蒸气气压压下下降降、沸沸点点上上升升、凝凝固固点点下下降降以以及及渗渗入入压压等等）只只与与一一定定溶溶剂剂中中所所溶溶解解溶溶质质数数量量(物质量物质量)成正比成正比 ,而与溶质本性无关。而与溶质本性无关。上上述述性性质质称称为为稀稀溶溶液液依依数数性性，又又称称为为稀稀溶溶液液定定律律或或依数性依数性定律定律。稀稀溶溶液液依依数数性性定定律律是是有有限限定定律律,溶溶液液越越稀稀,定定律越准确。对于电解质溶液及浓溶液则需作校正。律越准确。对于电解质溶液及浓溶液则需作校正。第3页第3页1.1.溶液溶液蒸气压蒸气压下降下降（1 1）蒸气压）蒸气压 在在一一定定温温度度下下,溶溶液液内内部部那那些些能能量量较较大大分分子子会会克克服服液液体体分分子子间间引引力力从从液液体体表表面面逸逸出出,成成为为蒸蒸气气分分子子,这这个个过过程程称称为为蒸蒸发发（又称为（又称为汽化汽化）。蒸发是吸热过程。蒸发是吸热过程。蒸蒸发发出出来来分分子子在在液液面面上上空空间间向向各各个个方方向向运运动动,其其中中一一部部分分也也许许撞撞到到液液面面并并被被吸吸引引到到液液相相中中,这这个个过过程程称称为为凝凝聚聚。凝凝聚聚是是放放热过程。热过程。第4页第4页 起起初初,蒸蒸发发过过程程占占优优势势,伴伴随随水水蒸蒸气气密密度度增增大大,凝凝聚聚速速率率随随之之增增大大,当当液液体体蒸蒸发发速速率率等等于于蒸蒸气气凝凝结结速速率率时时,该该液液体体和和它它蒸蒸气气处处于于平平衡衡状状态态。此此时时蒸蒸气气所所含含有有压压力力称为该温度下称为该温度下饱和蒸气压饱和蒸气压,简称简称蒸气压蒸气压 。温温度度一一定定期期各各种种液液体体都都含含有有恒恒定定蒸蒸气气压，蒸气压与液体本性相关。压，蒸气压与液体本性相关。第5页第5页 蒸发蒸发 H2O（l）H2O（g）凝聚凝聚 比如，H2O（l）与 H2O（g）在一定温度下达到下列相平衡 H2O（g）所含有压力 p(H2O)即为该温度下蒸气压。在100时，p(H2O)101.325 kPa。第6页第6页（2）蒸气压下降）蒸气压下降 研研究究表表明明，在在同同一一温温度度下下，若若向向溶溶剂剂（如如水水）中中加加入入如如何何一一个个难难挥挥发发溶溶质质，使使它它溶溶解解而而形形成成溶溶液液后后,会发觉会发觉溶液溶液蒸气压总是比纯溶剂要低蒸气压总是比纯溶剂要低。同同一一温温度度下下，纯纯溶溶剂剂蒸蒸气气压压与与溶溶液液蒸蒸气气压压之之差差叫叫做溶液做溶液蒸气压下降蒸气压下降。原原因因：当当纯纯溶溶剂剂（水水）中中溶溶有有难难挥挥发发溶溶质质后后,溶溶液液部部分分表表面面被被溶溶剂剂化化溶溶质质分分子子所所占占据据,使使单单位位时时间间内内从从溶溶液液表表面面蒸蒸发发出出溶溶剂剂分分子子数数比比从从纯纯溶溶剂剂中中蒸蒸发发出出分分子数少子数少,平衡时平衡时,溶液蒸气低于纯溶剂蒸气压。溶液蒸气低于纯溶剂蒸气压。第7页第7页 依依据据拉拉乌乌尔尔研研究究 ,总总结结出出适适合合用用于于溶溶质质为为难难挥挥发非电解质溶液定量关系发非电解质溶液定量关系：上上式式表表明明,在在一一定定温温度度下下,难难挥挥发发非非电电解解质质稀稀溶溶液液蒸蒸气气压压下下降降值值等等于于稀稀溶溶液液中中溶溶质质“物物质质量量分分数数”与与纯纯溶溶剂剂蒸蒸气气压压乘乘积积,而而与与溶溶质质性性质无关。质无关。第8页第8页溶液蒸汽压溶液蒸汽压第9页第9页2 2 溶液沸点上升溶液沸点上升和凝固点下降和凝固点下降（1 1）沸点和凝固点）沸点和凝固点 当当某某一一液液体体蒸蒸气气压压等等于于外外界界压压力力时时，液液体体就就会会沸沸腾腾，此时温度称为该液体沸点（，此时温度称为该液体沸点（Tbp）。）。某某物物质质液液相相蒸蒸气气压压和和固固相相蒸蒸气气压压相相等等时时温温度度。称称为为该物质凝固点（该物质凝固点（Tfp）。）。一一切切可可形形成成晶晶体体纯纯物物质质，在在给给定条件下，都有一定凝固点和沸点。定条件下，都有一定凝固点和沸点。第10页第10页（2 2）沸点上升和凝固点下降）沸点上升和凝固点下降 对对于于溶溶液液，普普通通由由于于溶溶质质加加入入会会使使溶溶液液与与溶溶剂剂相相比，凝固点下降，沸点上升。比，凝固点下降，沸点上升。溶液越浓，凝固点和沸点改变越大。溶液越浓，凝固点和沸点改变越大。自自然然界界实实例例海海水水凝凝固固点点低低于于0,“0,“不不出出汽汽米米汤汤烫死人烫死人”应应用用实实例例冬冬天天用用食食盐盐来来消消除除积积雪雪、在在汽汽车车水水箱箱中加入乙二醇来预防水箱结冰中加入乙二醇来预防水箱结冰第11页第11页凝固点下降、沸点上升与溶液凝固点下降、沸点上升与溶液浓浓度定量关系：度定量关系：难难挥挥发发非非电电解解质质稀稀溶溶液液沸沸点点上上升升和和凝凝固固点点下下降降与与溶液溶液质质量摩量摩尔尔浓浓度成正比。度成正比。Tbp=kbp m Tfp=kfp m上上式中式中：m 为为溶溶质质质质量量摩摩尔尔浓浓度度，指指在在 1kg 溶溶剂剂中中所所含含溶溶质物质量质物质量，单位为单位为 molkg-1；kbp 为为溶溶剂剂摩摩尔尔沸沸点点上上升升常常数数，它它取取决决于于溶溶剂剂特特性而与溶质性质无性而与溶质性质无关关。kfp 为为溶溶剂剂摩摩尔尔凝凝固固点点下下降降常常数数，它它取取决决于于溶溶剂剂特性而与溶质性质无特性而与溶质性质无关关。第12页第12页3.渗入压渗入压（1）半透膜半透膜只只允允许许溶溶剂剂（水水）透透过过而而不不允允许许水水中中溶溶质质透透过过薄薄膜膜,称为半透膜。称为半透膜。天然半透膜天然半透膜：动植物细胞膜、动物膀动植物细胞膜、动物膀胱胱,肠衣等肠衣等；人人工工合合成成半半透透膜膜：硝硝化化纤纤维维膜膜、醋醋酸酸纤纤维维膜膜、聚聚砜砜纤维膜等纤维膜等。（2）渗入）渗入若若半半透透膜膜隔隔开开两两边边溶溶液液浓浓度度不不等等，则则溶溶剂剂水水会会透透过过半半透透膜膜扩扩散散到到较较浓浓溶溶液液中中，使使溶溶液液稀稀释释现现象象,称称为为渗渗入。入。第13页第13页用反渗入法能够制取纯净水。用反渗入法能够制取纯净水。第14页第14页（3 3）渗入压）渗入压渗渗入入压压是是为为维维持持半半透透膜膜所所隔隔开开溶溶液液与与纯纯溶溶剂剂之之间间渗入平衡而需要额外压力。渗入平衡而需要额外压力。难难挥挥发发非非电电解解质质稀稀溶溶液液渗渗入入压压与与溶溶液液浓浓度度及及热热力力学温度成正比。学温度成正比。（4 4）反渗入）反渗入假假如如外外加加在在溶溶液液上上压压力力超超出出了了渗渗入入压压，则则反反而而会会使使溶溶液液中中溶溶剂剂向向纯纯溶溶剂剂方方向向流流动动，使使纯纯溶溶剂剂体体积积增增长长。这个过程叫做反渗入。这个过程叫做反渗入。难难挥挥发发非非电电解解质质稀稀溶溶液液渗渗入入压压与与溶溶液液浓浓度度及及热热力力学温度成正比。学温度成正比。第15页第15页（5）渗入压主要意义）渗入压主要意义有有机机体体细细胞胞膜膜大大多多含含有有半半透透膜膜性性质质，渗渗入入压压是是引引起水在生物体中运动主要推动力。起水在生物体中运动主要推动力。等渗溶液：渗入压与人体内基本相等溶液。等渗溶液：渗入压与人体内基本相等溶液。（6）反渗入应用）反渗入应用海水淡化、制纯净水、污水处理、溶液浓缩等。海水淡化、制纯净水、污水处理、溶液浓缩等。第16页第16页 NH3H20 NH4+OH-碱碱HAc H+Ac-酸酸3.2 水溶液中水溶液中单单相离子平衡相离子平衡3.2.1 酸和酸和碱碱在水溶液中解离平衡在水溶液中解离平衡1.酸碱理论酸碱理论 电电离离理理论论:解解离离时时生生成成正正离离子子所所有有都都是是 H+化化合合物叫做酸物叫做酸；所生成负离子所有都是所生成负离子所有都是 OH-化合物叫碱。化合物叫碱。第17页第17页HAc H+Ac-HAc 给出给出 H+是酸是酸 Ac-接受接受 H+是碱是碱 NH3+H+NH4+NH3 接受接受 H+是碱是碱 NH4+给出给出 H+是酸是酸 酸酸碱碱质质子子理理论论：凡凡能能给给出出质质子子物物质质（分分子子或或离离子）都是酸；凡能与质子结合物质都是碱。子）都是酸；凡能与质子结合物质都是碱。即：酸是质子供应体；碱是质子受体。如：即：酸是质子供应体；碱是质子受体。如：第18页第18页酸与碱之间存在下列共轭关系酸与碱之间存在下列共轭关系 酸酸 质子质子 +碱碱如：如：HCl =H+Cl-H2S H+HS-HS-H+S2-H2O H+OH-H3O+H+H2O 注意：依据酸碱质子理论定义，注意：依据酸碱质子理论定义，HS-和和H2O既既是酸又是碱。是酸又是碱。在酸碱质子理论中，没有盐概念在酸碱质子理论中，没有盐概念。第19页第19页通常简写为通常简写为 HA(aq)H+(aq)+A-(aq)2、酸和碱在水溶液中离子平衡及、酸和碱在水溶液中离子平衡及pH计算计算 酸和碱溶液中存在解离平衡，其平衡酸和碱溶液中存在解离平衡，其平衡常数称为解离常数，用常数称为解离常数，用Ki 表示，又依据酸碱不同分为酸常数表示，又依据酸碱不同分为酸常数Ka；和碱常数；和碱常数Kb。（1）一元弱酸）一元弱酸 依据化学平衡基本原理，对于一元弱酸解离平衡依据化学平衡基本原理，对于一元弱酸解离平衡有：有：HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A-(aq)第20页第20页对于一元弱酸对于一元弱酸HA，存在下列离解平衡：，存在下列离解平衡：HA(aq)H+(aq)+A-(aq)在水溶液中达到离解平衡时，存在下列关系：在水溶液中达到离解平衡时，存在下列关系：上式可简写为：上式可简写为：Ka 越大，表示该电解质越强越大，表示该电解质越强第21页第21页 解离度：弱电解质溶液中，解离平衡达到时，解离度：弱电解质溶液中，解离平衡达到时，已解离了弱电解质分子数与弱电解质总分子数之已解离了弱电解质分子数与弱电解质总分子数之比。用比。用表示。表示。对于弱电解质溶液，当初始浓度为对于弱电解质溶液，当初始浓度为 c，达到平衡，达到平衡时解离出来部分浓度为时解离出来部分浓度为 x 时，则可推出：时，则可推出：x=c 第22页第22页Kac2对于初始浓度为对于初始浓度为 c 一元弱电解质一元弱电解质 HA 溶液，则：溶液，则：HA =H+A-初始浓度初始浓度 c 0 0 平衡浓度平衡浓度 c-x x x c-c c c 则则当当很小时，很小时，11，则：，则：第23页第23页Kac2稀释定律稀释定律一元弱酸氢离子浓度一元弱酸氢离子浓度计算公式计算公式 稀释定律阐明，弱电解质浓度越小，其稀释定律阐明，弱电解质浓度越小，其解离度越大。解离度越大。依据稀释定律、解离度定义及相关平衡依据稀释定律、解离度定义及相关平衡概念，可推出下式：概念，可推出下式：第24页第24页 初始浓度初始浓度 c 0 0 平衡浓度平衡浓度 c-x x x 则则HA(aq)H+(aq)+A-(aq)对于弱酸，浓度较小时，对于弱酸，浓度较小时，c-x c，则：，则：一元弱酸氢离子浓度一元弱酸氢离子浓度计算公式计算公式x 为达到平衡时溶为达到平衡时溶液中液中H+浓度。浓度。第25页第25页 对于一元弱碱有：对于一元弱碱有：AOH =A+OH-初始浓度初始浓度 C 0 0 平衡浓度平衡浓度 C-x x x 平衡常数平衡常数Kb 稀释定律稀释定律一元弱碱氢氧根离子浓度一元弱碱氢氧根离子浓度计算公式计算公式第26页第26页例例3.1 计算计算0.10 molL-1 HAc 溶液中溶液中H+浓度及其浓度及其pH。解：查表得，解：查表得，HAcKa=1.7610-5 例例 已已知知NH3 H2OKb=1.7510-5。计计算算0.50 molL-1 氨氨水水溶液中溶液中H+浓度及其浓度及其pH。解：解：第27页第27页HS-H+S2-（2 2）多元弱酸解离）多元弱酸解离多元弱酸分步进行解离：多元弱酸分步进行解离：H2S H+HS-第28页第28页由多项平衡规则:H2S 2H+S2-结论：多元弱酸解离平衡体系中结论：多元弱酸解离平衡体系中H+浓度，只浓度，只考虑第一级解离中考虑第一级解离中H+浓度，其酸根浓度在数值等浓度，其酸根浓度在数值等于最后一级解离常数。于最后一级解离常数。第29页第29页 例例3.2 已已知知H2SKa，1=9.110-8。计计算算0.10 molL-1 H2S溶溶液中液中H+浓度及其浓度及其pH。解：解：多元弱酸溶液在计算其H+浓度及pH值时，可当做一元弱酸来进行近似计算。第30页第30页同离子效应同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与其在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子易溶强电解质而使弱电解质解离度减含有相同离子易溶强电解质而使弱电解质解离度减少现象。少现象。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)3 缓冲溶液和缓冲溶液和pH控制控制（1）同离子效应和缓冲溶液同离子效应和缓冲溶液Ac(aq)NH4Ac(aq)NH4+(aq)+平衡移动方向第31页第31页 缓冲溶液：缓冲溶液：含有能保持本身含有能保持本身pH值相对稳定性值相对稳定性能溶液（即不因加入少许强酸或强碱而明显改变能溶液（即不因加入少许强酸或强碱而明显改变pH值溶液）。值溶液）。实例：实例：在在50ml纯水中加入纯水中加入1 滴滴(0.05ml)1 molL-1 HCl，溶液，溶液pH 由由 7 变为变为 3；若若加入是加入是 1 滴滴 1 molL-1 NaOH，溶液，溶液pH 由由 7 变为变为 11。在在 50 mL HAc NaAc c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1 溶液中，加入溶液中，加入1 滴滴(0.05ml)1 molL-1 HCl，溶液，溶液pH 由由 4.74变为变为 4.73；若将加入；若将加入HCl 改为改为NaOH，溶液，溶液pH 由由 4.74变为变为 4.75；HAc NaAc 混合液就是一个缓冲溶液。混合液就是一个缓冲溶液。第32页第32页 初始浓度初始浓度 ca 0 cb 平衡浓度平衡浓度 ca-x x cb+x 则则HA(aq)H+(aq)+A-(aq)对于浓度分别为对于浓度分别为 ca 及及 cb 弱酸弱酸 HA 及其盐及其盐NaA 构成混合溶液构成混合溶液第33页第33页故弱酸故弱酸弱酸盐型缓冲溶液弱酸盐型缓冲溶液pH计算公式为：计算公式为：由于同离子效应，由于同离子效应，ca x ca，cb+x cb 则：则：第34页第34页 弱酸弱酸弱酸盐弱酸盐：缓冲溶液缓冲溶液pH值计算值计算例HAcNaAc，H2CO3NaHCO3此式为计算弱酸此式为计算弱酸-弱酸盐型弱酸盐型缓冲溶液计算公式缓冲溶液计算公式第35页第35页弱碱弱碱 弱碱盐型弱碱盐型 NH3 H2O NH4Cl此式为计算弱碱此式为计算弱碱-弱碱盐型弱碱盐型缓冲溶液计算公式缓冲溶液计算公式第36页第36页 例：计算由例：计算由 0.1mol 0.1mol L L-1-1 HAc HAc 和同浓度和同浓度 NaAc NaAc 等等体积混合构成溶液体积混合构成溶液 pH pH 值。值。解：两溶液等体积混合后，各物质浓度为解：两溶液等体积混合后，各物质浓度为 c(HAc)=c(Ac-)=0.050 mol L-1 混合溶液为缓冲溶液混合溶液为缓冲溶液=4.74第37页第37页n溶液酸碱性检测溶液酸碱性检测n一、酸碱指示剂一、酸碱指示剂n 酸碱指示剂普通都是弱有机酸或有机碱。它们在不同酸度条酸碱指示剂普通都是弱有机酸或有机碱。它们在不同酸度条件下含有不同结构及颜色。件下含有不同结构及颜色。n 当溶液酸度改变时酸碱指示剂从一个结构改变为另一个结构当溶液酸度改变时酸碱指示剂从一个结构改变为另一个结构从而使溶液颜色发生对应改变。从而使溶液颜色发生对应改变。第38页第38页甲基橙甲基橙 Methyl Orange(MO)(CH3)2N(CH3)2N=N=N H=NNSO3-SO3-OH-H+红红3.1-4.0(橙橙)-4.4黄黄pKa=3.4（1）作用原理:酸形和碱形含有不同颜色.第39页第39页甲基橙甲基橙酚酞酚酞3.1 4.44.0 pT8.0 9.69.0惯用单一酸碱批示剂惯用单一酸碱批示剂(要记住要记住)百里酚蓝百里酚蓝:红色红色2.8 黄色黄色2.9 8.0 蓝色蓝色9.6第40页第40页二、pH 试纸 pH 试纸是将各种酸碱指示剂按一定百分比混合浸制而成，能在不同pH值时显示不同颜色，从而较为准确地确定溶液酸度。pH 试纸可分为广泛pH试纸和精密 pH 试纸两类。第41页第41页三、三、pH 计（酸度计）计（酸度计）专门专门用用来测量溶液来测量溶液 pH 仪器。仪器。第42页第42页3.3 难溶电解质多相离子平衡难溶电解质多相离子平衡第43页第43页 难溶电解难溶电解质多相离子平质多相离子平衡讨论是难溶衡讨论是难溶强电解质溶液强电解质溶液中溶解中溶解沉淀沉淀平衡平衡第44页第44页电解质类型电解质类型从电解质溶解性质分类从电解质溶解性质分类 强电解质强电解质 AgCl Ag2CrO4 难溶难溶 弱电解质弱电解质 Fe(OH)3电解质电解质 强电解质强电解质 NaOH H2SO4 易溶易溶 弱电解质弱电解质 HAc NH3H2O第45页第45页3.3.1 多相离子平衡和溶度积多相离子平衡和溶度积 难溶电解质溶液与难溶电解质溶液与 固体之间存在溶解固体之间存在溶解沉沉淀平衡，这种平衡是化学平衡中一个，称为多淀平衡，这种平衡是化学平衡中一个，称为多相离子平衡，以相离子平衡，以AgCl沉淀沉淀溶解平衡为例，溶解平衡为例，其平衡方程为：其平衡方程为：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)第46页第46页AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)其平衡常数表示式为其平衡常数表示式为 Ksp(AgCl)=Ceq(Ag+,aq)/C Ceq(Cl-,aq）/C简化为：简化为：Ksp(AgCl)=Ceq(Ag+)Ceq(Cl-)KSP 称为溶度积常数，简称溶度积称为溶度积常数，简称溶度积第47页第47页 对于不同化合物因为其结构类型不同，平衡方程和溶对于不同化合物因为其结构类型不同，平衡方程和溶度积表示式也不同：度积表示式也不同：AB(1:1型）：型）：AB(s)A+(aq)+B-(aq)Ksp(AB)=Ceq(A+)Ceq(B-)第48页第48页A2B型（型（12 或或 21型）型）A2B(S)2A+(aq)+B2-(aq)或或 AB2(s)A2+(aq)+2B (aq)K Sp =CeqA+2 CeqB-或或 K Sp =C A+C2B-第49页第49页 A3B型（型（3 1或或1 3型）平衡方程和溶度积表示式依这类推。型）平衡方程和溶度积表示式依这类推。因此因此 对于任何一个难溶电解质对于任何一个难溶电解质AnB m，假如在一定温度条件下建立沉，假如在一定温度条件下建立沉淀淀溶解平衡，都应有：溶解平衡，都应有：AnBm n Am+(aq)+m Bn-(aq)K Sp =C eq(Am+)n Ceq(Bn-)m第50页第50页溶度积常数与溶解度关系溶度积常数与溶解度关系 在本章内容中溶解度单位要求为mol L-1,用字母 s 表示；不同类型化合物 Ksp与 s 关系不同：AB(1:1型）：平衡方程：AB(s)A+(aq)+B-(aq)平衡浓度(mol.dm-3)s s Ksp(AB)=seq(A+)seq(B-)=s2则：s=第51页第51页A A2 2B B型（型（1 12 2 或或 2 21 1型）型）平衡方程：平衡方程：A A2 2B B(s)(s)2A2A+(aq)(aq)+B+B2-2-(aq)(aq)平衡浓度平衡浓度(mol.dmmol.dm-3-3)2s s 2s s K Kspsp(AB)(AB)=s=seqeq(A(A+)2 2 s seqeq(B(B-)=(2s)=(2s)2 2 s=4ss=4s3 3则：则：s=s=第52页第52页3.3.2溶度积规则及其应用溶度积规则及其应用1、溶度积规则：、溶度积规则：在任意状态下，体系中相关离子浓度幂积称为离子积（即反在任意状态下，体系中相关离子浓度幂积称为离子积（即反应商）应商）Q，对于任意状态时，对于任意状态时 Q=C(Am+)n C(Bn-)m K Sp 有沉淀析出有沉淀析出 Q=C(Am+)n C(Bn-)m =K Sp 饱和溶液饱和溶液 Q=C(Am+)n C(Bn-)m K Sp 不饱和溶液，不饱和溶液，无沉淀析出无沉淀析出 以三条规则称为以三条规则称为溶度积规则溶度积规则，用于判断沉淀生成，用于判断沉淀生成或溶解。或溶解。第53页第53页 例例：往盛有：往盛有1.00 dm-3 烧杯中加入烧杯中加入 0.01cm-3 (约约2滴滴)0.010 moldm-3 CaCl2 溶液和溶液和0.01cm-3 0.010 moldm-3 Na2CO3,此时体系中是否产生沉淀此时体系中是否产生沉淀?解解:此时若有沉淀生成应为此时若有沉淀生成应为CaCO3沉淀沉淀,相关离子浓度为相关离子浓度为:C(Ca2+)=1.010-6 mol dm-3 C(CO32-)=1.010-6 mol dm-3 Q=C(Ca2+)C(CO3 2-)=1.010-6 1.010-6 =1.010-12 KSP=4.96 10-9 溶液中无沉淀生成。溶液中无沉淀生成。第54页第54页2、同离子效应、同离子效应 同离子效应同离子效应同样会影响难溶电解质溶同样会影响难溶电解质溶解度，使其溶解度下降解度，使其溶解度下降 NaCl Na+Cl-AgCl Ag+Cl-由于由于NaCl溶入使溶液中溶入使溶液中Cl-离子浓度增大，离子浓度增大，使平衡右移，从而使使平衡右移，从而使AgCl溶解度减小。溶解度减小。第55页第55页 例：计算例：计算AgCl在纯水及在在纯水及在0.5 moldm-3 AgNO3溶解度：溶解度：1、在纯水中：、在纯水中：AgCl Ag+Cl-S SKSP =C(Ag+)C(Cl-)=SS=S2=1.84 10-10S=1.35 10-5 moldm-3第56页第56页2 2、在、在0.5mol0.5moldmdm-3-3 AgNOAgNO3 3溶液中溶液中：AgCl Ag+Cl-S+0.5 S KSP=C(Ag+)C(Cl-)=(S+0.5)S =1.84 10-10 S 0.5 (S+0.5)0.5 S=3.64 10-10 moldm-3 由此可见由于由此可见由于Ag+存在，存在，AgCl 溶解度溶解度明显减少明显减少第57页第57页3、沉淀溶解、沉淀溶解 沉淀溶解时组分离子浓度积必须小于沉淀溶解时组分离子浓度积必须小于Ksp,因此要因此要使沉淀溶解，必须通过种种路径，使体系中离子浓度使沉淀溶解，必须通过种种路径，使体系中离子浓度减少达到减少达到Q Ksp目的。目的。实现沉淀溶解主要路径有：实现沉淀溶解主要路径有：、通过生成水，使沉淀溶解：、通过生成水，使沉淀溶解：MOH Mn+nOH-+nH+nH2O第58页第58页 2、生成弱电解质，使沉淀溶解：、生成弱电解质，使沉淀溶解：CaCO3 Ca2+CO32-+2H+H2CO3两个平衡合并，总方程为：两个平衡合并，总方程为：CaCO3+2H+H2O+H2CO3第59页第59页、利用氧化还原反应使沉淀溶解、利用氧化还原反应使沉淀溶解3CuS+8HNO3=3Cu(NO)3+3S+2NO+4H2O、利用配合物生成使沉淀溶解、利用配合物生成使沉淀溶解 AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-第60页第60页4、沉淀生成、沉淀生成沉淀生成判断：沉淀生成判断：判断沉淀是否生成判椐是溶度积规则判断沉淀是否生成判椐是溶度积规则将溶将溶液详细情况与相关难溶盐液详细情况与相关难溶盐KSP值比较得出结论值比较得出结论,依据溶依据溶度积规则，在难溶电解质溶液中，假如有度积规则，在难溶电解质溶液中，假如有 Q=C(Am+)n C(Bn-)m K Sp则有沉淀生成。则有沉淀生成。第61页第61页 某溶液中某溶液中Ag离子浓度为离子浓度为0.060moldm-3,CrO42-离子离子浓度为浓度为0.0025moldm-3，判断此溶液中是否会有沉淀生判断此溶液中是否会有沉淀生成。成。解：解：Ag2CrO4 2 Ag+CrO42-Ksp Ag2 CrO4=C2(Ag+)C(CrO42-)=1.110-12此时为任意条件：用此时为任意条件：用Q与与KSP（Ag CrO4）比较比较 Q=C2(Ag+)C(CrO42-)=0.060 0.0025 =9.0 10-6用用Q与与KSP（Ag CrO4）比较比较，Q KSP（Ag CrO4）此时体此时体系中会有沉淀沉淀生成。系中会有沉淀沉淀生成。第62页第62页、产生沉淀所需要相应离子浓度、产生沉淀所需要相应离子浓度 在化学分析中在化学分析中,已知某溶液中一个离子已知某溶液中一个离子(如如Ba2+)浓度常需要拟定至少要加入多少许另一个离子浓度常需要拟定至少要加入多少许另一个离子(如如SO42-),才干使溶液中开始产生沉淀才干使溶液中开始产生沉淀.例例:体积为体积为1 L 某溶液中某溶液中Ba+离子浓度为离子浓度为1.3 10-6 mol.L-1,假如想通过加入假如想通过加入Na2SO4来产生来产生 BaSO4沉淀沉淀,至少要加入多少克至少要加入多少克Na2SO4固体固体?(KSP BaSO4=1.3 10-10)解：解：BaSO4(S)Ba2+SO42-第63页第63页所需所需SO42-最低浓度为最低浓度为:=1.4 10-4 moldm-3,M(Na2SO4)=142g/mol 所需所需Na2SO4固体固体1.4 10-2克克.第64页第64页、沉淀产生后、沉淀产生后,溶液中残余离子量计算溶液中残余离子量计算 例：在例：在1升升0.2 moldm-3Ba(NO3)2溶液中加入一定量溶液中加入一定量Na2SO4,使使SO42-浓度达浓度达0.3 moldm-3，计算沉淀产生，计算沉淀产生后，溶液中后，溶液中Ba2+残留浓度。残留浓度。解：解：BaSO4(S)Ba2+SO42-=5.610-10 moldm-3第65页第65页4 4、分步沉淀、分步沉淀 对于同一个金属离子（如对于同一个金属离子（如Ag+)，当有两种或两种，当有两种或两种以上能生成难溶电解质阴离子（如以上能生成难溶电解质阴离子（如Cl-、CrO42-)存在存在时，两种或两种以上难溶电解质沉淀都有也许产生，时，两种或两种以上难溶电解质沉淀都有也许产生，但阳离子浓度与阴离子浓度幂积首先达到某种难溶但阳离子浓度与阴离子浓度幂积首先达到某种难溶电解质溶度积者，首先沉淀出来。电解质溶度积者，首先沉淀出来。第66页第66页 比如在不断振荡条件下比如在不断振荡条件下,向含有向含有 Cl-,CrO42-混合混合溶液中溶液中逐滴逐滴 加入加入 AgN03 溶液溶液,Ag+首先和首先和 Cl-浓度浓度幂幂 积达到积达到Ksp(AgCl)时时,析出白色析出白色 Acl沉淀。由于沉淀析出沉淀。由于沉淀析出,溶液中溶液中 Cl-浓度减小。当浓度减小。当继续滴加继续滴加 Ag+时时,若若 Ag+和和 Cl-浓度浓度幂幂积小于积小于 Ksp(AgCl)值值,则则 AgCl 不再沉淀。但当不再沉淀。但当Ag+浓度浓度平方平方 CrO42-浓度乘积达到浓度乘积达到Ksp(Ag2CrO4)值值时时,砖红色砖红色 Ag2CrO4 又会沉淀出又会沉淀出来来。这种现象这种现象称为称为分步沉淀分步沉淀。第67页第67页 如果在静止条件下逐滴加人如果在静止条件下逐滴加人 AgN03 溶液由于溶液由于 Ag+局部过浓局部过浓,也许白色也许白色 AgCl 和砖红色和砖红色 Ag2CrO4 同时沉同时沉淀出来淀出来(砖红色可掩盖白色砖红色可掩盖白色)。这种现象称为共同沉淀。这种现象称为共同沉淀。如果两种难溶电解质如果两种难溶电解质(比如比如AgCl和和AgI)溶解度差别溶解度差别很大很大,可用分步沉淀来进行分离。可用分步沉淀来进行分离。在一般分离过程中在一般分离过程中,当一种离子在溶液中残留量小于当一种离子在溶液中残留量小于 10-5mol.dm-3 时时,可以认为该离子已沉淀完可以认为该离子已沉淀完;若一种离若一种离子已沉淀完全子已沉淀完全,另一种离子尚未开始沉淀另一种离子尚未开始沉淀,则称这两种则称这两种离子可以完全分离。离子可以完全分离。在环境治理上在环境治理上,则以是否达到排放原则来衡量某种则以是否达到排放原则来衡量某种离子有否沉淀完全。离子有否沉淀完全。第68页第68页5 5、沉淀转化、沉淀转化 将一个沉淀转化为另一个溶解度更小沉淀过程称为将一个沉淀转化为另一个溶解度更小沉淀过程称为沉淀转化；沉淀转化；CaSO4(s)+CO32-=CaCO3(s)+SO42-Ag2CrO4(砖红砖红)+2Cl-=2AgCl(白白)+CrO42-体系中沉淀从砖红色转变为体系中沉淀从砖红色转变为白色白色。第69页第69页