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沉淀反應與沉淀溶解平衡第八章沉淀反應第八章自然奇觀-溶洞自然奇觀-溶洞廣西河池市鳳山縣盤陽河源頭溶洞廣西河池市鳳山縣盤陽河源頭溶洞第一節(jié)難溶電解質(zhì)的溶度積
一、沉淀溶解平衡和溶度積常數(shù)難溶電解質(zhì)溶液中存在溶解與沉淀的可逆過程,
又如BaSO4
溶液中:如AgCl溶液中:Ag++Cl-AgCl溶解沉淀BaSO4Ba2++SO42-
溶解沉淀第一節(jié)難溶電解質(zhì)的溶度積一、沉淀溶解平衡和溶度積常數(shù)當沉淀溶解速率與沉淀生成速率相等時,達到溶解
與沉淀的平衡。此時溶液為飽和溶液。難溶電解質(zhì):溶解度<0.01g/100gH2O微溶電解質(zhì):溶解度0.1g–0.01g/100gH2O易溶電解質(zhì):溶解度>0.1g/100gH2O物質(zhì)的溶解度只有大小之分,沒有在水中絕對不溶解的物質(zhì)。難溶電解質(zhì)的溶度積
當沉淀溶解速率與沉淀生成速率相等時,達到溶解
與沉淀的平衡。達到沉淀–溶解平衡時,平衡常數(shù)表達式:Ksp?=[c(Ag+)/c?]·[c(Cl–)/c?]Ksp?為難溶電解質(zhì)沉淀–溶解平衡常數(shù)–––溶度積常數(shù),簡稱溶度積。該平衡常數(shù)大小與物質(zhì)的溶解度有關(guān)。溶度積常數(shù)Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)溶解沉淀難溶電解質(zhì)的溶度積
達到沉淀–溶解平衡時,平衡常數(shù)表達式:Ksp?=[c(A對于一任意組成為AmBn形式的難溶電解質(zhì),在水溶液中有以下的平衡:達到沉淀溶解平衡時,標準平衡常數(shù)有下列一般的形式:Ksp?
(AmBn)={c(An+)/c?}m
·{c(Bm–)/c?}nAmBn(s)mAn+(aq)+nBm–(aq)溶解沉淀難溶電解質(zhì)的溶度積
對于一任意組成為AmBn形式的難溶電解質(zhì),在水溶液達到沉淀溶溶度積是一個平衡常數(shù),與標準吉布斯自由能變同樣存在下列關(guān)系:ΔrGm?
=–RTlnKsp?
ΔrGm?lnKsp?
=–RT難溶電解質(zhì)的溶度積
溶度積是一個平衡常數(shù),與標準吉布斯自由能變ΔrGm?=–二、溶度積(Ksp?)和溶解度(S)的關(guān)系兩者都可以表示難溶電解質(zhì)的溶解能力,可互算。Ksp?(AgBr)
=[c(Ag+)/c?]·[c(Br–)/c?]=(S/c?)
2=5.35×10-13S=7.31×10-7mol·L-1難溶電解質(zhì)的溶度積
二、溶度積(Ksp?)和溶解度(S)的關(guān)系兩者都可以表示難溶Ksp?(Mg(OH)2)
=[c(Mg2+)/c?]·[c(OH–)/c?]2
=(S/c?)
(2S/c?)
2=4(S/c?)3
=5.61×10-12S=1.12×10-4mol·L-1難溶電解質(zhì)的溶度積
Ksp?(Mg(OH)2)=[c(Mg2+)/c?]·AB(s)A+(aq)+B–(aq)溶解沉淀AB2(s)A2+(aq)+2B–(aq)溶解沉淀AB3(s)A3+(aq)+3B–(aq)溶解沉淀Ksp?
=(S/c?)
2Ksp?=(S/c?)
(2S/c?)
2=4(S/c?)3
Ksp?=(S/c?)
(3S/c?)3=27(S/c?)4
難溶電解質(zhì)的溶度積
AB(s)A+(aq)+B–(aq)溶解沉淀AB2(s)類型難溶電解質(zhì)Ksps/(mol·L-1)ABAgCl1.77×10-101.33×10-5AgBr5.35×10-137.33×10-7AgI8.52×10-179.25×10-9AB2MgF26.5×10-91.2×10-3A2BAg2CrO41.12×10-126.54×10-5公式適用于難溶強電解質(zhì),不適用于難溶弱電解質(zhì)和易水解的難溶電解質(zhì)。難溶電解質(zhì)的溶度積
類型難溶電解質(zhì)Ksps/(mol·L-1)ABAgCl1.7三、影響沉淀溶解的因素難溶電解質(zhì)的溶度積
三、影響沉淀溶解的因素難溶電解質(zhì)的溶度積(1)同離子效應(commonioneffect):在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入含有共同離子的強電解質(zhì)時,導致難溶電解質(zhì)溶解度降低的現(xiàn)象。K2CrO3(s)難溶電解質(zhì)的溶度積
(1)同離子效應(commonioneffect):在(2)鹽效應(Salteffect):在難溶電解質(zhì)飽和溶液中,加入易溶強電解質(zhì)(不含共同離子)而使難溶電解質(zhì)的溶解度增大的作用。KNO3(s)鹽效應的產(chǎn)生是由于加入強電解質(zhì),導致溶液中大量的異號離子間產(chǎn)生相互作用。正負離子周圍存在的大量異號離子阻礙了它們的結(jié)合,使得沉淀溶解速率大于離子沉淀速率,從而使溶解度增加。難溶電解質(zhì)的溶度積
(2)鹽效應(Salteffect):在難溶電解質(zhì)飽和溶(3)副反應(Sidereaction)Ag+(aq)+CN-(aq)AgCN(s)溶解沉淀2Ag+(aq)+CO32-(aq)Ag2CO3(s)溶解沉淀CN-(aq)+H2O
(l)=HCN(aq)+OH-(aq)CO32-(aq)+H2O
(l)=HCO3-(aq)+OH-(aq)使沉淀溶解度增大難溶電解質(zhì)的溶度積
(3)副反應(Sidereaction)Ag+(aq)第二節(jié)溶度積規(guī)則及應用一、溶度積規(guī)則——用于判斷沉淀平衡移動方向AmBn(s)mAn+(aq)+nBm–(aq)溶解沉淀Q
(AmBn)={c(An+)/c?}m
·{c(Bm–)/c?}n反應商(離子積)第二節(jié)溶度積規(guī)則及應用一、溶度積規(guī)則——用于判斷沉淀平當Q<Ksp?,平衡正向移動,溶液為不飽和溶液,沉淀會溶解,直到溶液達飽和,
Q=Ksp?當Q=Ksp?,沉淀溶解反應處于平衡狀態(tài),溶液為飽和溶液。當Q>Ksp?,平衡逆向移動,溶液為過飽和溶液,有沉淀生成,直至Q=Ksp?。溶度積規(guī)則及應用當Q<Ksp?,平衡正向移動,溶液為不飽和溶液,沉淀會溶解,二、沉淀的生成沉淀生成的必要條件:離子積(Q)>溶度積(KSP?)例:將下列溶液混合是否生成CaSO4沉淀?已知KSP?(CaSO4)=2.4510–5。(1)
20mL1mol·L–1Na2SO4溶液與20ml1mol·L–1CaCl2溶液;(2)20mL0.002mol·L–1Na2SO4溶液與20ml0.002mol·L–1CaCl2溶液。溶度積規(guī)則及應用二、沉淀的生成沉淀生成的必要條件:離子積(Q)>溶度積(沒有CaSO4沉淀生成。解:兩種物質(zhì)等體積混合,體積加倍,各物質(zhì)濃度減小一半:(1)c(Ca2+)=0.5mol·L–1,c(SO42–)=0.5mol·L–1Q
=c(Ca2+)/c?c(SO42–)/c?
=0.25>KSP?(2)c(Ca2+)=0.001mol·L–1,c(SO42–)=0.001mol·L–1Q
=c(Ca2+)/c?c(SO42–)/c?=110–6<
Ksp?
有CaSO4沉淀生成。溶度積規(guī)則及應用沒有CaSO4沉淀生成。解:兩種物質(zhì)等體積混合,體積加倍,各例:計算298K時,AgCl在0.01mol·L-1NaCl溶液中的溶解度。已知KSP?(AgCl)=1.8×10-10。解:AgCl(s)
Ag++Cl–平衡時S
S+0.01KSP?=S(S+0.01)=1.8×10-10
S+0.01≈0.01S=1.8×10-8(mol/L)溶度積規(guī)則及應用例:計算298K時,AgCl在0.01mol·L-1NaC用沉淀反應可以分離溶液中的某種離子(粗食鹽提純)使沉淀完全采取的措施:(1)選擇加入適當過量的沉淀劑,使沉淀物的溶解度盡可能的小BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀沉淀SO42–常用Ba2+作為沉淀劑,生成的BaSO4溶解度最小。BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀Ksp?(BaSO4)=1.210–10溶度積規(guī)則及應用用沉淀反應可以分離溶液中的某種離子(粗食鹽提純)使沉淀完Ksp?(CaSO4)=2.4510–5Ksp?(PbSO4)=1.0610–8
CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀
PbSO4(s)Pb2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀(2)同離子效應:在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,加入含有共同離子的易溶強電解質(zhì),使難溶電解質(zhì)的溶解度減小,沉淀得更完全。溶度積規(guī)則及應用Ksp?(CaSO4)=2.4510–5Ksp?(三、沉淀的溶解沉淀溶解的必要條件:離子積(Q)<
溶度積(KSP?)(1)生成弱電解質(zhì)(酸溶法)(2)氧化還原反應(3)絡合反應降低溶液中正離子或負離子濃度,使得平衡向右移動,致使沉淀溶解。溶解反應類型溶度積規(guī)則及應用三、沉淀的溶解沉淀溶解的必要條件:離子積(Q)<溶度積((1)生成弱電解質(zhì)使沉淀溶解(酸溶法)難溶弱酸鹽如碳酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、金屬硫化物等都能溶于強酸。Ksp?(MA)1/Ka?(HA)MA(s)M+(aq)+A–(aq)A–(aq)+H+(aq)HA(aq)包含了沉淀溶解平衡和酸堿平衡---多重平衡。MA(s)+H+(aq)M+(aq)+HA(aq)K?=Ksp?/Ka?溶度積規(guī)則及應用(1)生成弱電解質(zhì)使沉淀溶解(酸溶法)難溶弱酸鹽如碳酸鹽、乙(2)通過氧化還原反應使沉淀溶解
+HNO3
↓S+NO3CuS+8HNO3=Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O
CuS(s)Cu2++S2-某些極難溶金屬硫化物(CuS、Ag2S等)可溶于具有氧化性的硝酸中,發(fā)生氧化還原反應。溶度積規(guī)則及應用(2)通過氧化還原反應使沉淀溶解+3CuS+8HNO3(3)生成配離子使沉淀溶解+2NH3↓[Ag(NH3)2]+
AgCl(s)Ag++Cl-AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-Ag+與NH3結(jié)合,生成穩(wěn)定的配離子[Ag(NH3)2]+,降低溶液中Ag+濃度,使Q
<Ksp?,AgCl在氨水中溶解。(4)方法的綜合利用3HgS+2HNO3(濃)+12HCl
(濃)=3H2[HgCl4]
+3S↓+2NO↑+4H2OHgS溶于王水是氧化和配位綜合溶解。溶度積規(guī)則及應用(3)生成配離子使沉淀溶解+AgCl(s)Ag++Cl-四、沉淀的轉(zhuǎn)化由一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì)的過程稱為沉淀的轉(zhuǎn)化。
沉淀轉(zhuǎn)化的方向取決于兩個沉淀反應Ksp?的大小和相應沉淀劑的濃度。沉淀是否能發(fā)生轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)化的完全程度由什么因素決定?溶度積規(guī)則及應用四、沉淀的轉(zhuǎn)化由一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì)
PbSO4(s,白色)=Pb2+(aq)+SO42–(aq)
加入(NH4)2S溶液:Pb2+(aq)+S2–(aq)=PbS(s,黑色)總反應:PbSO4(s)+S2–(aq)=PbS(s)+SO42–(aq)K很大,反應很徹底。
c(SO42–)c(SO42–)·c(Pb2+)K=————=————————
c(S2–)c(S2–)·c(Pb2+)
Ksp?(PbSO4)=——————=3.121019
Ksp?(PbS)溶度積規(guī)則及應用PbSO4(s,白色)=Pb2+(aq)+SO4平衡常數(shù)很大,這個轉(zhuǎn)化反應進行得很完全。PbSO4逐漸溶解,同時PbS不斷生成。轉(zhuǎn)化達到平衡時,平衡常數(shù)K=3.121019。原因:Ksp?(PbS)=3.410–28
<<Ksp?(PbSO4)=1.0610–8,PbS沉淀的生成,降低了溶液中Pb2+的濃度,破壞了PbSO4與溶液中離子建立的平衡:PbSO4(s)溶解沉淀Pb2+(aq)+SO42+(aq)易溶電解質(zhì)(Ksp?大)向難溶電解質(zhì)(Ksp?小)轉(zhuǎn)化。溶度積規(guī)則及應用平衡常數(shù)很大,這個轉(zhuǎn)化反應進行得很完全。PbSO4逐漸溶解,五、分步沉淀及應用溶度積規(guī)則,不僅可以求算使溶液中某一種離子沉淀的條件,還可以分析當溶液中存在多種可沉淀離子時,加入沉淀劑后各種離子的先后沉淀次序。這種先后分次序沉淀的現(xiàn)象稱為分布沉淀。在含有的0.001mol·L–1Pb(NO3)2和AgNO3溶液中逐滴加入濃K2CrO4溶液,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?PbCrO4(s)Pb2+
+CrO42–
Ksp?=2.810–18Ag2CrO4(s)2Ag++CrO42–
Ksp?
=1.110–12溶度積規(guī)則及應用五、分步沉淀及應用溶度積規(guī)則,不僅可以求算使溶液中某根據(jù)溶度積規(guī)則計算:PbCrO4和Ag2CrO4開始沉淀時,CrO42–
濃度分別是
2.8
10–15
和
1.1
10–6
mol·L–1。反應商先達到溶度積的離子先被沉淀,或者說,開始產(chǎn)生沉淀需要沉淀劑量少的離子先被沉淀。故PbCrO4先沉淀溶度積規(guī)則及應用根據(jù)溶度積規(guī)則計算:PbCrO4和Ag2CrO4開始沉淀時,當溶液中CrO42–濃度增至1.110–6mol·L–1,Ag2CrO4開始沉淀,此時溶液中Pb2+濃度:問題:什么時候Ag2CrO4開始沉淀?表明:
當Ag2CrO4開始沉淀時,PbCrO4已沉淀完全。
c(Pb2+)/c?
=Ksp?/[c(CrO42–)/c?]=2.810–18/
1.110–6=2.510–12<
1.110–6mol·L–1溶度積規(guī)則及應用當溶液中CrO42–濃度增至1.110–6mol·L–1,向離子混合溶液中慢慢滴加沉淀劑,離子分先后次序被沉淀的現(xiàn)象為分步沉淀。當溶液中同時存在幾種離子時,離子積Q最先達到溶度積KSP?的難溶電解質(zhì),首先沉淀。首先滿足Q
>
Ksp?者先沉淀。所需沉淀劑量小的先沉淀。分步沉淀的基本原則:溶度積規(guī)則及應用向離子混合溶液中慢慢滴加沉淀劑,離子分先后次序被沉淀已知:Ksp?
(Fe(OH)3)=410–38,
Ksp?
(Mg(OH)2)=1.810–11例:在含F(xiàn)e3+和Mg2+(c均為0.01mol·L–1)的混合溶液中,可加入NaOH溶液,使其中一種離子完全沉淀,而另一種卻不沉淀,需要控制pH在什么范圍?解:Fe(OH)3(s)?Fe3++3OH–Mg(OH)2(s)?Mg2++2OH–根據(jù)沉淀需要OH–濃度,先判斷Fe3+和Mg2+哪個先沉淀:溶度積規(guī)則及應用已知:Ksp?(Fe(OH)3)=410–38,沉淀Mg2+(c為0.01mol·L–1)
:c(OH–)/c?=[Ksp?
(Mg(OH)2)/(c(Mg2+)/c?)]1/2
=4.210–5(mol·L–1)故Fe(OH)3先沉淀當Fe3+沉淀完全時:c(Fe3+)<110–5mol·L–1
沉淀Fe3+(c為0.01mol·L–1)
:c(OH–)/c?=[Ksp?
(Fe(OH)3)/(c(Fe3+)/c?)]1/3
=1.410–9(mol·L–1)由Ksp?=(c(Fe3+)/c?)[c(OH–)/c?]3沉淀完全標準定性:濃度<110–5
定量:濃度<110–6溶度積規(guī)則及應用沉淀Mg2+(c為0.01mol·L–1):沉淀Fe3+此時:pH=14–pOH=3.2即:控制pH值在3.2~9.6范圍內(nèi)Fe3+能沉淀完全而Mg2+不沉淀。當Mg2+開始沉淀時:c(OH–)/c?=4.210–5此時:pH=14–pOH=9.6得:c(OH–)/c?=1.610–11溶度積規(guī)則及應用此時:pH=14–pOH=3.2即:控制pH值在沉淀反應與沉淀溶解平衡第八章沉淀反應第八章自然奇觀-溶洞自然奇觀-溶洞廣西河池市鳳山縣盤陽河源頭溶洞廣西河池市鳳山縣盤陽河源頭溶洞第一節(jié)難溶電解質(zhì)的溶度積
一、沉淀溶解平衡和溶度積常數(shù)難溶電解質(zhì)溶液中存在溶解與沉淀的可逆過程,
又如BaSO4
溶液中:如AgCl溶液中:Ag++Cl-AgCl溶解沉淀BaSO4Ba2++SO42-
溶解沉淀第一節(jié)難溶電解質(zhì)的溶度積一、沉淀溶解平衡和溶度積常數(shù)當沉淀溶解速率與沉淀生成速率相等時,達到溶解
與沉淀的平衡。此時溶液為飽和溶液。難溶電解質(zhì):溶解度<0.01g/100gH2O微溶電解質(zhì):溶解度0.1g–0.01g/100gH2O易溶電解質(zhì):溶解度>0.1g/100gH2O物質(zhì)的溶解度只有大小之分,沒有在水中絕對不溶解的物質(zhì)。難溶電解質(zhì)的溶度積
當沉淀溶解速率與沉淀生成速率相等時,達到溶解
與沉淀的平衡。達到沉淀–溶解平衡時,平衡常數(shù)表達式:Ksp?=[c(Ag+)/c?]·[c(Cl–)/c?]Ksp?為難溶電解質(zhì)沉淀–溶解平衡常數(shù)–––溶度積常數(shù),簡稱溶度積。該平衡常數(shù)大小與物質(zhì)的溶解度有關(guān)。溶度積常數(shù)Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)溶解沉淀難溶電解質(zhì)的溶度積
達到沉淀–溶解平衡時,平衡常數(shù)表達式:Ksp?=[c(A對于一任意組成為AmBn形式的難溶電解質(zhì),在水溶液中有以下的平衡:達到沉淀溶解平衡時,標準平衡常數(shù)有下列一般的形式:Ksp?
(AmBn)={c(An+)/c?}m
·{c(Bm–)/c?}nAmBn(s)mAn+(aq)+nBm–(aq)溶解沉淀難溶電解質(zhì)的溶度積
對于一任意組成為AmBn形式的難溶電解質(zhì),在水溶液達到沉淀溶溶度積是一個平衡常數(shù),與標準吉布斯自由能變同樣存在下列關(guān)系:ΔrGm?
=–RTlnKsp?
ΔrGm?lnKsp?
=–RT難溶電解質(zhì)的溶度積
溶度積是一個平衡常數(shù),與標準吉布斯自由能變ΔrGm?=–二、溶度積(Ksp?)和溶解度(S)的關(guān)系兩者都可以表示難溶電解質(zhì)的溶解能力,可互算。Ksp?(AgBr)
=[c(Ag+)/c?]·[c(Br–)/c?]=(S/c?)
2=5.35×10-13S=7.31×10-7mol·L-1難溶電解質(zhì)的溶度積
二、溶度積(Ksp?)和溶解度(S)的關(guān)系兩者都可以表示難溶Ksp?(Mg(OH)2)
=[c(Mg2+)/c?]·[c(OH–)/c?]2
=(S/c?)
(2S/c?)
2=4(S/c?)3
=5.61×10-12S=1.12×10-4mol·L-1難溶電解質(zhì)的溶度積
Ksp?(Mg(OH)2)=[c(Mg2+)/c?]·AB(s)A+(aq)+B–(aq)溶解沉淀AB2(s)A2+(aq)+2B–(aq)溶解沉淀AB3(s)A3+(aq)+3B–(aq)溶解沉淀Ksp?
=(S/c?)
2Ksp?=(S/c?)
(2S/c?)
2=4(S/c?)3
Ksp?=(S/c?)
(3S/c?)3=27(S/c?)4
難溶電解質(zhì)的溶度積
AB(s)A+(aq)+B–(aq)溶解沉淀AB2(s)類型難溶電解質(zhì)Ksps/(mol·L-1)ABAgCl1.77×10-101.33×10-5AgBr5.35×10-137.33×10-7AgI8.52×10-179.25×10-9AB2MgF26.5×10-91.2×10-3A2BAg2CrO41.12×10-126.54×10-5公式適用于難溶強電解質(zhì),不適用于難溶弱電解質(zhì)和易水解的難溶電解質(zhì)。難溶電解質(zhì)的溶度積
類型難溶電解質(zhì)Ksps/(mol·L-1)ABAgCl1.7三、影響沉淀溶解的因素難溶電解質(zhì)的溶度積
三、影響沉淀溶解的因素難溶電解質(zhì)的溶度積(1)同離子效應(commonioneffect):在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入含有共同離子的強電解質(zhì)時,導致難溶電解質(zhì)溶解度降低的現(xiàn)象。K2CrO3(s)難溶電解質(zhì)的溶度積
(1)同離子效應(commonioneffect):在(2)鹽效應(Salteffect):在難溶電解質(zhì)飽和溶液中,加入易溶強電解質(zhì)(不含共同離子)而使難溶電解質(zhì)的溶解度增大的作用。KNO3(s)鹽效應的產(chǎn)生是由于加入強電解質(zhì),導致溶液中大量的異號離子間產(chǎn)生相互作用。正負離子周圍存在的大量異號離子阻礙了它們的結(jié)合,使得沉淀溶解速率大于離子沉淀速率,從而使溶解度增加。難溶電解質(zhì)的溶度積
(2)鹽效應(Salteffect):在難溶電解質(zhì)飽和溶(3)副反應(Sidereaction)Ag+(aq)+CN-(aq)AgCN(s)溶解沉淀2Ag+(aq)+CO32-(aq)Ag2CO3(s)溶解沉淀CN-(aq)+H2O
(l)=HCN(aq)+OH-(aq)CO32-(aq)+H2O
(l)=HCO3-(aq)+OH-(aq)使沉淀溶解度增大難溶電解質(zhì)的溶度積
(3)副反應(Sidereaction)Ag+(aq)第二節(jié)溶度積規(guī)則及應用一、溶度積規(guī)則——用于判斷沉淀平衡移動方向AmBn(s)mAn+(aq)+nBm–(aq)溶解沉淀Q
(AmBn)={c(An+)/c?}m
·{c(Bm–)/c?}n反應商(離子積)第二節(jié)溶度積規(guī)則及應用一、溶度積規(guī)則——用于判斷沉淀平當Q<Ksp?,平衡正向移動,溶液為不飽和溶液,沉淀會溶解,直到溶液達飽和,
Q=Ksp?當Q=Ksp?,沉淀溶解反應處于平衡狀態(tài),溶液為飽和溶液。當Q>Ksp?,平衡逆向移動,溶液為過飽和溶液,有沉淀生成,直至Q=Ksp?。溶度積規(guī)則及應用當Q<Ksp?,平衡正向移動,溶液為不飽和溶液,沉淀會溶解,二、沉淀的生成沉淀生成的必要條件:離子積(Q)>溶度積(KSP?)例:將下列溶液混合是否生成CaSO4沉淀?已知KSP?(CaSO4)=2.4510–5。(1)
20mL1mol·L–1Na2SO4溶液與20ml1mol·L–1CaCl2溶液;(2)20mL0.002mol·L–1Na2SO4溶液與20ml0.002mol·L–1CaCl2溶液。溶度積規(guī)則及應用二、沉淀的生成沉淀生成的必要條件:離子積(Q)>溶度積(沒有CaSO4沉淀生成。解:兩種物質(zhì)等體積混合,體積加倍,各物質(zhì)濃度減小一半:(1)c(Ca2+)=0.5mol·L–1,c(SO42–)=0.5mol·L–1Q
=c(Ca2+)/c?c(SO42–)/c?
=0.25>KSP?(2)c(Ca2+)=0.001mol·L–1,c(SO42–)=0.001mol·L–1Q
=c(Ca2+)/c?c(SO42–)/c?=110–6<
Ksp?
有CaSO4沉淀生成。溶度積規(guī)則及應用沒有CaSO4沉淀生成。解:兩種物質(zhì)等體積混合,體積加倍,各例:計算298K時,AgCl在0.01mol·L-1NaCl溶液中的溶解度。已知KSP?(AgCl)=1.8×10-10。解:AgCl(s)
Ag++Cl–平衡時S
S+0.01KSP?=S(S+0.01)=1.8×10-10
S+0.01≈0.01S=1.8×10-8(mol/L)溶度積規(guī)則及應用例:計算298K時,AgCl在0.01mol·L-1NaC用沉淀反應可以分離溶液中的某種離子(粗食鹽提純)使沉淀完全采取的措施:(1)選擇加入適當過量的沉淀劑,使沉淀物的溶解度盡可能的小BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀沉淀SO42–常用Ba2+作為沉淀劑,生成的BaSO4溶解度最小。BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀Ksp?(BaSO4)=1.210–10溶度積規(guī)則及應用用沉淀反應可以分離溶液中的某種離子(粗食鹽提純)使沉淀完Ksp?(CaSO4)=2.4510–5Ksp?(PbSO4)=1.0610–8
CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀
PbSO4(s)Pb2+(aq)+SO42–(aq)溶解沉淀(2)同離子效應:在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,加入含有共同離子的易溶強電解質(zhì),使難溶電解質(zhì)的溶解度減小,沉淀得更完全。溶度積規(guī)則及應用Ksp?(CaSO4)=2.4510–5Ksp?(三、沉淀的溶解沉淀溶解的必要條件:離子積(Q)<
溶度積(KSP?)(1)生成弱電解質(zhì)(酸溶法)(2)氧化還原反應(3)絡合反應降低溶液中正離子或負離子濃度,使得平衡向右移動,致使沉淀溶解。溶解反應類型溶度積規(guī)則及應用三、沉淀的溶解沉淀溶解的必要條件:離子積(Q)<溶度積((1)生成弱電解質(zhì)使沉淀溶解(酸溶法)難溶弱酸鹽如碳酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、金屬硫化物等都能溶于強酸。Ksp?(MA)1/Ka?(HA)MA(s)M+(aq)+A–(aq)A–(aq)+H+(aq)HA(aq)包含了沉淀溶解平衡和酸堿平衡---多重平衡。MA(s)+H+(aq)M+(aq)+HA(aq)K?=Ksp?/Ka?溶度積規(guī)則及應用(1)生成弱電解質(zhì)使沉淀溶解(酸溶法)難溶弱酸鹽如碳酸鹽、乙(2)通過氧化還原反應使沉淀溶解
+HNO3
↓S+NO3CuS+8HNO3=Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O
CuS(s)Cu2++S2-某些極難溶金屬硫化物(CuS、Ag2S等)可溶于具有氧化性的硝酸中,發(fā)生氧化還原反應。溶度積規(guī)則及應用(2)通過氧化還原反應使沉淀溶解+3CuS+8HNO3(3)生成配離子使沉淀溶解+2NH3↓[Ag(NH3)2]+
AgCl(s)Ag++Cl-AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-Ag+與NH3結(jié)合,生成穩(wěn)定的配離子[Ag(NH3)2]+,降低溶液中Ag+濃度,使Q
<Ksp?,AgCl在氨水中溶解。(4)方法的綜合利用3HgS+2HNO3(濃)+12HCl
(濃)=3H2[HgCl4]
+3S↓+2NO↑+4H2OHgS溶于王水是氧化和配位綜合溶解。溶度積規(guī)則及應用(3)生成配離子使沉淀溶解+AgCl(s)Ag++Cl-四、沉淀的轉(zhuǎn)化由一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì)的過程稱為沉淀的轉(zhuǎn)化。
沉淀轉(zhuǎn)化的方向取決于兩個沉淀反應Ksp?的大小和相應沉淀劑的濃度。沉淀是否能發(fā)生轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)化的完全程度由什么因素決定?溶度積規(guī)則及應用四、沉淀的轉(zhuǎn)化由一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì)
PbSO4(s,白色)=Pb2+(aq)+SO42–(aq)
加入(NH4)2S溶液:Pb2+(aq)+S2–(aq)=PbS(s,黑色)總反應:PbSO4(s)+S2–(aq)=PbS(s)+SO42–(aq)K很大,反應很徹底。
c(SO42–)c(SO42–)·c(Pb2+)K=————=————————
c(S2–)c(S2–)·c(Pb2+)
Ksp?(PbSO4)=——————=3.121019
Ksp?(PbS)溶度積規(guī)則及應用PbSO4(s,白色)=Pb2+(aq)+SO4平衡常數(shù)很大,這個轉(zhuǎn)化反應進行得很完全。PbSO4逐漸溶解,同時PbS不斷生成。轉(zhuǎn)化達到平衡時,平衡常數(shù)K=3.121019。原因:Ksp?(PbS)=3.410–28
<<Ksp?(PbSO4)=1.0610–8,PbS沉淀的生成,降低了溶液中Pb2+的濃度,破壞了PbSO4與溶液中離子建立的平衡:PbSO4(s)溶解沉淀Pb2+(aq)+SO42+(aq)易溶電解質(zhì)(Ksp?大)向難溶電解質(zhì)(Ksp??。┺D(zhuǎn)化。溶度積規(guī)則及應用平衡常數(shù)很大,這個轉(zhuǎn)化反應進行得很完全。PbSO4逐漸溶解,五、分步沉淀及應用溶度積規(guī)則,不僅可以求算使溶液中某一種離子沉淀的條件,還可以分析當溶液中存在多種可沉淀離子時,加入沉淀劑后各種離子的先后沉淀次序。這種先后分次序沉淀的現(xiàn)象稱為分布沉淀。在含有的0.001mol·L–1Pb(NO3)2和AgNO3溶液中逐滴加入濃K2CrO4溶液,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?PbCrO4(s)Pb2+
+CrO42–
Ksp?=2.810–18Ag2CrO4(s)2Ag++CrO42–
Ksp?
=1.110–12溶度積規(guī)則及應用五、分步沉淀及應用溶度積規(guī)則,不僅可以求算使溶液中某根據(jù)溶度積規(guī)則計算:PbCrO4和Ag2CrO4開始沉淀時
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