溶液與電離平衡c2PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 溶液與電離平衡溶液與電離平衡c2 Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s) 難溶物 微溶物 易溶物 溶解度(g/100g H2O) 0.1 第1頁(yè)/共45頁(yè) 1. 溶度積溶度積: Solubility Product 對(duì)于難溶電解質(zhì)對(duì)于難溶電解質(zhì)AmBn， ，則溶液存在多相平衡： 則溶液存在多相平衡： 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)： 定義：定義： 一定溫度下，難溶電解質(zhì)飽和溶液中離子一定溫度下，難溶電解質(zhì)飽和溶液中離子 濃度冪的乘積；其值為常數(shù)，與溫度有關(guān)。濃度冪的乘積；其值為常數(shù)，與溫度有關(guān)。 )()()(aqnBaqmAsBA mn nm nmmnr BAK nmmn n

2、m BABAK sp 第2頁(yè)/共45頁(yè) 計(jì)算方法：計(jì)算方法： 直接測(cè)定難溶電解質(zhì)溶液的平衡濃度；直接測(cè)定難溶電解質(zhì)溶液的平衡濃度； 熱力學(xué)方法：熱力學(xué)方法： RT G Ksp 303. 2 lg 注注：精確地，：精確地，用用活度活度a代替代替濃度濃度c ： a (An+) = An+, a (Bm-) = (Bm-) 對(duì)于對(duì)于稀溶液：稀溶液： 1，a c mnnm nm BABAKsp 第3頁(yè)/共45頁(yè) 2. 溶度積原理：溶度積原理： 若以若以Qi表示難溶電解質(zhì)表示難溶電解質(zhì)AmBn的離子積的離子積 ，即，即 當(dāng)當(dāng)QiKsp, 體系處于非平衡狀態(tài)，是過(guò)飽和溶液；體系處于非平衡狀態(tài)，是過(guò)飽和溶液

3、； QiKsp 沉淀生成沉淀生成 Qi=Ksp 沉淀和溶解處于平衡狀態(tài)沉淀和溶解處于平衡狀態(tài) QiKsp 無(wú)沉淀生成無(wú)沉淀生成 nmmn i BAQ 第4頁(yè)/共45頁(yè) 2. 溶度積原理：溶度積原理： 例：例：0.10 mol.dm-3的的MgCl2溶液和等體積、同濃度的溶液和等體積、同濃度的 NH3水混合，有無(wú)沉淀水混合，有無(wú)沉淀Mg(OH)2生成？生成？ 混合后：混合后： Mg2+ = NH3 = 0.050 mol.dm-3 堿度：堿度： 平衡反應(yīng)：平衡反應(yīng)： 混合后混合后 0.050 9.5x10-4 822 105 . 4 OHMgBAQ nmmn i )(2)()()( 2 2 aq

4、OHaqMgsOHMg ).(105 . 9 34 , 33 dmmolcKOH NHNHb 12 1066. 5 sp K spi KQ 有沉淀生成有沉淀生成 第5頁(yè)/共45頁(yè) 2. 溶度積和溶解度：溶度積和溶解度： 1) 定義：定義： 溶解度：飽和溶液中所能溶解物質(zhì)的量；溶解度：飽和溶液中所能溶解物質(zhì)的量； 溶度積：難溶電解質(zhì)飽和溶液中離子濃度冪的乘積；溶度積：難溶電解質(zhì)飽和溶液中離子濃度冪的乘積； 2) 兩者之間的關(guān)系 兩者之間的關(guān)系 第6頁(yè)/共45頁(yè) = m m n ns m+n 第7頁(yè)/共45頁(yè) )(nmnm sp snmK nm nm sp nm K S 1 對(duì)于難溶強(qiáng)電解質(zhì)對(duì)于難

5、溶強(qiáng)電解質(zhì) AmBn (s) 第8頁(yè)/共45頁(yè) 例：已知例：已知298 K， 12 2 1061. 5)( sp KOHMg的，求其溶解度，求其溶解度s 。 解： )aq(OH2Mg) s ()OH(Mg 2 )aq(2 平衡時(shí)平衡時(shí) s 2s 123 2 22 2 1061. 54 )2( )( S SS OHMgOHMgKsp )dmmol(1011. 1S 34 第9頁(yè)/共45頁(yè) 2. 溶度積和溶解度：溶度積和溶解度： 已知：已知：AgBrO3溶解度溶解度 平衡反應(yīng)平衡反應(yīng): AgBrO3(s) Ag+(aq) + BrO3- (aq) 平衡濃度平衡濃度 7.2x10-3 7.2x10-

6、3 ).(102 . 7 1000/100 2360.17 S 33 dmmol 體積 分子量質(zhì)量 523 3 102 . 5102 . 7 BrOAK gsp 第10頁(yè)/共45頁(yè) 2. 溶度積和溶解度：溶度積和溶解度： 例：已知例：已知Ag2CrO4的的Ksp=1.11x10-12, AgCl的的Ksp=1.76x10-10,比較兩者的溶解度大小比較兩者的溶解度大小 平衡反應(yīng)平衡反應(yīng)1： Ag2CrO4(s) 2 Ag+ (aq) + CrO42- (aq) 平衡濃度平衡濃度 2S1 S1 12 1 2 1 2 4 2 1 1011. 1)2( SSCrOAK gsp 35 1 .1052.

7、 6 dmmolS 第11頁(yè)/共45頁(yè) 平衡反應(yīng)平衡反應(yīng)2： AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) 平衡濃度平衡濃度 S2 S2 化合物化合物 AgCl(s) AgBrO3 Ag2CrO4 溶度積溶度積 1.76x10-10 5.2x10-5 1.11x10-12 溶解度溶解度 1.33x10-5 7.3x10-3 6.52x10-5 結(jié)論結(jié)論：1. 同類型化合物，同類型化合物，S大，大，Ksp大；大； 2. 不同類型合物，不能夠由不同類型合物，不能夠由Ksp的大小直接比較溶的大小直接比較溶 解度的大?。唤舛鹊拇笮。?102 12 1076. 1)( SClAgKsp 35

8、2 .1033. 1 dmmolS 第12頁(yè)/共45頁(yè) 注意注意：若電離出的陽(yáng)、陰離子發(fā)生若電離出的陽(yáng)、陰離子發(fā)生“副反應(yīng)副反應(yīng)” （水解、聚合（水解、聚合），則與上述無(wú)副），則與上述無(wú)副 反應(yīng)的計(jì)算誤差較大。反應(yīng)的計(jì)算誤差較大。 第13頁(yè)/共45頁(yè) 1. 沉淀的完全度沉淀的完全度 A 沉淀完全的標(biāo)準(zhǔn)沉淀完全的標(biāo)準(zhǔn): 定性分析：定性分析：殘留離子殘留離子 10-5mol.dm-3 定量分析：定量分析：殘留離子殘留離子 10-6mol.dm-3 B 沉淀完全與沉淀完全與Ksp和和S的關(guān)系的關(guān)系 同類型難溶物，同類型難溶物，Ksp越小越小, 殘留離子殘留離子越小越小, 沉淀越完全沉淀越完全 不同類

9、型難溶物不同類型難溶物, S越小越小, 殘留離子殘留離子越小越小, 沉淀越完全沉淀越完全 結(jié)論：結(jié)論：沉淀溶解度或溶度積是沉淀完全的決定因素沉淀溶解度或溶度積是沉淀完全的決定因素； 第14頁(yè)/共45頁(yè) 2. 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)(如何促進(jìn)沉淀生成如何促進(jìn)沉淀生成) 難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，加入含有共同離子的易溶強(qiáng)難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，加入含有共同離子的易溶強(qiáng) 電解質(zhì)，能降低難溶電解質(zhì)的溶解度電解質(zhì)，能降低難溶電解質(zhì)的溶解度 例：計(jì)算例：計(jì)算1.0cm3飽和飽和CaSO4及及BaSO4溶液中，分別加入溶液中，分別加入 1.0cm3 2.0mol.dm3的的Ca(NO3)2和和BaCl2溶液后，

10、殘留溶液后，殘留 SO42-的濃度？的濃度？ 平衡反應(yīng)平衡反應(yīng)1： CaSO4(s) Ca2+(aq) +SO42- (aq) 初始平衡濃度初始平衡濃度 x x x = 6.1x10-3 mol.dm3 522 4 2 107 . 3 xSOCaKsp 第15頁(yè)/共45頁(yè) 平衡反應(yīng)平衡反應(yīng)1： CaSO4(s) Ca2+(aq) +SO42- (aq) 最終平衡濃度最終平衡濃度 0.10+y y 1. 0+y 1.0 mol.dm3 52 4 2 107 . 3)0 . 1 ( yySOCaKsp 52 4 107 . 3 ySO 平衡反應(yīng)平衡反應(yīng)2： BaSO4(s) Ba2+(aq) +S

11、O42- (aq) 初始平衡濃度初始平衡濃度 x x x = 1.0 x 10-5 mol.dm3 1022 4 2 101 . 1 xSOBaKsp 165/yx 第16頁(yè)/共45頁(yè) 平衡反應(yīng)平衡反應(yīng)2： BaSO4(s) Ba2+(aq) +SO42- (aq) 最終平衡濃度最終平衡濃度 1. 0+y y 1.0+y 1.0 mol.dm3 102 4 101 . 1 ySO 102 4 2 101 . 1)0 . 1 ( yySOBaKsp 5 10/yx 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)：沉淀沉淀-溶解平衡中溶解平衡中, 難溶物的電離難溶物的電離 平衡平衡 和和 s , 均可從增大均可從增大“產(chǎn)物

12、產(chǎn)物”濃度濃度, 使使 平衡左移解釋平衡左移解釋。 第17頁(yè)/共45頁(yè) Ksp SO42- 殘 殘 CaSO4 3.7x10-5 3.7x10-5 BaSO4 1.1x10-10 1.1x10-10 結(jié)論：結(jié)論： 對(duì)于同類型難溶物而言，對(duì)于同類型難溶物而言，Ksp越小，使沉淀完全所需加越小，使沉淀完全所需加 入的同離子沉淀劑的量則越少；入的同離子沉淀劑的量則越少； 對(duì)于同類型難溶物而言，對(duì)于同類型難溶物而言，Ksp越大，使沉淀完全所需加越大，使沉淀完全所需加 入的同離子沉淀劑的量則越多，或過(guò)量；入的同離子沉淀劑的量則越多，或過(guò)量； 過(guò)量沉淀劑的量，應(yīng)該根據(jù)具體情況而定，比如過(guò)量沉淀劑的量，應(yīng)該

13、根據(jù)具體情況而定，比如過(guò)量沉淀過(guò)量沉淀 劑可能誘發(fā)副反應(yīng)，反而增大溶解度；劑可能誘發(fā)副反應(yīng)，反而增大溶解度； 第18頁(yè)/共45頁(yè) 例：例：Ag2CrO4(s)在純水與在在純水與在0.10 mol.dm-3 NaNO3 溶液中的溶解度哪一個(gè)較大？定性說(shuō)明。溶液中的溶解度哪一個(gè)較大？定性說(shuō)明。 解：在解：在0.10 mol.dm-3 NaNO3溶液中的溶解度較大溶液中的溶解度較大. 原因：原因：“鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)” “離子氛離子氛”更濃更濃, I , , a , Qar Kar , 使使平衡右移平衡右移，溶解度，溶解度s . 注：注：不要求定量計(jì)算不要求定量計(jì)算 鹽效應(yīng)鹽效應(yīng): 電離平衡電離平衡 沉淀

14、沉淀溶解平衡溶解平衡 s 第19頁(yè)/共45頁(yè) 1. 沉淀溶解的原理沉淀溶解的原理: (本質(zhì)本質(zhì): 沉淀溶解平衡的移動(dòng)沉淀溶解平衡的移動(dòng)) 減小溶液中離子濃度，平衡向右進(jìn)行；減小溶液中離子濃度，平衡向右進(jìn)行； 2. 沉淀溶解的方式沉淀溶解的方式: 通過(guò)如下途徑，降低溶液離子濃度；通過(guò)如下途徑，降低溶液離子濃度； a 酸堿反應(yīng)酸堿反應(yīng) b 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) c 配位反應(yīng)配位反應(yīng) d 沉淀轉(zhuǎn)化；沉淀轉(zhuǎn)化； )()()(aqnBaqmAsBA mn nm 根據(jù)“溶度積原理溶度積原理”，沉淀溶 解的必要而充分的條件是： Qi = 25 SO42- 25 1 2 3 2 4 CO SO 33 ,B

15、aCOspBaCO KQ 44 ,BaSOspBaSO KQ 則則BaCO3 優(yōu)先沉淀，優(yōu)先沉淀，Ba2+減小，平衡右移動(dòng)，減小，平衡右移動(dòng)，BaSO4 發(fā)生溶解發(fā)生溶解 如果如果BaCO3 沉淀，沉淀，BaSO4發(fā)生溶解發(fā)生溶解,即即BaSO4轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 BaCO3 )()(Ba)(BaSO 2 4 2 4 aqSOaqs 第29頁(yè)/共45頁(yè) c 沉淀的轉(zhuǎn)換沉淀的轉(zhuǎn)換 例：如用例：如用1.5mol.dm-3Na2CO3溶液，每次溶液，每次1cm3處理處理 50mg固體固體BaSO4，問(wèn)需要幾次可以將，問(wèn)需要幾次可以將BaSO4完全轉(zhuǎn)換完全轉(zhuǎn)換 為為BaCO3？ )()(Ba)(BaSO 2 4

16、 2 4 aqSOaqs )()(Ba)(BaCO 2 3 2 3 aqCOaqs )()(BaCO)()(BaSO 2 43 2 34 aqSOsaqCOs 總反應(yīng)：總反應(yīng)： 第30頁(yè)/共45頁(yè) c 沉淀的轉(zhuǎn)換沉淀的轉(zhuǎn)換 本質(zhì)本質(zhì):每次用每次用1cm3 /1.5mol.dm-3Na2CO3溶液溶液,能處理多能處理多 少少mg固體固體BaSO4,進(jìn)一步問(wèn)進(jìn)一步問(wèn):每次處理能得到多少每次處理能得到多少SO42- ？ )()(BaCO)()(BaSO 2 43 2 34 aqSOsaqCOs 初始：初始： 1.5 轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換： 1.5-x x 25 1 5 . 1 2 3 2 4 x x CO S

17、O 3 .058. 0 dmmolx 每次轉(zhuǎn)換每次轉(zhuǎn)換BaSO4約約13.5mg，共需轉(zhuǎn)換，共需轉(zhuǎn)換4次；次； 第31頁(yè)/共45頁(yè) 1 分步沉淀：利用溶度積原理，在一定條件下，使混合溶分步沉淀：利用溶度積原理，在一定條件下，使混合溶 液中的某種離子生生沉淀，在另一些條件下，使其他離液中的某種離子生生沉淀，在另一些條件下，使其他離 子先后沉淀的過(guò)程子先后沉淀的過(guò)程;又稱又稱“選擇性沉淀選擇性沉淀”(elective precipitation)。相反的過(guò)程稱為。相反的過(guò)程稱為“分步溶解分步溶解”(選擇性選擇性 溶解溶解) 。 核心問(wèn)題核心問(wèn)題： a) 那個(gè)離子先沉淀？那個(gè)離子先沉淀？ b) 第二

18、個(gè)離子什么時(shí)候開始沉淀？第二個(gè)離子什么時(shí)候開始沉淀？ c) 第二個(gè)離子開始沉淀時(shí)候，第一個(gè)離子殘留濃度？第二個(gè)離子開始沉淀時(shí)候，第一個(gè)離子殘留濃度？ 第32頁(yè)/共45頁(yè) 1 分步沉淀分步沉淀 (兩種沉淀溶解平衡轉(zhuǎn)化兩種沉淀溶解平衡轉(zhuǎn)化) 例：例：0.010mol.dm-3K2CrO4和和0.010mol.dm-3KCl混合溶液混合溶液 ，逐步滴加，逐步滴加AgNO3溶液，那個(gè)離子先沉淀？能否用分步溶液，那個(gè)離子先沉淀？能否用分步 沉淀將兩者分離？沉淀將兩者分離？ a) 那個(gè)離子先沉淀？那個(gè)離子先沉淀？ 誰(shuí)的離子積先大于溶度積？誰(shuí)的離子積先大于溶度積？ )()(A2)(A 2 442 aqCrO

19、aqgsCrOg 122 4 2 , 1011. 1A 42 CrOgK CrOAgsp ).(1005. 1/A 35 2 4,1 42 dmmolCrOKg CrOAgsp 沉淀平衡沉淀平衡體系中，若體系中，若CrO42-=0.010 mol.dm-3，Ag+1=? 第33頁(yè)/共45頁(yè) 1 分步沉淀：分步沉淀： 同理：同理：)()(A)(AaqClaqgsgCl 10 , 1076. 1A ClgK AgClsp ).(1076. 1/A 310 ,2 dmmolClKg AgClsp 沉淀平衡沉淀平衡體系中，若體系中，若Cl-=0.010 mol.dm-3，Ag+2=? Ag+1=1.0

20、5x10-5 Ag+2 =1.76x10-10 結(jié)論：結(jié)論：CrO42-= Cl-,生成沉淀時(shí)，生成沉淀時(shí)，AgCl所需所需Ag+比比 Ag2CrO4小，故小，故AgCl先沉淀先沉淀 第34頁(yè)/共45頁(yè) 1 分步沉淀分步沉淀: 能否用分步沉淀將兩者分離？判斷先沉淀離子的殘余濃度多少能否用分步沉淀將兩者分離？判斷先沉淀離子的殘余濃度多少 第一階段第一階段:AgCl沉淀沉淀, Cl降低降低, AgCl沉淀所需沉淀所需Ag+增加；增加； 第二階段第二階段:隨著隨著Cl不斷降低不斷降低, 要生成要生成AgCl沉淀所需加入的沉淀所需加入的 Ag+不斷增加不斷增加;同時(shí)同時(shí), Ag+不斷增加不斷增加,使得

21、離子積使得離子積 Ag+CrO42-逐步接近逐步接近Ag2CrO4沉淀的溶度積沉淀的溶度積, 此時(shí)此時(shí), Ag2CrO4 開始沉淀開始沉淀;此時(shí)此時(shí)Ag+AgCl=Ag+Ag2CrO4,CrO42-0.010 122 4 2 , 1011. 1A 42 CrOgK CrOAgsp 10 , 1076. 1A ClgK AgClsp 10 122 4 , , 1076. 1 1011. 1 42 Cl CrO K K AgClsp CrOAgsp 5 1068. 1 Cl Cl沉淀基本完全沉淀基本完全 第35頁(yè)/共45頁(yè) 2 離子分離：離子分離：(一種沉淀溶解平衡與酸堿平衡共存一種沉淀溶解平衡與

22、酸堿平衡共存) 利用分步沉淀方式，通過(guò)控制酸度，將特定離子以硫化利用分步沉淀方式，通過(guò)控制酸度，將特定離子以硫化 物或氫氧化物的形式分離；物或氫氧化物的形式分離； 例：溶液中例：溶液中Zn2+=0.10，Mn2+ =0.10mol.dm-3,向溶液中向溶液中 通入通入H2S氣體至飽和，那種離子先沉淀？若控制分離，氣體至飽和，那種離子先沉淀？若控制分離， 溶液溶液pH應(yīng)該在什么范圍？應(yīng)該在什么范圍？ ZnS沉淀所需最小沉淀所需最小S2- 22232 , 2 102 . 110. 0/102 . 1/ ZnKS ZnSspZnS 14152 , 2 104 . 110. 0/104 . 1/ MnKS MnSspMnS 故，故，Zn2+先沉淀；先沉淀； 且當(dāng)且當(dāng)S2-ZnSS2-S2-MnS時(shí)，時(shí)