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§7-2 沉淀的生成 一、溶度积规则 —— 将平衡移动原理用于难溶电解质平衡体 过程讨论:

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§7-2 沉淀的生成 一、溶度积规则 —— 将平衡移动原理用于难溶电解质平衡体 过程讨论: A n B m (s) nA + mB 定 T 达平衡有: 若使 [ 离子 ]↑ 则: 平衡左移 产生沉淀 若使 [ 离子 ]↓ 则: 平衡右移

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§7-2沉淀的生成

一、溶度积规则

——将平衡移动原理用于难溶电解质平衡体

过程讨论: AnBm(s) nA + mB

定T达平衡有:

若使[离子]↑则: 平衡左移

产生沉淀

若使[离子]↓则: 平衡右移

沉淀溶解

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结论:  >   有沉淀生成

Q = Ksp平衡态, 饱和溶液

  <   无沉淀生成,非饱和溶液

——此结论称溶度积规则,用以判断沉淀的生成和

溶解。

二、沉淀的生成

条件:

方法:求算Qc,符合条件↓,否则则否。

实例:P117 例6.2

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例4:0.2mol•L-1MgCl2与0.2mol•L-1 NH3•H2O等

体积 混合,问有无 Mg(OH)2↓产生?

Kb = 1.8 ×10-5 , Ksp = 1.8 × 10-11

解:混合后:[Mg2] = 0.1mol•L-1

[NH3•H2O+]=0.1mol•L-1

求:

则: [OH-]2•[Mg2+]=(1.34×10-3)2×0.1

=1.8×10-7 >Ksp

∴有 Mg(OH)2↓产生

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例5:向1升含NH3 0.1mol和NH4 Cl0.1mol的混合液中加入 Mg2+盐,使 [Mg2+]=10-2moL-1,问有无Mg[OH]2沉 淀产生

解:NH3—NH4Cl 混合液:

∴ 无Mg(OH)2↓产生

问题: 指出上两例的异同

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措施:

1、选择产生沉淀物Ksp尽可能小的沉淀剂,使沉

淀完全。

如沉淀 ,供选沉淀剂 Ba2+、Ca2+、Pb2+

则:

+Ba2+BaSO4 ↓ 1.1×10-10

+ Ca2+CaSO4 ↓ 2.4×10-5

+Pb2+PbSO4 ↓ 1.6×10-8

∴ 选 Ba2+盐作为沉淀剂为最好。

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2、加入适当过量沉淀剂,利用同离子效应使沉淀完

全,通常 20—30%过量。

例: Ag++Cl AgCl↓,

Na++ Cl-← NaCl加

如当过量[Cl-] = 0.01mol•l -1

则:

无Cl- 过量,

结论:利用同离子效应,使难溶物沉淀更完全。

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3、控制溶液pH值,使沉淀完全

⑴、沉淀物为Mn+(OH)n

M(OH)n M n+ + nOH-

据[Mn+] •[OH-]n=Ksp

令[Mn+]=0.1mol•L-1,则产生沉淀时[OH-]

当沉淀完全[Mn+]≤10-5mol•L-1

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例6:含0.1mol•l -1Mg2+的溶液产生Mg(OH)2,

应控制pH 值 为多少?

解:①、产生沉淀pH:

pOH = 4.87 pH = 9.13

②、沉淀完全[OH-]≤10-5mol•l -1

pOH = 2.87 pH = 11.13

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例6’:有一瓶含Fe3+杂质的0.10mol/L的ZnCl2溶液,试问pH值应控制在什么范围,才能使Fe3+以Fe(OH)3的形式除去?例6’:有一瓶含Fe3+杂质的0.10mol/L的ZnCl2溶液,试问pH值应控制在什么范围,才能使Fe3+以Fe(OH)3的形式除去?

已知:KspFe(OH)3=4.0×10-38

KspZn(OH)2=1.2×10-17

解:使Fe3+以Fe(OH)3形式除尽应控制的pH 值:

pOH = 10.8 pH=3.2

使Zn2+产生Zn(OH)2应控制的pH 值:

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∴ [OH-]=1.1×10-8 (mol/L)
  • pH=14-8= 6.0
  • 所以使Fe3+以Fe(OH)3形式除去的pH值范围是:
  • 3.2~6.0。
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⑵沉淀物为MS

通常是在Mn+溶液中通入H2S , 通过调节pH值,使MS沉淀完全,考虑M2+残留量。

如: M2+ + H2S MS↓ + 2 H+

起始 C0

平衡 X 0.1 2(C0-X)≈2C0

竞争平衡常数

[H2S] = 0.1mol•L-1

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例7: Cu2+ + H2S CuS + 2H+

起始: 0.05

平衡: X 0.1 2×0.05

解: Ksp=6.3×10-36

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三、分步沉淀

——指沉淀的先后次序——先后沉淀。

——出现于加入一种沉淀剂产生几种沉淀的体系。

如含Cl-、Br-、I- 混合液,加入Ag+

→AgCl↓、AgBr↓、AgI↓

取决因素:①、Ksp值的大小;②、被沉离子度。

具体情况:

1、被沉离子浓度相同

A:沉淀物类型同,Ksp小者先沉,Ksp大者后沉。

如:KspAgCl > KspAgBr > KspAgI

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则:

Cl - → AgCl 后 Ksp = 10-10

溶液 Br- + Ag+ → AgBr 次 = 10-13

I- → AgI 首 = 10-17

   被沉 沉淀剂 次序

B 、沉淀物类型不同,条件同,S小者先沉,

S大者后沉

如: AgCl Ag2CrO4

Ksp 1.8 ×10-10 1.1×10-12

S 1.34×10-5mol•l-1 < 6.5×10-5mol•l-1

加Ag+于含Cl - 、 液中,AgCl先沉出

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2、被沉离子浓度不同

离子积先超Ksp者先沉,后超Ksp者后沉或沉淀所需沉淀剂少者先沉,多者后沉。

如混合溶液含

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例8:混合液含 Cl-、I-、 , 浓度都为

0.1mol•L-1,向混合液滴加Ag+,问:

①、沉淀的先后次序

KspAgCl= 1.8 ×10-10 KspAgI = 8.3 ×10-17

②、当溶液中出现砖红色Ag2CrO4沉淀时Cl-、I-

离子的残佘量是多少? Cl-、I-离子是否已被

沉淀完全?

解:①被沉离子浓度相同,沉淀物类型不同,S

小者先沉:

SAgI < SAgCl <

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∴ 沉淀的先后次序是:

AgI→AgCl→Ag2CrO4

②溶液中出现砖红色Ag2CrO4沉淀时:]

Cl-、I-离子的残佘量分别是:

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∵ [Cl-]= mol•L-1 <10-5

[I-]= mol•L-1 <10-5

∴Cl-、I-离子已被 沉淀完全。

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§7-3沉淀的溶解

条件:Qc < Ksp

方法:有效降低溶液中离子浓度

措施:

1、酸溶——弱酸盐、 氢氧化物等

以弱酸盐MS溶于酸为例:

定性: MS(s) M2++ S2-

+

2HB →2B+ + 2H+

结果:[S2-]↓↓

H2S

[S2-] •[M2-]< Ksp沉淀溶解

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定量关系:溶解平衡反应方程式:

MS + 2H+M2++ H2S

建竞争平衡关系:

Kj式的具体应用:

①、判断沉淀物溶解方向或趋势

>> 1 沉淀溶于酸中

<< 1 沉淀不溶于酸

Kj> 1

= 1 反应方向决定于酸浓度和[M2+]

< 1

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例9:判断 MnS、FeS、CuS 在酸中溶解情况。

Ksp MnS = 2.5 ×10-13

FeS = 2.5 ×10-22

CuS = 6.3 ×10-36

求Kj:

∴ MnS可溶于 H+。

∴ FeS可溶,取决于酸浓度。

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∴ CuS不溶于 H+。

②、定量计算使MnS溶解的酸度 [H+]

通常 [M2+]=[MS] ——含完全溶解。

[H2S] = 0.1mol•L-1

[H2CO3] = 0.04 mol•L-1

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例10 1升酸中分别溶解0.1mol FeS、CuS ,求酸的浓度。已知:

解: MS + 2H+ M2+ + H2S

起始:0.1mol C0(H+)

平衡: C0(H+)-0.1×2 0.1 0.1

① FeS + 2H+ Fe 2++ H2S

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② CuS + 2H+ Cu 2++ H2S

结论:CuS 不溶于非氧化性酸。而FeS可溶于非氧

化性酸

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2、生成弱碱使沉淀溶解 —— NH4+盐溶解

定性讨论:

Mg(OH)2 Mg 2+ + 2OH-

2NH4Cl 2Cl- + 2NH4+

H2O + NH3 2NH3•H2O

结果:[OH-]↓ 离子积 < 沉淀溶解。

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定量关系:

Mg(OH)2+ 2 NH4+ Mg2+ + 2NH3•H2O

通常计算使Mg(OH)2溶解应加入 NH4+的量:

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例11:有1000ml含Mg2+为0.1mol和含NH3 0.9mol的

混合液中,若生成的Mg(OH)2沉淀溶解或不生成

Mg(OH)2沉淀,应加入NH4Cl的量为多少?

Kb = 1.8×10-5

解:

应至少加入NH4Cl量为64.7g。

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例12:在1000ml含0.1mol的Mg(OH)2沉淀物的溶液中,

加 NH4Cl使Mg(OH)2溶解,问应加入NH4Cl为多少克?

Ksp = 1.8×10-11

解: Mg(OH)2 + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3•H2O

0.1 Co

平衡: X Co-0.2 0.1-X 0.1×2

= C平= 0.1 = 0.2

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∵ Co-0.2= 0.6

问题: ①、上两例题意是否相同?

②、为什么上两例各加入NH4Cl量不同?

关键问题在哪里?

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3、通过氧化还原反应,使沉淀溶解

CuS 溶解

使[S-] •[Cu2+] < KspCuS

4、生成配合物,使沉淀溶解

例:AgCl溶于NH3水

AgCls) Cl- + Ag+

外加 NH3

[Ag(NH3)2]+

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定量关系:

5、对于某些特难溶的沉淀物,常将上面1、 2、3方法联合使 用使之溶解。如:

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6、沉淀的转化——一种沉淀向另一沉淀转化

M-沉淀剂1 + 沉淀剂2 M-沉淀剂2 + 沉淀剂1

>>1 沉淀可转化

当Kj= 1 可否转化取决于沉淀剂浓度

<<1 沉淀不可转化

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例:AgCl(s) 加入含I- 溶液中,沉淀可否转化?

转化反应:

AgCl(s) + I-AgI(s) + Cl-

∴AgCl(s)可转化为AgI(s)。

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作业:
  • 1、2、3、4、5、6、8、9、10、11、13、17、21、22、26、28、31、32、37、41、46、48、50、51、52