03-4 沉淀反应.pptx

第1页：第四节沉淀反应封面

第四节沉淀反应封面：第三章酸碱反应和沉淀反应第四节沉淀反应

第2页：难溶电解质

难溶电解质：溶解度＜0.01g/100gH2O微溶电解质：溶解度0.1g~0.01g/100gH2O易溶电解质：溶解度＞0.1g/100gH2O

第3页：难溶电解质的溶度积和溶解度

难溶电解质的溶度积和溶解度

• 溶解平衡——一定温度下，溶解与沉淀速率相等时，晶体和溶液中的相应离子达到多相离子平衡，称为溶解平衡。
• 溶度积常数BaSO4(s)Ba2+(aq) + SO4(aq)溶解沉淀2-Ksp(BaSO4)=[c(Ba2+)/c][c(SO4)/c]2-

第4页：难溶电解质的溶度积和溶解度（续）

难溶电解质的溶度积和溶解度（续）

• AmBn(s)mAn++nBm-溶解沉淀一般难溶物Ksp(AmBn)=[c(An+)/c]m[c(Bm-)/c]n溶度积常数(简称溶度积)即:在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中,各组分离子浓度幂的乘积是一个常数。
• Ksp与浓度无关，与温度有关。
• Ksp是表征难溶电解质溶解能力的特性常数。
• 溶度积常数

第5页：难溶电解质的溶度积和溶解度（续）

难溶电解质的溶度积和溶解度（续）

• 溶度积表达式也适用于难溶弱电解质。
• AB(s) AB(aq)K1=c(AB)/c(1)AB(aq)A++ B-c(A+)·c(B-)c(AB )·cK2=(1)+(2)AB(s)A++ B-K1·K2=c(A+)·c(B-)/(c)2=Ksp(AB)Ksp(AB)=c(A+)·c(B-)/(c)2即AB(s)A++ B-(2)

第6页：溶解度与溶度积的相互换算例解

溶解度与溶度积的相互换算例解：AgI(s)Ag++ I-平衡浓度/(mol·L-1)x xKsp(AgI)=[c(Ag+)/c][c(I-)/c]8.52×10-17=x·xx=9.25×10-9即s(AgI)= 9.25×10-9mol·L-1对于AB(s)A++ B-s=Ksp×c已知298.15K时Ksp(AgI)=8.52×10-17,计算298.15K时的s(AgI)。

第7页：溶解度与溶度积的相互换算例解（续）

溶解度与溶度积的相互换算例解（续）：对于AB型难溶强电解质AB(s)A++ B-=Ksp×cs同理AB2或A2B型难溶强电解质A2B(s)2A++ B2-平衡浓度/(mol·L-1) 2s sKsp(A2B)=(2s)2·s/(c)3Ksp4=×c3s

第8页：溶解度与溶度积的相互换算例解（续）

溶解度与溶度积的相互换算例解（续）

• ZnS(s)Zn2++ S2-如ZnS在饱和溶液中Zn2++ H2O Zn(OH)++ H+S2-+ H2O HS-+ OH-s(ZnS)≈c(Zn2+)+c(Zn(OH)+)s(ZnS)≈c(S2-)+c(HS-)
• 应用计算公式应注意:1.不适用于易水解的难溶电解质且水解程度S2->> Zn2+,使c(Zn2+) >c(S2-)S=Ksp×c按式计算会产生较大误差。

第9页：溶解度与溶度积的相互换算例解（续）

溶解度与溶度积的相互换算例解（续）：应用计算公式应注意:2.不适用于难溶弱电解质s(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B-)S=c(AB) +Ksp(AB)×cAB(s)AB(aq) A++ B-

第10页：只有相同类型

只有相同类型

• 基本不水解的难溶强电解质，可直接根据溶度积大小来比较溶解度的大小。
• s/(mol·L-1)Ksp难溶电解质类型1.33×10-51.77×10-10AgClAB7.33×10-75.35×10-13AgBr9.25×10-98.52×10-17AgI1.2×10-36.5×10-9MgF2AB26.54×10-51.12×10-12Ag2CrO4A2B

第11页：沉淀反应

沉淀反应：溶度积规则<反应正向进行∆rGm= 0平衡状态>反应逆向进行AmBn(s)mAn++nBm-J={c(An+)}m{c(Bm+)}n/(c)(m+n)<反应正向进行J=Ksp平衡状态>反应逆向进行即溶度积规则根据

第12页：沉淀反应例题解析

沉淀反应例题解析

• 例在10mL0.10mol·L-1MgSO4溶液中加入10mL0.10mol·L-1NH3·H2O,问有无Mg(OH)2沉淀生成？
• 解:c(Mg2+)=×0.10mol·L-1=0.050mol·L-112c(NH3·H2O)=×0.10mol·L-1=0.050mol·L-112x·x0.050-xKb=;
• 0.050-x≈0.050;
• 1.8×10-5=x·x0.050x=9.5×10-4c(OH-)=9.5×10-4mol·L-1J=c(Mg2+)·[c(OH-)]2/(c)3=0.050×(9.5×10-4)2=4.5×10-8J >Ksp=5.61×10-12有Mg(OH)2沉淀生成NH3·H2ONH4+ OH-平衡浓度/(mol·L-1) 0.050-x x x+

第13页：沉淀反应例题解析例题解析

沉淀反应例题解析例题解析

• 例在10 mL 0.10 mol·L-1MgSO4溶液中加入10mL0.10mol·L-1NH3·H2O,若使Mg(OH)2沉淀溶解,最少要加入多少摩尔NH4Cl？
• 解:使沉淀溶解c(Mg2+)·[c(OH-)]2<Ksp[Mg(OH)2]×(c)3c(OH-)< =mol·L-1=1.1×10-5mol·L-15.61×10-125.0×10-2Ksp×(c )3c(Mg2+)

第14页：沉淀反应例题解析例题解析例题解析

沉淀反应例题解析例题解析例题解析

• 例在10 mL 0.10 mol·L-1MgSO4溶液中加入10mL0.10mol·L-1NH3·H2O,若使Mg(OH)2沉淀溶解,最少要加入多少摩尔NH4Cl？
• 使沉淀溶解c(OH-)<1.1×10-5mol·L-1解:c(NH4Cl)>(8.2×10-2-1.1×10-5)mol·L-1≈0.082mol·L-1平衡浓度/(mol·L-1)0.050-1.1×10-5y1.1×10-5NH3·H2ONH4+ OH-+最少要加入NH4Cl (0.082×0.020)mol=0.0016 molc(NH4)=8.2×10-2mol·L-1Kb= =1.8×10-5y=8.2×10-21.1×10-5y0.050-1.1×10-5＋

第15页：影响沉淀反应的因素例计算

影响沉淀反应的因素例计算

• BaSO4在0.10mol·L-1Na2SO4溶液中的溶解度。
• (S=1.04×10-5mol·L-1)。
• 同离子效应——使难溶电解质溶解度降低平衡移动方向s·=1.1×10-9mol·L-1< sKsp(BaSO4)=x(x+0.10)≈0.10x=1.08×10-102-如BaSO4(s)Ba2++ SO4Na2SO4→2Na++ SO42-解：BaSO4(s)Ba2++ SO4平衡浓度/(mol·L-1)x x+0.102-

第16页：影响沉淀反应的因素例计算（续）

影响沉淀反应的因素例计算（续）

• BaSO4在0.10mol·L-1Na2SO4溶液中的溶解度。
• (s=1.04×10-5mol·L-1)同离子效应——使难溶电解质溶解度降低平衡移动方向s·=1.1×10-9mol·L-1< sKsp(BaSO4)=x(x+0.10)≈x0.10=1.08×10-102-如BaSO4(s)Ba2++ SO4Na2SO4→2Na++ SO42-解：BaSO4(s)Ba2++ SO4平衡浓度/mol·L-1x x+0.102-沉淀完全的概念一般
• 当c(离子)＜10-5mol·L-1,认为沉淀完全。
• 为使离子沉淀完全,可利用同离子效应,加入过量沉淀剂(一般过量20%~50%)。

第17页：影响沉淀反应的因素例计算（续）

影响沉淀反应的因素例计算（续）

• 溶液pH对沉淀反应的影响M(OH)n(s)Mn++nOH-如M(OH)n型难溶氢氧化物Ksp(M(OH)n)={c(Mn+)[c(OH-)]n}/(c)n+1
• 当c(Mn+)=1mol·L-1，M(OH)n开始沉淀时:c(OH-)＞mol·L-1Ksp(M(OH)n)nnKsp(M(OH)n)c(Mn+)c(OH-)=×(c)n+1
• 当Mn+沉淀完全[c(Mn+)≤10-5mol·L-1]时：c(OH-)≥mol·L-1Ksp(M(OH)n)/10-5n

第18页：影响沉淀反应的因素例计算例题解析

影响沉淀反应的因素例计算例题解析

• 例为除去1.0mol·L-1ZnSO4溶液中的Fe3+,溶液的pH应控制在什么范围？
• pH应控制为：2.81<pH<5.72.79×10-3910-53c(OH-)= mol·L-1=6.53×10-12mol·L-1pH=2.81解：Fe(OH)3沉淀完全时Zn(OH)2开始沉淀时3×10-171.0c(OH-)= mol·L-1=5×10-9mol·L-1pH=5.7

第19页：沉淀完全

沉淀完全

• pH开始沉淀pHM(OH)n*c(Mn+)≤10-5mol·L-1c(Mn+)=0.1mol·L-1c(Mn+)=1mol·L-1Ksp分子式10.878.878.375.61 10-12Mg(OH)29.387.386.89Co(OH)29.47.46.9Cd(OH)28.246.25.7Zn(OH)28.346.345.8Fe(OH)29.087.086.58Pb(OH)25.923.923.42Be(OH)22.870.870.37Sn(OH)22.811.481.15Fe(OH)35.92 10-157. 2 10-153 10-174.87 10-171.43 10-156.92 10-225.45 10-282.79 10-39调节溶液pH,可进行离子的分离和提纯。
• 如:为除去1 mol·L-1ZnSO4溶液中的Fe3+溶液pH 2.81<pH<5.7

第20页：分步沉淀

分步沉淀

• 演示实验在混合离子溶液中，加入某种沉淀剂，离子先后沉淀的现象，叫做分步沉淀。
• 利用分步沉淀，可进行离子的分离。
• 现象：AgCl先沉淀，AgCrO4后沉淀。
• 在浓度均为0.010 mol·L-1的Cl-和CrO4溶液中加入AgNO3溶液。
• 2-

第21页：分步沉淀例题解析

分步沉淀例题解析

• 例在含浓度均为0.010mol·L-1I-、Cl-溶液中滴加AgNO3溶液,是否能使I-与Cl-分离。
• 解：(1)判断沉淀次序同类型Ksp(AgCl) = 1.77×10-10Ksp(AgI) = 8.52×10-17∨沉淀次序:同类型、同浓度,Ksp小的先沉淀所以，AgI先沉淀。
• 为达到分离,即AgI沉淀完全时AgCl不沉出

第22页：分步沉淀例题解析计算示例

分步沉淀例题解析计算示例

• 解: (2)计算AgCl开始沉淀时的c(Ag+)c(Ag+)> = mol·L-1=1.77×10-8mol·L-1Ksp×(c)21.77×10-10c(Cl-) 0.010(3)计算c(Ag+)=1.77×10-8mol·L-1时c(I-)c(I-)= = mol·L-1=4.81×10-9mol·L-1< 10-5mol·L-1Ksp×(c)28.52×10-17c(Ag+) 1.77×10-8在含浓度均为0.010mol·L-1I-、Cl-溶液中加入AgNO3溶液是否能达到分离目的。
• 例即AgCl开始沉淀时AgI已沉淀完全

第23页：在含0

在含0

• .20mol·L-1Ni2+、0.30mol·L-1Fe3+溶液中加入NaOH溶液使其分离，计算溶液的pH控制范围。
• 例解: (1)判断沉淀次序,计算开始沉淀的c(OH-)c1(OH-) > = mol·L-1=5.23×10-8mol·L-1Ksp×(c)35.48×10-16c(Ni2+) 0.203c2(OH-) > = mol·L-1=2.10×10-13mol·L-1Ksp×(c)42.79×10-39c(Fe3+) 0.303c2(OH-) <c1(OH-) , Fe(OH)3先沉淀沉淀次序：不同类型，须计算开始沉淀所需沉淀剂的浓度，所需浓度小的先沉淀。

第24页：在含0（续）

在含0（续）

• .20mol·L-1Ni2+、0.30mol·L-1Fe3+溶液中加入NaOH溶液使Ni2+与Fe3+分离，计算溶液的pH控制范围。
• 例解: (2)计算Fe(OH)3沉淀完全时的pH3c(OH-) > = mol·L-1=1.41×10-11mol·L-1Ksp×(c)42.79×10-39c(Fe3+) 10-53pH=2.81(3)计算Ni(OH)2开始沉淀时的pHc(OH-) = 5.23×10-8mol·L-1pH=6.72为使离子分离, pH应控制在3.15~6.72之间

第25页：沉淀的溶解和转化

沉淀的溶解和转化

• 沉淀的溶解必要
• 条件：J<Ksp方法：1.生成弱电解质生成弱酸CaCO3(s) + 2H+→ Ca2++ H2CO3生成水Fe(OH)3(s) + 3H+→ Fe3++ 3H2O生成弱碱Mg(OH)2(s) + 2NH4→ Mg2++ 2NH3·H2O+

第26页：沉淀的溶解和转化（续）

沉淀的溶解和转化（续）：方法：2.氧化还原法3CuS(s) + 8HNO3→3Cu(NO3)2+ 3S+ 2NO + 4H2OAgCl(s) + 2NH3·H2O→[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O3.生成配离子PbI2(s) + 2I-→ [PbI4]2-

第27页：沉淀的转化在试剂作用下

沉淀的转化在试剂作用下

• 由一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程。
• 沉淀转化趋势较大如锅炉内壁锅垢(CaSO4)的除去用Na2CO3CaSO4(s) + CO3CaCO3(s) + SO42-2-4.93×10-52.8×10-9= =1.8×104K= = =c(SO4)c(SO4)·c(Ca2+)Ksp(CaSO4)c(CO3)c(CO3)·c(Ca2+)Ksp(CaCO3)2-2-2-2-类型相同的难溶强电解质，一般来说，溶度积大的难溶电解质易转化为溶度积小的难溶电解质。
• 难溶电解质溶度积相差越大,转化越完全。

第28页：又如锶盐的生产需先用

又如锶盐的生产需先用：Na2CO3将SrSO4(不溶于水和一般酸)转化为SrCO3SrSO4(s) + CO3SrCO3(s) + SO42-2-3.44×10-75.60×10-10= =6.1×104K= = =c(SO4)c(SO4)·c(Sr2+)Ksp(SrSO4)c(CO3)c(CO3)·c(Sr2+)Ksp(SrCO3)2-2-2-2-SrCO3(s) + 2H+Sr2++ CO2↑+ H2O

第29页：沉淀反应的应用

沉淀反应的应用：制备难溶化合物如Pb(NO3)2+ H2SO4→ PbSO4+ 2HNO3CuSO4+ 2NaOH → Cu(OH)2+ Na2SO4Mn(NO3)2+ 2NH4HCO3→MnCO3+ 2NH4NO3+ CO2+H2O

第30页：沉淀反应的应用（续）

沉淀反应的应用（续）：除去溶液中杂质如氯碱工业饱和食盐水的精制Ca2++ CO3→CaCO3Mg2++ 2OH-→Mg(OH)2Ba2++ SO4→BaSO4采用Na2CO3—NaOH—BaCl22-2-Ca2++SO4+BaCO3(s)→CaCO3+ BaSO4采用BaCO3—NaOHMg2++ 2OH-→Mg(OH)22-

第31页：离子鉴定

离子鉴定：Cu2+——K4[Fe(CN)6]Cu2++[Fe(CN)6]4-Cu2[Fe(CN)6]中性或酸性介质(红褐色)AgCl(s)+2NH3·H2O→[Ag(NH3)2]++Cl-+ H2OAg++ Cl-→AgCl (白色)Ag+——NaCl、NH3·H2O、HCl[Ag(NH3)2]++ Cl-+ 2H+→AgCl + 2NH4(白色)+

第32页：离子鉴定（续）

离子鉴定（续）：Ni2+——丁二酮肟中性或醋酸钠介质Ni2++丁二酮肟玫瑰红色沉淀Mg2+——镁试剂(对硝基偶氮间苯二酚)强碱性介质Mg2++镁试剂天蓝色沉淀Ba2+——K2CrO4中性或弱酸性介质(黄色)Ba2++ CrO4BaCrO42-

第33页：离子分离

离子分离：Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+、Ag+混合溶液Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+滤液AgCl (白色)HCl(6mol·L-1)H2S(pH=0.5)Mg2+、Ba2+、Ni2+CuS (黑色)H2S(pH=8~9)Mg2+、Ba2+NiS (黑色)(NH4)2CO3(pH=9.5)Mg2+滤液BaCO3(白色)

第34页：离子分离（续）

离子分离（续）

第35页：离子分离（续）

离子分离（续）：MS(s)M2++ S2-Ksp(MS)=c(M2+)·c(S2-)对于M2+形成MS型难溶硫化物开始沉淀时沉淀完全时c(S2-)mol·L-1[c(H+)]2c(S2-) = 1.4×10-21(mol·L-1)3≤1.4×10-21×10-5Ksp(MS)c(H+)mol·L-1≥Ksp10-51.4×10-21×c(M2+)Ksp(MS)×c≤≥Ksp×cc(M2+)

第36页：离子分离（续）

离子分离（续）

• 0.10 mol·L-1Co2+溶液中,通入H2S,使其沉淀为CoS。
• 分别求开始沉淀与完全沉淀时的c(H+)和pH。
• 例Ksp(CoS)=4.0×10-21)解：开始沉淀时沉淀完全时≥Ksp10-5≥Ksp×cc(M2+)4.0×10-21/0.10=4.0×10-204.0×10-21/10-5=4.0×10-16c(S2-)mol·L-1

第37页：离子分离（续）

离子分离（续）

• 0.10 mol·L-1Co2+溶液中,通入H2S,使其沉淀为CoS。
• 分别求开始沉淀与完全沉淀时的c(H+)和pH值。
• 例Ksp(CoS)=4.0×10-21)开始沉淀时沉淀完全时c(H+)mol·L-1≤1.4×10-21×c(M2+)Ksp(MS)×c≤1.4×10-21×10-5Ksp(MS)1.4×10-21×0.104.0×10-21=0.19 mol·L-1≤1.4×10-21×10-54.0×10-21=0.0019 mol·L-1pH < 0.72 < 2.72返回

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