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文檔簡介
第三章水溶液中的離子平衡第四節難溶電解質的溶解平衡固體物質在水中的溶解度1、溶解度:在一定溫度下,某固體物質在100g溶劑(通常為水)里達到飽和狀態時所能溶解的質量。20℃時下列物質的溶解度如表中所示:物質溶解度溶質溶劑A%(飽和)NaCl36gNaHCO310gNH4NO3190g36g100g26.5%10g190g100g100g9.1%65.5%2、溶解度曲線0S/g溫度/℃KNO3NaClCa(OH)2降溫結晶蒸發溶劑大于10g
易溶;1g~10g
可溶0.01g~1g
微溶;小于0.01g
難溶
AgCl20℃時在100g水中僅能溶解1.5×10-4g。盡管AgCl溶解很小,但并不是絕對不溶(溶解是絕對的),生成的AgCl沉淀會有少量溶解。因此,生成AgCl沉淀后的溶液中三種有關反應的粒子在反應體系中共存。難溶電解質的溶解度盡管很小,但不會等于0。化學上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5mol/L,沉淀就達完全。Ag++Cl-=AgCl↓可以進行到底嗎?一、難溶電解質的溶解平衡1、沉淀溶解平衡:(1)概念:例如:AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)逆、等、動、定、變內因、外因(濃度、溫度)在一定條件下,當難溶電解質的溶解速率與溶液中的有關離子重新生成沉淀的速率相等時,此時溶液中存在的溶解和沉淀間的動態平衡,稱為沉淀溶解平衡。溶解平衡時的溶液是飽和溶液。(2)特征:(3)影響因素:(4)過程表示:
(2)難溶電解質的溶度積常數用Ksp表示。
通式:AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)
則Ksp,AnBm=CAm+n.CBn-m2.溶度積常數(1)難溶電解質的溶度積常數的含義
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)
當溶解與結晶速度相等時,達到平衡狀態Ksp,AgCl=C(Ag+)·C(Cl-)
為一常數,該常數稱為難溶電解質的溶度積常數,簡稱溶度積。練習:寫出BaSO4、Ag2CrO4、Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶度積表達式3、溶度積與溶解度之間的關系例1、已知Ksp,AgCl=1.5610-10,Ksp,Ag2CrO4=9.010-12,試求AgCl和Ag2CrO4的溶解度(用g/L表示)在水中:AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度既然有溶解度,為什么還要引入溶度積?例2、(1)把足量的AgCl放入1L
1.0mol/L的鹽酸(2)把足量的AgCl放入1L
1.0mol/L的AgNO3溶液中求AgCl的溶解度是多少?(g/L)可見固體物質的溶解度在溫度一定時,并非是定值.溶度積則只與溫度有關,與離子的濃度無關!可以用溶度積的大小來比較溶解度的大小嗎?Ag2CrO4
Ksp=9.0×10-12AgCl
Ksp=1.5610-10不能!溶度積的大小與電解質的"類型"有關.電解質的"類型"相同時,能用
Ksp的大小來比較溶解度的大小嗎?雖然由Ksp來比較S的大小時還要考慮摩爾質量,但Ksp一般相差太大,可以用Ksp來比較S的大小.4、溶度積規則
①離子積(濃度商)
AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)
Qc
>Ksp時,沉淀從溶液中析出(溶液過飽和),體系中不斷析出沉淀,直至達到平衡(此時Qc
=Ksp
)(2)Qc
=Ksp時,沉淀與飽和溶液的平衡Qc
<Ksp時,溶液不飽和,若體系中有沉淀,則沉淀會溶解直至達到平衡(此時Qc
=Ksp
)②溶度積規則Qc=C(Am+)n·C(Bn-)m
例:下列情況下,有無CaCO3沉淀生成?已知Ksp,CaCO3=4.9610-9(1)往盛有1.0L純水中分別加入0.1mL濃度為0.01mol/L的CaCl2和Na2CO3;(2)改變CaCl2和Na2CO3的濃度為1.0mol/L呢?C(Ca2+)=C(CO32-)=0.110-30.01/1.0=10-6
mol/L
Qc
=C(Ca2+)C(CO32-)=10-12<Ksp,CaCO3=4.9610-9因此無CaCO3沉淀生成。C(Ca2+)=C(CO32-)=10-4
mol/L
Qc=C
(Ca2+)(CO32-)=10-8>Ksp,CaCO3因此有CaCO3沉淀生成。課堂練習25℃時有關物質的溶度積如下:物質Fe(OH)2Cu(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)3Ksp8.0×10-162.2×10-205.61×10-124.0×10-38現一混合溶液,其中Fe2+Cu2+Mg2+Fe3+H+濃度勻為1mol/L,向其中加入NaOH,分別求四種金屬離子開始沉淀及沉淀完全時的pH值(當離子濃度小于1×10-5mol/L,沉淀就達完全。在酸性的CuSO4溶液中,含有少量的
Fe3+,如何控制溶液的pH值,以除去這些雜質離子?加入CuO調節pH=3.1促進
Fe3+水解生成Fe(OH)3如果溶液中同時還含少量Fe2+,該怎樣除去?二、沉淀溶解平衡的應用1.沉淀的生成
加入沉淀劑,應用同離子效應,控制溶液的pH,當時有沉淀生成。①調節pH法:加入氨水調節pH至7~8,可除去氯化銨中的雜質氯化鐵。②加沉淀劑法:以Na2S、H2S等作沉淀劑,使Cu2+、Hg2+等生成極難容的硫化物CuS、HgS沉淀。
H2SFeSFe2++S2-
S+NO+H2O2.沉淀的溶解Qc<Ksp
時,沉淀發生溶解,使Qc減小的方法有:(1)利用氧化還原方法降低某一離子的濃度。
(2)生成弱電解質。如:(3)生成絡合物,例銀銨溶液的配制3.分步沉淀
溶液中含有幾種離子,加入某沉淀劑均可生成沉淀,沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后順序沉淀,叫作分步沉淀。
Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S
一般認為沉淀離子濃度小于1.0×10-5mol/L時,則認為已經沉淀完全課堂練習3、以MnO2為原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金屬離子,通過添加過量難溶電解質MnS,可使這些金屬離子形成硫化物沉淀,經過濾除去包括MnS在內的沉淀,再經蒸發、結晶,可得純凈的MnCl2。根據上述實驗事實,可推知MnS具有的相關性質是()
A.具有吸附性
B.溶解度與CuS、PbS、CdS等相同
C.溶解度大于CuS、PbS、CdSD.溶解度小于CuS、PbS、CdSC例1:如果溶液中Fe3+和Mg2+的濃度均為0.10mol/L,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH條件是什么?相應的Ksp查閱教材P65頁表格中數據。pH=3.2解:Fe(OH)3Fe3++3OH-
Ksp=[Fe3+]×[OH-]3=4.0×10-39Fe3+
沉淀完全時的[OH-]為:Mg2+開始沉淀的pH值為:pH=9.1因此,只要控制pH值在3.2~9.1之間即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。例:在盛ZnS沉淀的試管中加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成?已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24
Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2?L-2解:ZnS沉淀中的硫離子濃度為:[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12(mol/L)Qc=[Cu2+][S2-]=1.0×10-3mol/L×1.26×10-12mol/L=1.26×10-15mol2?L-2因為:Qc(CuS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀會轉化為CuS沉淀4.沉淀的轉化溶解度相對較大的可以轉化為溶解度相對較小的討論:對于平衡AgCl(S)Ag+(aq)+Cl-(aq)
若改變條件,對其有何影響改變條件平衡移動方向C(Ag+)C(Cl-)升溫加水加AgCl(s)加NaCl(s)加NaI(s)加AgNO3(s)加NH3·H2O→↑↑→不變不變不移動不變不變←↓↑→↓↑←↑↓→↓↑提示:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)的平衡常數Ksp=c(Ba2+)·c(SO42-),稱為溶度積常數。A.加入Na2SO4可以使溶液由a點變到b點B.通過蒸發可以使溶液由
d點變到c點C.d點無BaSO4沉淀生成D.a點對應的Ksp大于c點對應的KspCKsp的應用,讀圖1.某溫度時,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是2.已知Ag2SO4的Ksp為2.0×10-3,將適量Ag2SO4固體溶于100mL水中至剛好飽和,該過程中Ag+和SO42-濃度隨時間變化關系如右圖(飽和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034mol·L-1)。若t1時刻在上述體系中加入100mL0.020mol·L-1Na2SO4溶液,下列示意圖中,能正確表示t1時刻后Ag+和SO42-濃度隨時間變化關系的是B3、有關Ksp的計算例1、常溫下,Cu(OH)2和Fe(OH)3的Ksp分別為2.2×10—20和4.0×10—38
(1)求二者在常溫下的溶解度
(2)求二者飽和溶液的pH值
(3)要使0.1mol/L的兩種溶液中的金屬陽離子開始沉淀和完全沉淀,溶液的pH值分別是多少?
(4)在pH=1.0的鹽酸中,兩種陽離子的濃度最多可達多少?例2、向50mL濃度為0.018mol/L的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol/L的鹽酸,沉淀完全。已知AgCl的Ksp為1.0×10—10,試求:
(1)生成沉淀后溶液中的
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