无极分析化学沉淀溶解平衡与重量分析省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析 10/10/1第1页一定温度下，到达溶解平衡时，一定量溶剂中所含溶质质量称为溶解度，用符号 S表示。单位：g/100 gH2O；g L-1溶解度定义溶解度定义5-1 难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析mol L-110/10/2第2页1沉淀溶解平衡引出沉淀溶解平衡引出在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。一、标准溶度积一、标准溶度积溶解溶解沉淀沉淀AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/3第3页2.平衡常数表示式平衡常数表示式Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)/cc(SO42-)/c一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一个动态多相离子平衡多相离子平衡，可表示以下：BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解溶解沉淀沉淀5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/4第4页Ksp(BaSO4)=Ba2+SO42-可简写为Ksp：溶度积常数，简称溶度积。普通沉淀反应AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)Ksp(AnBm)=Am+n Bn-m5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/5第5页3溶度积常数意义溶度积常数意义 在一定温度下，难溶电解质饱和溶液中，各离子浓度幂乘积是一个常数。Ksp只与温度相关。温度一定，值一定，溶液中离子浓度只能使平衡移动，并不改变溶度积，数据表中可查得。Ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/6第6页4.举例举例PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq)Ksp=Pb2+Cl-2Ca3(PO4)2(s)3Ca2+(aq)+2PO43-(aq)Ksp=Ca2+3PO43-2（2）在多相离子平衡中，必须有未溶解固相存在，其浓度视为1。（1）每种离子浓度幂与化学计量数相等；5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/7第7页二、标准二、标准溶度积与溶解度关系溶度积与溶解度关系1.相同之处相同之处表示难溶电解质溶解性表示难溶电解质溶解性溶度积溶度积溶解度溶解度同类型难溶电解质比较：溶度积越小，溶解度(molL-1)也越小不一样类型难溶电解质比较：经过计算比较5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/8第8页同类型难溶电解质指化学式中阴阳离子同类型难溶电解质指化学式中阴阳离子数之比相同化合物。数之比相同化合物。AB：BaSO4AgClAgBrA2B：Ag2CrO4Ag2SAB2：CaF2MgF2判断Ksp(AgCl)=1.7710 10 大，S 大；Ksp(AgBr)=5.3510 13 小，S 小。5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/9第9页不一样类型难溶电解质是指化不一样类型难溶电解质是指化学式中阴阳离子数之比不一样学式中阴阳离子数之比不一样化合物：化合物：ABA2BAB2判断例：计算例：计算AgCl(s)和和Ag2CrO4(s)在水中在水中溶解度溶解度(mol.L-1)。sAgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡浓度平衡浓度/(mol.L-1)s5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/10第10页=1.771010Ksp(AgCl)=Ag+Cl-=S2Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)=1.1210 12Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42-=4s3平衡浓度平衡浓度/(mol.L-1)2ss大小小大5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/11第11页溶度积和溶解度对比溶度积和溶解度对比类型类型化学式化学式溶度积溶度积Ksp溶解度溶解度S/(molL-1)换算公式换算公式ABAgClKsp=S2ABAgBrKsp=S2A2B Ag2CrO4Ksp=4S35-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/12第12页2.不一样之处不一样之处溶度积是未溶解固相与溶液中对应离子到达平衡时离子浓度乘积，只与温度相关离子浓度单位必须是 molL-1溶解度不但与温度相关，还与浓度、pH改变、配合物形成等原因相关溶解度单位往往是 gL-15-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/13第13页3.对产生偏差分析对产生偏差分析假定假定1：难溶电解质溶于水部分全以简单水合离子存在，无其它存在形式。Ag(OH)2-，H2Cl+假定假定2：难溶电解质溶解部分是完全解离。Fe(OH)2+,FeOH2+AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)5-1难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/14第14页溶度积溶度积Q=c(Am+)/c n c(Bn-)/c mAnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)Ksp(AnBm)=ceq(Am)/c n ceq(Bn-)/c m离子积离子积1.溶度积规则溶度积规则rGm(T)=-2.303RTlgK +2.303RTlgQ5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析5-2 沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动一、沉淀生成一、沉淀生成10/10/15第15页Q Ksp，有沉淀析出；Q=Ksp，到达平衡，为饱和溶液；Q Ksp，G 0，逆反应自发进行；Q=Ksp，G=0，反应处平衡状态；Q Ksp，G 0，正反应自发进行。5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/16第16页例：计算说明例：计算说明410-5molL-1AgNO3和同浓度和同浓度K2CrO4等体积混合时，有没有等体积混合时，有没有Ag2CrO4沉淀析沉淀析出？出？Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12解：解：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)起始浓度/(molL-1)210-5 210-5c(Ag+)=c(CrO42-)=210-5 molL-1Q=c(Ag+)/c2 c(CrO42-)/c=(210-5)3=810-15Q Ksp，有沉淀析出 即欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，即增大离子浓度可使反应向着生成沉淀方向转化。促使沉淀生成最惯用方法：加入沉淀剂；控制溶液酸度。5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/18第18页 为 6.010-4 molL-1。若在 40.0L该溶液中，加入 0.010molL-1 BaCl2溶液10.0L，问是否能生成BaSO4 沉淀？假如有沉淀生成，问能生成 BaSO4多少克？最终溶液中 是多少？例题例题：25时，晴纶纤维生产某种溶液中，5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/19第19页解：查得：5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/20第20页(aq)SO (aq)Ba (s)BaSO2424-+5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/21第21页例题例题：在0.20L 0.50molL-1 MgCl2溶液中加入等体积 0.10molL-1氨水溶液，问有没有Mg(OH)2沉淀生成？为了不使 Mg(OH)2沉淀析出，最少应加入多少克NH4Cl(s)？(设加入NH4Cl(s)后体积不变)cL 0.25mol)Mg()1(12o=-+cL 0.050mol)(NH 13o=-解：)aq(OH)aq(NH )l(OH)aq(NH423+-+0 00.050 )Lmol/(1-初始浓度xxx0.050)Lmol/(1-平衡浓度5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/22第22页14Lmol109.5)OH(-=c4105.9-=x532108.1)NH(050.0-=-xx112108.1)Mg(OH)(=-沉淀析出。所以有，2Mg(OH)Q5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/23第23页o c0.05066o6 105.4 105.4 105.4050.0 )L(mol/1c+-平衡浓度25.0101.5)Mg()(Mg(OH)OH(1222-+-=ccMg(OH)2(2Q沉淀析出，为了不使423(aq)OH (aq)NH O(l)H (aq)NH+-+=4.510-65-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/24第24页016.0)108.1(101.52512=-0.050 0.25 )Lmol/(1-y平衡浓度此题也能够用双平衡原理求解：)l(O2H)aq(2NH)aq(Mg)aq(2NH(s)Mg(OH)23242+)(NH)Mg(OH)()NH()NH()Mg(23224232=+cccc(OH)2c(OH)25-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/25第25页例 在在1.0molL-1Co2溶液中，含有少许溶液中，含有少许Fe3杂质。问应杂质。问应怎样控制怎样控制pH，才能到达除去，才能到达除去Fe3杂质目标？杂质目标？Ksp(Co(OH)2)1.0910-15，Ksp(Fe(OH)3)2.7910-39。解：解：(1)使使Fe3定量沉淀完全时定量沉淀完全时pH：pH14lg(6.51012)2.81 5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/26第26页(2)使使Co2不生成不生成Co(OH)2沉淀沉淀pH：pH14lg(3.3108)6.51 可见Co(OH)2开始沉淀时pH为6.51，而Fe(OH)3定量沉淀完全时(Fe3浓度小于10-5 molL-1)pH为2.81。所以控制溶液所以控制溶液pH在在2.816.51之间可除去之间可除去Fe3而不会引发而不会引发Co(OH)2沉淀，沉淀，这么就能够到达分离这么就能够到达分离Fe3和和Co2目标。目标。5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/27第27页 当溶液中存在各种离子时，加入某种沉淀剂后，可分别与各种离子发生反应而先后产生沉淀现象称为 分步沉淀。二、二、分步沉淀分步沉淀(FractionalPrecipitation)5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/28第28页10/10/29第29页例：设溶液中例：设溶液中c(Cl-)=c(I-)=0.01molL-1,当迟当迟缓加入缓加入AgNO3，问：，问：（1）哪种沉淀先生成？）哪种沉淀先生成？（2）当）当AgCl开始沉淀时，开始沉淀时，AgI是否沉淀完全？是否沉淀完全？AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq)（1）解：解：5-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/30第30页AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)AgI 沉淀完全故先生成AgI沉淀c1(Ag+)c2(Ag+)（2）molL-15-2沉淀沉淀-溶解平衡移动溶解平衡移动第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/31第31页三、沉淀溶解三、沉淀溶解必须减小该难溶盐饱和溶液中某一离子浓度，必须减小该难溶盐饱和溶液中某一离子浓度，以使以使Q0.05molL-1时时，溶溶液液pH以以控控制制在在pH6.5-7.2。5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/49第49页（4）凡与）凡与Ag+能生成沉淀阴离子如能生成沉淀阴离子如PO43-、AsO43-、SO32-、S2-、CO32-、C2O42-等；与等；与CrO42-能生成沉淀阳离能生成沉淀阳离子如子如Ba2+、Pb2+等，大量有色离子等，大量有色离子Cu2+、Co2+、Ni2+等；等；以及在中性或微碱性溶液中易发生水解离子如以及在中性或微碱性溶液中易发生水解离子如Fe3+、A13+等，都干扰测定，应等，都干扰测定，应预先分离预先分离。（5）先产生）先产生AgC1沉淀轻易吸附溶液中沉淀轻易吸附溶液中C1-，使溶液，使溶液中中Cl-浓度降低，以致终点提前而引入误差。所以，浓度降低，以致终点提前而引入误差。所以，滴定时必须猛烈摇动滴定时必须猛烈摇动。假如测定。假如测定Br-时，时，AgBr沉淀吸沉淀吸附附Br-更为严重，所以滴定时更要猛烈摇动，不然会更为严重，所以滴定时更要猛烈摇动，不然会引入较大误差。引入较大误差。5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/50第50页（6）应用范围）应用范围主主要要用用于于以以AgNO3标标准准溶溶液液直直接接滴滴定定Cl-、Br-和和CN-反应，而不适合用于滴定反应，而不适合用于滴定I-和和SCN-。二、佛尔哈德法（二、佛尔哈德法（直滴定法和返滴定法直滴定法和返滴定法）1.基本原理基本原理（1）直接滴定法）直接滴定法酸酸 性性 条条 件件 下下，以以 铁铁 铵铵 矾矾 作作 指指 示示 剂剂，用用 KSCN或或NH4SCN标准溶液标准溶液滴定含滴定含Ag+溶液。其反应式以下：溶液。其反应式以下：Ag+SCNAgSCN（白色）（白色）Fe3+SCN=FeSCN2+（红色红色）5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/51第51页（2）返滴定法）返滴定法先先加加入入准准确确过过量量AgNO3标标准准溶溶液液，使使卤卤离离子子或或SCN-生生成成银银盐盐沉沉淀淀，然然后后再再以以铁铁铵铵矾矾作作指指示示剂剂，用用NH4SCN标准溶液标准溶液滴定剩下滴定剩下AgNO3。其反应为：其反应为：X-+Ag+AgXAg+SCN-AgSCNFe3+SCN-=FeSCN2+5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/52第52页必必须须注注意意：在在这这种种情情况况下下，经经摇摇动动之之后后红红色色即即褪褪去去，终终点点极极难难确确定定。产产生生这这种种现现象象原原因因是是因因为为AgSCN溶溶解解度度(1.010-6molL-1)小小 于于 AgCl溶溶 解解 度度(1.310-5molL-1)，所以，在终点时，易引发转化反应：，所以，在终点时，易引发转化反应：AgCl+SCN=AgSCN+Cl-为了阻止上述沉淀转化，能够采取什么办法？为了阻止上述沉淀转化，能够采取什么办法？p1165-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/53第53页（1）指示剂用量）指示剂用量Fe3+浓度，普通采取浓度，普通采取0.015molL-1，约为理论值，约为理论值1/20。2.滴定条件和应用范围滴定条件和应用范围（2）必须在酸性溶液中进行，而不能在中性或碱性中进行。因为在碱性或中性溶液内Fe3+将水解生成Fe(OH)2+等配合物，甚至产生Fe(OH)3沉淀，而影响终点确定。（3）用直接法滴定）用直接法滴定Ag+时，为预防时，为预防AgSCN对对Ag+吸附，吸附，临近终点时必须猛烈摇动；用返滴定法滴定临近终点时必须猛烈摇动；用返滴定法滴定Cl-时，时，为了防止为了防止AgCl沉淀发生转化，应轻轻摇动。沉淀发生转化，应轻轻摇动。5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/54第54页（4）强氧化剂、氮低价氧化物、铜盐、汞盐等能与）强氧化剂、氮低价氧化物、铜盐、汞盐等能与SCN起反应，干扰测定，必须预先除去。起反应，干扰测定，必须预先除去。（5）用间接法滴定）用间接法滴定I-时，应先加入过量时，应先加入过量AgNO3，在，在加入铁铵矾，不然加入铁铵矾，不然Fe3+将氧化将氧化I-。（6）滴定不宜在高温条件下进行，不然会使红色）滴定不宜在高温条件下进行，不然会使红色Fe(SCN)2+颜色褪去颜色褪去-。用这种方法能够测定用这种方法能够测定Ag+、Cl-、Br-、I-及及SCN-等。在生产上惯用来测定有机氯化物，如农药中等。在生产上惯用来测定有机氯化物，如农药中666等。该法比莫尔法应用较为广泛。等。该法比莫尔法应用较为广泛。5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/55第55页三、法扬思法三、法扬思法1.基本原理基本原理这这是是一一个个利利用用吸吸附附指指示示剂剂确确定定滴滴定定终终点点滴滴定定方方法法。所所谓谓吸吸附附指指示示剂剂，就就是是有有些些有有机机化化合合物物吸吸附附在在沉沉淀淀表表面面上以后，其结构发生改变，因而改变了颜色。上以后，其结构发生改变，因而改变了颜色。比比如如：用用AgNO3标标准准溶溶液液滴滴定定Cl-时时，惯惯用用荧荧光光黄黄作作吸吸附附指指示示剂剂，荧荧光光黄黄是是一一个个有有机机弱弱酸酸，可可用用HFl表表示示。它它电电离式以下：离式以下：FI-+H+HFl5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/56第56页在在计计量量点点以以前前，溶溶液液中中存存在在着着过过量量C1-，AgCl沉沉淀淀吸吸附附Cl-而而带带负负电电荷荷，形形成成AgClC1-，荧荧光光黄黄阴阴离离子子不不被被吸吸附附溶溶液液呈呈黄黄绿绿色色。当当滴滴定定抵抵达达计计量量点点时时，一一滴滴过过量量AgNO3使使溶溶液液出出现现过过量量Ag+，则则AgC1沉沉淀淀便便吸吸附附Ag+而而带带正正电电荷荷，形形成成AgClAg+。它它强强烈烈地地吸吸附附Fl-，荧荧光光黄黄阴阴离离子子被被吸吸附附之之后后，结结构发生了改变而呈粉红色。可用下面简式表示。构发生了改变而呈粉红色。可用下面简式表示。AgClAg+Fl-=AgClAgFl(黄绿色黄绿色)(粉红色粉红色)5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/57第57页2.测定条件和应用范围测定条件和应用范围（1）酸度要适当；）酸度要适当；（2）滴滴定定时时普普通通部部先先加加入入糊糊精精或或淀淀粉粉溶溶液液等等胶胶体保护剂；体保护剂；（3）被测溶液不能太稀；）被测溶液不能太稀；（4）防止在强光下测定；）防止在强光下测定；（5）沉沉淀淀对对指指示示剂剂吸吸附附能能力力要要小小于于沉沉淀淀对对被被测测离离子吸附能力。子吸附能力。应用范围应用范围用于用于Ag+、Cl-、Br-、I-、SO42-等离子测定等离子测定5-3沉淀滴定法沉淀滴定法第五章第五章 沉淀溶解平衡与重量分析沉淀溶解平衡与重量分析10/10/58第58页