无机化学酸碱反应与沉淀反应市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry第第3 3章章 酸碱反应和沉淀反应酸碱反应和沉淀反应Chapter3 Acid-base Reaction and Deposition Chapter3 Acid-base Reaction and Deposition ReactionReaction 3.1 水解离与溶液酸碱性水解离与溶液酸碱性 3.2 弱电解质解离反应弱电解质解离反应 3.3 盐类水解盐类水解 3.4 沉淀反应沉淀反应 第第1页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry引导课堂教学问题引导课堂教学问题1、大家日常生活离不开酸、碱、盐，经过试验总结酸、碱性质规、大家日常生活离不开酸、碱、盐，经过试验总结酸、碱性质规律，归纳理论有哪些？律，归纳理论有哪些？2、水作为最常见溶剂，水溶液本质大家是怎样了解；水中酸碱反、水作为最常见溶剂，水溶液本质大家是怎样了解；水中酸碱反应本质是什么？应本质是什么？3、物质从水中为何能析出，也就是沉淀出来？饱和溶液性质？、物质从水中为何能析出，也就是沉淀出来？饱和溶液性质？复习、预习提要复习、预习提要1、复习化学反应方向判据、平衡常数以及化学平衡移动规律；、复习化学反应方向判据、平衡常数以及化学平衡移动规律；2、回顾酸碱电离理论，认识弱酸、碱解离平衡；、回顾酸碱电离理论，认识弱酸、碱解离平衡；3、弱酸、弱碱溶液中离子浓度计算；、弱酸、弱碱溶液中离子浓度计算；4、酸碱反应本质？沉淀、酸碱反应本质？沉淀-溶解平衡及其移动；溶解平衡及其移动；第第2页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.1 水解离与溶液酸碱性水解离与溶液酸碱性 当代酸碱理论介绍当代酸碱理论介绍1887年年,S.A.Arrhenius提出酸碱电离理论（仅适合用于水溶液中）提出酸碱电离理论（仅适合用于水溶液中）1923年年,J.N.Brnsted和和T.M.Lowry提出酸碱质子理论：凡能给出提出酸碱质子理论：凡能给出质子物质（分子或离子）都是酸，质子物质（分子或离子）都是酸，凡能与质子结合物质（分子或凡能与质子结合物质（分子或离子）都是碱离子）都是碱。1923年年,G.N.Lewis提出酸碱电子理论提出酸碱电子理论:凡是能接收电子正确物质凡是能接收电子正确物质为酸，凡是能给出电子正确物质为碱。该理论依据于物质结构，为酸，凡是能给出电子正确物质为碱。该理论依据于物质结构，使酸碱概念更扩展了。使酸碱概念更扩展了。第第3页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry 3.1.1 酸碱质子理论酸碱质子理论(proton theory of acid-base)（质子传递理论）（质子传递理论）酸碱定义酸碱定义:凡能给出质子物质（分子或离子）都是酸，凡能与质凡能给出质子物质（分子或离子）都是酸，凡能与质子结合物质（分子或离子）都是碱子结合物质（分子或离子）都是碱。酸和碱之间这酸和碱之间这种关系，称为酸种关系，称为酸碱碱共轭关系共轭关系，这，这一对酸碱称为一对酸碱称为共共轭酸碱对轭酸碱对。酸或。酸或碱，能够是分子、碱，能够是分子、正离子或负离子；正离子或负离子；有些物质还可既有些物质还可既是酸又是碱。是酸又是碱。酸酸 碱碱 +质子质子共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱 +质子质子 HH2 2POPO4 4-(aq)(aq)HPOHPO4 42-2-(aq)+H(aq)+H+(aq)(aq)HCOHCO3 3-(aq)(aq)COCO3 32-2-(aq)+H (aq)+H+(aq)(aq)HH3 3POPO4 4 (aq)(aq)HH2 2POPO4 4-(aq)+H(aq)+H+(aq)(aq)AcAc-(aq)+H(aq)+H+(aq)(aq)HAc(aq)HAc(aq)NHNH4 4+(aq)(aq)NHNH3 3(aq)+H(aq)+H+(aq)(aq)HH2 2O(l)O(l)OH OH-(aq)+H(aq)+H+(aq)(aq)HH3 3OO+(aq)(aq)HH2 2OO (l)+H(l)+H+(aq)(aq)第第4页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry共轭酸碱对表示一个酸碱半反应共轭酸碱对表示一个酸碱半反应。若酸越易给出质子，则其共。若酸越易给出质子，则其共轭碱就越难接收质子，即酸越强，其共轭碱就越弱；反之，酸越轭碱就越难接收质子，即酸越强，其共轭碱就越弱；反之，酸越弱，其共轭碱就越强。不过酸不能自动放出质子，必须有碱来接弱，其共轭碱就越强。不过酸不能自动放出质子，必须有碱来接收质子；反之碱也如此。所以两对共轭酸碱对之间质子传递反应，收质子；反之碱也如此。所以两对共轭酸碱对之间质子传递反应，即质子受授过程就是常见酸碱反应。该理论不但适应于水体系，即质子受授过程就是常见酸碱反应。该理论不但适应于水体系，而且适应于非水体系。而且适应于非水体系。酸酸1 +碱碱2 碱碱1 +酸酸2 H+HCl +H2OCl-+H3O+H2O+NH3OH-+NH4+NH3 +H2ONH4+OH-HCl +NH3Cl-+NH4+OH-+HAcH2O +Ac-H2O+H2O OH-+H3O+HCl(g)+NH3(g)NH4Cl(s)第第5页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.1.2 水解离反应和溶液酸碱性水解离反应和溶液酸碱性水解离反应水解离反应 研究表明：纯水有微弱解离。在纯水或水溶液研究表明：纯水有微弱解离。在纯水或水溶液中，存在着水解离平衡中，存在着水解离平衡：试验测得试验测得25时纯水中，时纯水中，c(H+)和和c(OH-)各等于各等于1.010-7mol L-1因为水解离度很小，纯水浓度可看作常数，所以，因为水解离度很小，纯水浓度可看作常数，所以，K w称为水称为水离离子积子积。与其它平衡常数一样，。与其它平衡常数一样，K w是温度函数，室温下普通按是温度函数，室温下普通按K w=1.010-14来处理。来处理。H2O(l)+H2O(l)OH(aq)+H3O+(aq)第第6页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry所以，溶液酸碱性取决溶液中所以，溶液酸碱性取决溶液中c(H+)与与c(OH-)相对大小：相对大小：酸性溶液酸性溶液 c(H+)1.0 10-7mol L-1 c(OH-)pH 7 中性溶液中性溶液 c(H+)=1.0 10-7mol L-1=c(OH-)pH=7 碱性溶液碱性溶液 c(H+)1.0 10-7mol L-1 c(OH-)pH 7 水解离平衡随水中水解离平衡随水中c(H+)和和 c(OH-)改变而发生移动。在纯水中改变而发生移动。在纯水中c(H+)=c(OH-)，若加入酸或碱形成溶液，若加入酸或碱形成溶液，c(H+)或或 c(OH-)发生改发生改变，水解离平衡发生移动。到达新平衡是变，水解离平衡发生移动。到达新平衡是 c(H+)不等于不等于c(OH-)，不过不过 c(H+)c(OH-)=K w 。溶液酸碱性与溶液酸碱性与pH值值第第7页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry定义：定义：pH=-lgc(H+)/c ，pOH=-lgc(OH-)/c，pK w=-lg K w ，pH+pOH=pK w=14 pH值越大，溶液酸性越弱，碱性越强。值越大，溶液酸性越弱，碱性越强。溶液溶液pH值通惯用酸碱指示剂值通惯用酸碱指示剂 或或 pH 试纸来确定。试纸来确定。3.2 弱电解质解离反应弱电解质解离反应 3.2.1 弱电解质解离平衡和解离常数弱电解质解离平衡和解离常数 在一定温度下，在一定温度下，弱电解质弱电解质分子与溶剂水分子之间发生质子分子与溶剂水分子之间发生质子传递反应，达平衡时会有部分传递反应，达平衡时会有部分弱电解质弱电解质分子解离，那么已解离分子解离，那么已解离弱电解质弱电解质分子与未解离分子与未解离弱电解质弱电解质分子之间平衡称为分子之间平衡称为弱电解质弱电解质解解离平衡离平衡。第第8页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A-(aq)K a,K b称为称为HA,B-标准解离常数标准解离常数,Ka,Kb称为称为HA,B-试验解离试验解离常数，它们都含有平衡常数特征，其值越小，表示电解质越弱。常数，它们都含有平衡常数特征，其值越小，表示电解质越弱。电离常数能够经过试验测得，也能够利用热力学方法依据化学电离常数能够经过试验测得，也能够利用热力学方法依据化学热力学数据计算求得。热力学数据计算求得。K b=ceq(HB)/c .ceq(OH-)/c ceq(B )/c B-(aq)+H2O(l)HB(aq)+OH-(aq)Ka(HA)=ceq(H3O+).ceq(A-)ceq(HA)Ka(HA)=ceq(H3O+)/c.ceq(A-)/c ceq(HA)/c 第第9页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry分步解离分步解离：多元弱电解质解离是分级进行，且解离常数是逐层：多元弱电解质解离是分级进行，且解离常数是逐层减小。以硫化氢水溶液为例来说明减小。以硫化氢水溶液为例来说明解离度：弱电解质溶液达平衡后，已解离弱电解质分子百分解离度：弱电解质溶液达平衡后，已解离弱电解质分子百分数，用数，用 表示：表示：3.2.2 解离度与稀释定律解离度与稀释定律第第10页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry起始浓度起始浓度/(molL-)c 0 0平衡浓度平衡浓度(molL-)c-c c c HAc+H2O H3O+Ac-以以HAc为例来说明为例来说明AB 型弱电解质型弱电解质K i与与 关系关系 Ka =ceq(H+)/c .ceq(Ac-)/c ceq(HAc)/c =c/c c/c c/c 2 c/c (1-)=(1-)这就是稀释定律这就是稀释定律，表明某一弱电解质，在一定温度下，解离度随，表明某一弱电解质，在一定温度下，解离度随浓度降低而增大。所以，用解离度表示电解质相对强弱时，必须浓度降低而增大。所以，用解离度表示电解质相对强弱时，必须指明电解质浓度，而解离平衡常数更确切反应电解质本性。指明电解质浓度，而解离平衡常数更确切反应电解质本性。普通普通来说，来说，K i 值小于等于值小于等于10-4 电解质称为弱电解质；电解质称为弱电解质；K i 在在 10-2 10-3为为中强电解质；中强电解质；K i 大于大于10-2 称为强电解质。称为强电解质。第第11页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.2.3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算任何一元弱酸在水溶液中存在着以下解离平衡任何一元弱酸在水溶液中存在着以下解离平衡:设一元弱酸起始浓度为设一元弱酸起始浓度为c，当，当(c/c )K a 20K w时，可忽略水时，可忽略水自解离。在溶液中自解离。在溶液中:(c为为HA起始浓度起始浓度)HA +H2O H3O+A-H2O +H2O H3O+(aq)+OH-(aq)第第12页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry 此式为近似计算此式为近似计算HA 型弱酸溶液中型弱酸溶液中 c(H+)比较准确式比较准确式H+为H3O+简写，c 省略第第13页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry该式为一元弱酸氢离子浓度最简计算式该式为一元弱酸氢离子浓度最简计算式c 省略省略第第14页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry同理可推得一元弱同理可推得一元弱 碱碱 溶液中溶液中 B-+H2O HB +OH-第第15页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry任何共轭酸碱解离常数之积等于水离子积，即：任何共轭酸碱解离常数之积等于水离子积，即：K a K b=K w以以HAc 和和 Ac-（NaAc)为例证实：为例证实：H3O+Ac H2O +HAc Ka =ceq(H3O+)/c .ceq(Ac-)/c ceq(HAc)/c 酸解离：酸解离：OH +HAcH2O +Ac Kb =ceq(HAc)/c .ceq(OH)/c ceq(Ac)/c 其共轭碱：其共轭碱：上述两式相加得：上述两式相加得：H2O +H2O H3O+(aq)+OH (aq)K a K b=K w第第16页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例1.计算计算：0.100molL-1 HAc溶液溶液pH值。值。解：查表解：查表Ka (HAc)=1.75 10-5 因为因为 c/Ka =0.100/(1.75 10-5)=5714500 用最简式计算用最简式计算：误差很小，可作简化出理误差很小，可作简化出理第第17页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例2.计算计算：1.00 10-5 molL-1 HAc溶液溶液pH值。值。解：查表解：查表Ka (HAc)=1.75 10-5 因为因为 c/Ka =1.00 10-5/(1.75 10-5)=0.571500 用最简式计算用最简式计算：NH4Cl第第19页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例4：分别计算：分别计算0.1 molL-1 NaAc、H2S水溶液水溶液pH值。值。解：解：Ac +H2O HAc+OH Kb (Ac)=Kh (NaAc)Ka (HAc)Kb (Ac)=Kw 查表查表Ka (HAc)=1.75 10-5，Kb (Ac)=5.7 10-10 因为因为 c/Kb =0.100/(5.7 10-10)500 第第20页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic ChemistryK a1(H2S)远远大于远远大于K a2(H2S)，以一元弱酸来处理以一元弱酸来处理c(S2)=1.310-13 molL-1 H2S水溶液水溶液饱和饱和c(H2S)0.1molL-1，c(H3O+)2c(S2-)=1.410-21.即：在即：在H2S水溶液水溶液c(H3O+)2与与c(S2-)成反比，成反比，经过改变酸度来改变经过改变酸度来改变c(S2-)第第21页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例5：在常温常压下，向：在常温常压下，向0.30 mol/dm3 HCl 溶液中通入溶液中通入H2S 气体气体直至饱和，试验测得直至饱和，试验测得H2S浓度近似为浓度近似为0.10 mol/dm3，计算溶液中，计算溶液中S2浓度。浓度。解：解：饱和饱和H2S溶液，溶液，c(H2S)0.1molL-1;c(H3O+)2.c(S2)=K a1(H2S)K a2(H2S)c(H2S)=1.01021 c(S2)=1.01021/(0.30)2=1.11020 molL-1 对比对比：H2S饱和水溶液饱和水溶液(0.10molL-1)c(S2)=K a2(H2S)=1.31013 molL-1 二者相差二者相差 10 7，说明调整酸度可大幅度改变，说明调整酸度可大幅度改变 S2 浓度。浓度。第第22页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry同离子效应同离子效应 （common ion effect）在弱电解质溶液中加入含有在弱电解质溶液中加入含有相同离子易溶强电解质时，使弱电解质解离度降低现象。相同离子易溶强电解质时，使弱电解质解离度降低现象。3.2.4 解离平衡移动解离平衡移动平衡移动方向平衡移动方向HAc +H2OH3O+Ac-+H+Ac-如：在如：在0.1molL-1HAc溶液中，加入固体溶液中，加入固体NaAc使其浓度为使其浓度为0.1molL-1后，可使后，可使HAc溶液解离度由溶液解离度由1.33%降低到降低到0.0175%起始浓度起始浓度/(molL-1)0.1 0.1平衡浓度平衡浓度(molL-1)0.1x 0.1 x 0.1+x 0.1 X=1.75 10-5 molL-1，解离度解离度=0.0175%HAc+H2O H3O+Ac-加入同离子后加入同离子后第第23页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry缓冲溶液缓冲溶液（buffer solution）：能保持：能保持pH值相对稳定溶液值相对稳定溶液 缓缓冲冲溶溶液液由由弱弱酸酸与与其其共共轭轭碱碱（弱弱酸酸盐盐）或或弱弱碱碱与与其其共共轭轭酸酸（弱弱碱碱盐盐）组组成成混混合合溶溶液液，含含有有抵抵抗抗外外加加少少许许酸酸或或碱碱，保保持持溶溶液液pH值基本不变性质。值基本不变性质。外加适量碱（外加适量碱（OH），平衡向右移动，平衡向右移动 大量大量 极小量极小量 大量大量 外加适量酸（外加适量酸（H+），平衡向左移动，平衡向左移动 Ka =ceq(H+).ceq(共轭碱)ceq(共轭酸)不一样酸度多元弱酸盐可组成缓冲溶液，不一样酸度多元弱酸盐可组成缓冲溶液，NaHCO3-Na2CO3混合溶混合溶液液HCOHCO3 3-COCO3 32-2-+H +H+HH2 2COCO3 3HCOHCO3 3-+H +H+第第24页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry缓冲溶液缓冲溶液 pH 值计算值计算 以酸以酸共轭碱为例说明共轭碱为例说明起始浓度起始浓度 c(酸）酸）c(共轭碱）共轭碱）平衡浓度平衡浓度 c(酸酸)-x x c(共轭碱共轭碱)+x HA(aq)H+(aq)+A-(aq)因为同离子效应，使因为同离子效应，使x 值很小，值很小，c(酸酸)-x c(酸酸)c(共轭碱共轭碱)+x c(共轭碱共轭碱)Ka =x .c(共轭碱共轭碱)+x c(酸酸)x x=c(H+)Ka .c(酸酸)c(共轭碱共轭碱)pH pK a-lgc(酸酸)c(共轭碱共轭碱)第第25页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry缓冲溶液选择与配制缓冲溶液选择与配制 普通选取普通选取pK a靠近或等于所需靠近或等于所需pH弱酸与其共轭碱混合溶液弱酸与其共轭碱混合溶液例例4：将：将50ml 0.3mol L-1 NaOH 与与100ml 0.45molL-1 HAc 混混合求所溶液合求所溶液pH值。（假设混合前后体积不变）值。（假设混合前后体积不变）解：解：NaOH 与与 HAc 反应后反应后:第第26页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.3 盐类水解盐类水解 弱酸强碱盐弱酸强碱盐：强酸弱碱盐强酸弱碱盐：弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐：第第27页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.4 沉淀反应（水溶液多相离子平衡）沉淀反应（水溶液多相离子平衡）3.4.1 难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积3.4.2 沉淀反应沉淀反应3.4.3 沉淀溶解和转化沉淀溶解和转化3.4.4 沉淀反应应用沉淀反应应用第第28页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.4.1 难溶电解质溶解度和溶度积难溶电解质溶解度和溶度积物质溶解度大小是相正确物质溶解度大小是相正确难溶物质：溶解度小于难溶物质：溶解度小于0.01g/100g 水水微溶物质：溶解度小于微溶物质：溶解度小于0.010.1g/100g 水水易溶物质：溶解度大于易溶物质：溶解度大于0.1g/100g 水水溶解度单位：习惯用溶解度单位：习惯用100g水中所含溶质质量（水中所含溶质质量（g）表示，）表示，国家标准计量单位是用国家标准计量单位是用物质量浓度物质量浓度（体积摩尔浓度）表示（体积摩尔浓度）表示 c(B)/moldm-3 或或 molL-1换算时近似取饱和溶液密度为水密度，普通取换算时近似取饱和溶液密度为水密度，普通取1g cm-3 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 m(B)/mol kg-1 第第29页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry 在一定温度下在一定温度下，难溶电解质饱和溶液中，各组分离子浓，难溶电解质饱和溶液中，各组分离子浓度以其化学计量数为幂乘积是一个常数，度以其化学计量数为幂乘积是一个常数，称其为称其为溶度积常数，溶度积常数，用用 Ksp 表示表示。Ksp 是温度函数，是温度函数，可经过试验测定，也能够经可经过试验测定，也能够经过化学热力学数据计算。过化学热力学数据计算。附录附录6为难溶电解质溶度积常数为难溶电解质溶度积常数（1）溶度积常数）溶度积常数难溶难溶强强电解质沉淀电解质沉淀溶解平衡：溶解平衡：AnBm（s）nAm+（aq）+mBn-（aq）K =c(Am+)/c n c(Bn-)/c m =Ksp(AnBm)第第30页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry 溶度积常数关系式也适应于难溶弱电解质多相溶度积常数关系式也适应于难溶弱电解质多相离子平衡离子平衡难溶弱电解质达平衡时：难溶弱电解质达平衡时：第第31页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例:在在298K,Ksp(BaSO4)=1.110-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12.求：求：BaSO4、Ag2CrO4溶解度溶解度 c(Ba2+)/c c(SO42-)/c =Ksp（BaSO4)S/c S/c =1.110-10，S=1.110-5mol L-1 （2）溶解度与溶度积相交换算）溶解度与溶度积相交换算解：解：设设BaSO4 溶解度为溶解度为 S molL-1 BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)S S Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)2S S c(Ag+)/c 2 c(CrO42-)/c =Ksp (Ag2CrO4)2S/c 2 S/c =1.1210-12，S=6.5410-5mol L-1 第第32页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry溶度积与溶解度关系溶度积与溶解度关系 对于单一难溶强电解质在水中溶解度对于单一难溶强电解质在水中溶解度（S molL-1）S与与Ksp 计算关系以下：计算关系以下：AB 型:Ksp cS=AmBn:型A2B或AB2型:第第33页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry 注意：注意：上述关系式不适应于易水解难溶电解质。上述关系式不适应于易水解难溶电解质。因为水解，使难溶电解质离子浓度远小于其溶解度。因为水解，使难溶电解质离子浓度远小于其溶解度。上述关系式不适应于难溶弱电解质。上述关系式不适应于难溶弱电解质。因为难溶弱电解质多相离子平衡中存在分子溶解度。因为难溶弱电解质多相离子平衡中存在分子溶解度。不一样类型难溶电解质，不一样类型难溶电解质，Ksp越小，溶解度不一定越小，越小，溶解度不一定越小，电解质不一定越难溶解，必须计算出溶解度才能进行比较。电解质不一定越难溶解，必须计算出溶解度才能进行比较。第第34页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry（3）难溶电解质沉淀）难溶电解质沉淀溶解平衡移动溶解平衡移动 对沉淀对沉淀溶解平衡：溶解平衡：AnBm（s）nAm+（aq）+mBn-（aq）J=c(Am+)/c n c(Bn-)/c m 则则J与与Ksp(AnBm)存在以下关系存在以下关系:=0 时，时，平衡状态平衡状态JK 正向移动正向移动逆向移动逆向移动化学平衡移动普通判据化学平衡移动普通判据 J Ksp (AnBm)沉淀析出沉淀析出这称为溶度积规则这称为溶度积规则第第35页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.4.2 沉淀反应沉淀反应1.沉淀生成沉淀生成 在某难溶电解质溶液中，生成沉淀必要条件为：在某难溶电解质溶液中，生成沉淀必要条件为：J Ksp(AnBm）例例1：问：问1.010-3 mol L-1 FeCl3溶液溶液与与1.010-3 mol L-1 NaOH溶溶液等体积混合能否产生沉淀。液等体积混合能否产生沉淀。Ksp Fe(OH)3=2.7910-39 解：解：c(Fe3+)=c(OH-)=5.010-4 mol L-1 J=c(Fe3+)/c c(OH-)/c 3 =(5.010-4)4=6.25 10-14 Ksp (Fe(OH)3)有沉淀生成有沉淀生成第第36页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例2：0.1 mol L-1 FeCl3溶液，加入等体积含有溶液，加入等体积含有0.20 mol L-1 NH3H2O和和2.0 mol L-1NH4Cl混合溶液，能否产生混合溶液，能否产生Fe(OH)3沉淀？已知沉淀？已知 Ksp Fe(OH)3=2.7910-39，K b(NH3H2O)=1.810-5 J=c(Fe3+)/c c(OH-)/c 3 =5.010-2 (1.810-6)3 =2.910-19 Ksp (Fe(OH)3);有沉淀生成。有沉淀生成。c(OH-)Kb .c(弱碱弱碱)c(弱碱盐弱碱盐)=1.810-6 mol L-1解：解：混合后混合后 c(Fe3+)=0.1 mol L-1=5.0 10-2 mol L-1 c(NH4Cl)=2.0 mol L-1=1.0 mol L-1 c(NH3H2O)=0.2 mol L-1=0.1mol L-1第第37页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例3：向：向0.5L0.10mol L-1 氨水氨水溶液加入等体积含有溶液加入等体积含有0.5mol L-1 MgCl2。问。问(1)能否产生能否产生Mg(OH)2沉淀？沉淀？(2)欲使欲使 Mg(OH)2沉淀不产生，最沉淀不产生，最少需加入多少固体少需加入多少固体NH4Cl(设加入固体后溶液体积不变设加入固体后溶液体积不变)？已知？已知 Ksp Mg(OH)2=1.810-11，K b(NH3H2O)=1.810-5 Q=c(Mg2+)c(OH-)2=0.25(9.510-4)2 =2.310-7 Ksp Mg(OH)2；有沉淀生成。；有沉淀生成。解：解：(1)混合后混合后 c(Mg2+)=0.5=0.25 c(NH3H2O)=0.10=0.05第第38页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry Ksp Mg(OH)2=c(Mg2+)c(OH-)2不使不使Mg(OH)2沉淀最大沉淀最大c(OH-)为：为：解：解：(2)c(OH-)Kb .c(弱碱弱碱)c(弱碱盐弱碱盐)因为加入因为加入NH4+后与后与NH3 形成缓冲溶液，依据公式：形成缓冲溶液，依据公式：c(OH-)Kb .c(弱碱弱碱)c(弱碱盐弱碱盐)c(OH-)=8.510-6 c(NH3)=0.05 8.510-6=1.810-50.05 c(NH4+)解得：解得：c(NH4+)=0.11 m(NH4Cl)=0.111.053.5=5.9g第第39页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry2.影响沉淀反应原因影响沉淀反应原因同离子效应对沉淀反应影响同离子效应对沉淀反应影响：在难溶强电解质饱和溶液加入含在难溶强电解质饱和溶液加入含有相同离子易溶强电解质有相同离子易溶强电解质，可使难溶电解质溶解度下降。，可使难溶电解质溶解度下降。S 0.1+S c(Ba2+)/c c(SO42-)/c =Ksp（BaSO4)S （S+0.1）=1.110-10（S+0.1）0.1，S 1.110-9mol L-1 例例4：计算计算BaSO4在在0.1mol L-1 Na2SO4溶液中溶解度。溶液中溶解度。利用同离子效应可使某离子沉淀更完全，但沉淀剂不能过量太利用同离子效应可使某离子沉淀更完全，但沉淀剂不能过量太多，不然，多，不然，盐效应盐效应会使难溶电解质溶解度增大。会使难溶电解质溶解度增大。第第40页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic ChemistrypH值对沉淀反应影响值对沉淀反应影响:难溶氢氧化物难溶氢氧化物：开始沉淀时开始沉淀时当当c(Mn+)10-5molL-1时可认为沉淀完全时可认为沉淀完全 难溶氢氧化物开始沉淀或沉淀完全难溶氢氧化物开始沉淀或沉淀完全pH值主要取决于其溶值主要取决于其溶度积大小。度积大小。第第41页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例5：除去：除去1.0 mol L-1 ZnSO4溶液中溶液中Fe3+杂质，溶液酸度怎样控制杂质，溶液酸度怎样控制？已知已知 Ksp Fe(OH)3=2.7910-38 ;Ksp Zn(OH)2=310-17 解：解：Fe(OH)3沉淀完全时沉淀完全时：Zn(OH)2 沉淀不生成时：沉淀不生成时：溶液溶液pH控制在控制在2.815.7，通常控制在，通常控制在34之间。之间。82页页 表表3-5 第第42页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry金属硫化物金属硫化物用一定酸度饱和用一定酸度饱和H2S溶液提供溶液提供S2-MS型金属硫化物开始型金属硫化物开始沉淀时，沉淀时，H+最大浓度：最大浓度：沉淀完全时沉淀完全时:第第43页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry例例6：Zn2+和和Mn2+浓度均为浓度均为0.10 mol/dm3。问：通入。问：通入H2S气体，哪气体，哪种硫化物先沉淀？要实现完全分离种硫化物先沉淀？要实现完全分离pH应控制在什么范围？应控制在什么范围？（Ksp(MnS)4.651014，Ksp(ZnS)2.931025）经过控制经过控制pH值，来实现分步沉淀：值，来实现分步沉淀：解：解：Ksp(ZnS)Ksp(MnS),ZnS先沉淀；先沉淀；当当MnS开始沉淀时开始沉淀时,c(S2)c(Mn2)Ksp(MnS)；c(S2)(4.65 1014/0.10)=4.7 1013mol/L第第44页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic ChemistryZnS沉淀完全时沉淀完全时,即即 c(Zn2+)10-5 mol/L c(S2-)=Ksp(ZnS)/c(Zn2+)=2.93 1025/1.0 105=2.9 1020 mol/L pH值在值在0.733.82之间，可使之间，可使ZnS 沉淀完全，沉淀完全，MnS不沉淀。不沉淀。第第45页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry在含有几个离子可被同一沉淀剂沉淀混合溶液中，逐滴加入沉淀在含有几个离子可被同一沉淀剂沉淀混合溶液中，逐滴加入沉淀剂时，混合离子先后沉淀出来现象。剂时，混合离子先后沉淀出来现象。离子积首先到达溶度积难溶电解质先沉淀出来离子积首先到达溶度积难溶电解质先沉淀出来 生成生成AgCl和和AgI 沉淀所须沉淀所须Ag+最小浓度最小浓度AgCl：AgI：须沉淀剂浓度越小难溶电解质越先沉淀出来须沉淀剂浓度越小难溶电解质越先沉淀出来3.分步沉淀分步沉淀例：将例：将AgNO3溶液加入同浓度溶液加入同浓度I-和和Cl-中，那种离子先沉淀出来？中，那种离子先沉淀出来？Ksp(AgCl）=1.8 10-10 Ksp (AgI)=8.5210-17 第第46页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry 分步沉淀次序与难溶电解质分步沉淀次序与难溶电解质Ksp 大小和混合溶液中各中大小和混合溶液中各中离子浓度大小相关，离子浓度大小相关，假如生成各种沉淀所须沉淀剂浓度相假如生成各种沉淀所须沉淀剂浓度相差较大，可利用分步沉淀来分离混合离子；假如适当改变差较大，可利用分步沉淀来分离混合离子；假如适当改变离子浓度会使沉淀次序发生改变。离子浓度会使沉淀次序发生改变。当同时沉淀AgCl和AgI时：第第47页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry 3.4.3 沉淀溶解与转化沉淀溶解与转化若向难溶电解质若向难溶电解质AnBm饱和溶液中加入某种能降低某一个离子浓饱和溶液中加入某种能降低某一个离子浓度物质度物质(强酸、配合剂、氧化剂等强酸、配合剂、氧化剂等),使使J Ksp 时，则沉淀时，则沉淀AnBm就会溶解。就会溶解。沉淀溶解必要条件为：沉淀溶解必要条件为：J Ksp (AnBm）Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)+3H+平衡移动平衡移动Fe(OH)3 溶解溶解3H2O例例第第48页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry酸碱溶解法酸碱溶解法：利用酸或碱与难溶电解质组分离子结合成弱电：利用酸或碱与难溶电解质组分离子结合成弱电解质，从而使难溶电解质溶解方法。解质，从而使难溶电解质溶解方法。Ksp K=1/Ka2（H2CO3）K =1/Ka1（H2CO3）难溶电解质难溶电解质Ksp 和生成弱电解质解离常数和生成弱电解质解离常数K 大小都影响着难大小都影响着难溶电解质溶解溶电解质溶解第第49页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry氧化还原溶解法氧化还原溶解法：加入某一试剂使难溶电解质与其发生氧化：加入某一试剂使难溶电解质与其发生氧化还原反应，从而使难溶电解质溶解方法。还原反应，从而使难溶电解质溶解方法。+HNO3平衡向右移配位溶解法配位溶解法：加入配位剂，使难溶电解质组分离子形成稳定配：加入配位剂，使难溶电解质组分离子形成稳定配离子，降低难溶电解质组分离子浓度，从而使难溶电解质溶解。离子，降低难溶电解质组分离子浓度，从而使难溶电解质溶解。沉淀转化沉淀转化 借助某一个试剂作用，把一个难溶电解质转化为另一借助某一个试剂作用，把一个难溶电解质转化为另一个难溶电解质过程个难溶电解质过程类型相同难溶电解质，可由溶度积较大难溶电解质转化为溶度积较类型相同难溶电解质，可由溶度积较大难溶电解质转化为溶度积较小电解质，两种沉淀物溶度积相差越大，沉淀转化完全小电解质，两种沉淀物溶度积相差越大，沉淀转化完全第第50页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry3.4.4 沉淀反应应用沉淀反应应用1.制备难溶化合物制备难溶化合物2.除去溶液中杂质除去溶液中杂质例：粗盐提纯例：粗盐提纯 用用Na2CO3-NaOH-BaCl2方法除去粗食盐中方法除去粗食盐中可溶性杂质可溶性杂质Ca2+、Mg2+、SO42-3.离子判定离子判定4.离子分离离子分离第第51页页面向面向2121世纪教材世纪教材Inorganic Chemistry本节小结本节小结（重点）（重点）1、解离平衡、解离平衡2、一元弱酸、弱碱电离度、离子浓度计算、一元弱酸、弱碱电离度、离子浓度计算3、多元弱酸、弱碱电离度、离子浓度计算、多元弱酸、弱碱电离度、离子浓度计算4、缓冲溶液、缓冲溶液 pH 值计算值计算5、盐溶液、盐溶液pH 值计算值计算6、溶度积常数、溶度积常数7、溶度积规则及应用、溶度积规则及应用第第52页页