沉淀溶解平衡ppt课件

1.人的牙齿为什么会产生牙垢（牙石）？2.龋齿是如何产生的？尿结石的形成？取出的结石尿路结石凡是发生在人体肾脏、输尿管、膀胱、尿道部位的结石统称为尿结石。其中肾结石、输尿管结石被称为上尿路结石；膀胱结石，尿道结石称为下尿路结石。尿结石看起来很像石头，实际上是人体异常矿化的一种现，可被看成一种生物矿石。第四章难溶强电解质的沉淀溶解平衡（precipitation-dissolutionequilibriumofhard-dissolvedstrongelectrolyte）第四章难溶强电解质的沉淀溶解平衡 溶解度定义：在一定温度和压力下，固液达到平衡时的状态.这时饱和溶液里的物质浓度，常用S（mol/L）表示。第一节溶度积在一定温度下，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。从相平衡的角度理解溶解度更确切，溶解度表示溶解程度看图写出氯化银的平衡方程 沉淀溶解平衡一定温度下，当沉淀和溶解速率相等时，就达到平衡。此时所得溶液即为该温度下的饱和溶液，溶质的浓度即为饱和度。平衡时由于[AgCl(s)]是固体，浓度可视为常数，并入常数项，得Ksp=[Ag+][Cl-]Ksp：溶度积常数(solubilityproductconstant)，简称溶度积。ksp也反应了溶解的程度。对任一电解质AaBb，在一定温度下达到平衡时 溶度积 意义：在一定的温度下，难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,溶液中各离子浓度方次的乘积是一个常数。说明：和其它平衡常数一样，Ksp也只与反应本性和温度有关，与浓度无关。Ksp(AaBb)=[An+]a·[Bm-]b做时可以到书后附录去找 溶度积与溶解度的相互换算第二节溶度积与溶解度的关系AaBb(s)aAn++bBm-[aS][bS]Ksp(AaBb)=[aS]a·[bS]b=aabbSa+b既然两者都是反应溶解程度的标准，我们来看看两者关系对不同类型的分别推导AgCl在298.15K时的溶解度为1.91×10-3g·L-1,求其溶度积。所以：[Ag+]=[Cl-]=S=1.33×10-5(mol·L-1)Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=S2=(1.33×10-5)2=1.77×10-10解：已知AgCl的摩尔质量M(AgCl)为143.4g·mol-1，以mol·L-1表示的AgCl的溶解度S为:例4-1Ag2CrO4在298.15K时溶解度为6.54×10-5mol·L-1，计算其溶度积。2SS代入溶度积表达式得：解：Ag2CrO4的溶解度S＝6.54×10-5mol·L-1，根据其沉淀溶解平衡得：Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]＝(2S)2(S)＝4S3=4×(6.54×10-5)3=1.12×10-12例4-2Mg(OH)2在298.15K时的Ksp值为5.61×10-12，求该温度时Mg(OH)2的溶解度。Ksp(Mg(OH)2)=[Mg2+][OH-]2=S(2S)2=4S3解：设Mg(OH)2的溶解度为S，根据其沉淀溶解平衡可得：S2S代入溶度积表达式：由此可得：例4-3三种题型计算结果比较如下对于同类型的难溶电解质（即电离后生成相同数目的离子），溶解度愈大，溶度积也愈大，例如A2B型或AB2型的难溶电解质的溶解度溶度积的关系式相同。对于不同类型的难溶电解质，不能直接根据溶度积来比较溶解度的大小。经计算可知：结论：（1）相同类型Ksp大的S也大；(2)不同类型的比较要通过计算说明。减小减小S离子积IP(ionicproduct)：表示在任意条件下（包括不饱和溶液）离子浓度幂的乘积。Ksp表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂的乘积，仅是IP的一个特例。在任意条件下，对于某一溶液，IP和Ksp间的关系有以下三种可能：IP和Ksp的表达形式类似，但是其含义不同。第三节溶度积规则2.IP<Ksp表示溶液是不饱和溶液，无沉淀析出。若加入难溶电解质时，则会继续溶解。表示溶液处于过饱和状态，溶液会有沉淀析出。上述三点结论称为溶度积规则。它是难溶电解质沉淀溶解平衡移动规律的，也是判断沉淀产生和溶解的依据。3.IP>Ksp1.IP＝Ksp该溶液是饱和的，这时沉淀与溶解达到动态平衡，溶液中既无沉淀生成又无沉淀溶解。 IP<Ksp：不饱和溶液，沉淀溶解； IP=Ksp：沉淀溶解达平衡，为饱和溶液； IP>Ksp：过饱和溶液，沉淀析出。第四节多相平衡的移动根据溶度积规则若IP>Ksp就会有沉淀析出。 定量分析：溶液中残留离子浓度10－6（mol/L） 定性分析：溶液中残留离子浓度10－5（mol/L）一.沉淀的生成例4-4判断下列条件是否有沉淀生成(均忽略体积变化)：(1)将0.020mol·L-1CaCl2溶液10mL与等体积同浓度的Na2C2O4混合;(2)在1.0mol·L-1CaCl2溶液中通入CO2气体至饱和。(1)溶液等体积混合后，[Ca2+]=0.010mol·L-1[C2O42-]=0.010mol·L-1因此溶液中就有CaC2O4沉淀析出(2)饱和CO2水溶液[CO32-]=Ka2=4.68×10-11mol·L-1因此溶液中没有CaCO3沉淀析出判断是否有沉淀就看溶度积规则二.分级沉淀和沉淀的转化如果在溶液中有两种以上的离子可与同一试剂反应产生沉淀，首先析出的是离子积最先达到溶度积的化合物。这种按先后顺序沉淀的现象，称为分级沉淀(fractionalprecipitate)。利用分步沉淀可进行离子间的相互分离。1L溶液分级沉淀-----分步沉淀例4-5设溶液中Cl-、CrO42-离子浓度均为0.0010mol·L-1,若逐滴加入AgNO3溶液，试计算⑴哪一种离子先产生沉淀？⑵第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一种离子浓度已知Ksp(AgCl)=1.77×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12解：⑴[Ag+]AgCl=Ksp(AgCl)／[Cl-]=1.77×10-10／0.0010=1.8×10-7mol·L-1[Ag+]Ag2CrO4=(Ksp(Ag2CrO4)／[CrO42-])1/2=(1.12×10-12／0.001)1/2=3.3×10-5mol·L-1∴AgCl先沉淀。Ag2CrO4开始沉淀时溶液中的[Ag+]=3.3×10-5mol·L-1[Cl-]=Ksp(AgCl)／[Ag+]=1.77×10-10／3.3×10-5=5.4×10-6mol·L-1Ag2CrO4开始沉淀时，Cl-已沉淀完全例题4-6PbCrO4(s)（黄色）=Pb2+(aq)+CrO42–(aq)加入(NH4)2S溶液：Pb2+(aq)+S2–(aq)=PbS(s)（黑色）总反应：PbCrO4(s)+S2–(aq)=PbS(s)+CrO42–(aq)沉淀的转化类型一样的，Ksp差5个数量级，可以转化水垢举例三.同离子效应和盐效应（复习以前知识）例4-6分别计算Ag2CrO4(1)在0.10mol·L-1AgNO3溶液中的溶解度；(2)在0.10mol·L-1Na2CrO4溶液中的溶解度(已知Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12)。解：(1)在0.10mol·L-1AgNO3溶液中的溶解度：因为溶液中[Ag+]增大，产生同离子效应，达到平衡时，设Ag2CrO4的溶解度为SS=[CrO42-]=Ksp(Ag2CrO4)/[Ag+]2=(1.12×10-12/0.102)mol·L-1=1.12×10-10mol·L-1平衡时2S+0.10S≈0.10　(2)在0.10mol·L-1Na2CrO4溶液中的溶解度。在有CrO42-离子存在的溶液中，沉淀溶解达到平衡时,设Ag2CrO4的溶解度为S，则平衡时2S0.10+S≈0.10Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=(2S)2(0.10)=0.40S2=1.7×10-6mol·L-1计算表明，Ag2CrO4在AgNO3和Ag2CrO4溶液中的溶解度比在纯水中小的多。这种因为加入含有共同离子的电解质，使难溶电解质的溶解度降低的效应叫同离子效应(commonioneffect)。上述例题中要使溶液中Ag+完全沉淀，通常加入适当过量的沉淀剂(Na2CrO4)，利用同离子效应,可使Ag+沉淀得更加完全。但是，沉淀剂的用量不是愈多愈好,因为加入过多,反而会使溶解度增大。这种因加入不含与难溶电解质相同离子的易溶电解质，从而使难溶电解质的溶解度略微增大的效应称为盐效应(Salteffect)。例如AgCl沉淀可因与过量的Cl-离子发生以下反应而溶解同时,过量沉淀剂还因增大溶液的离子强度而使沉淀的溶解度增大。例如在BaSO4和AgCl的饱和溶液中，若加入一定量的强电解质KNO3时,这两种沉淀物的溶解度都比在纯水中的溶解度要大。例4-7 求25℃时，Ag2CrO4在0.010mol·L-1 K2CrO4溶液中的溶解度。解：能否用公式直接计算呢？？四.沉淀的溶解根据溶度积规则，要使处于平衡状态的难溶电解质向着溶解的方向转化，就必须降低该难溶电解质饱和溶液中某一离子的浓度，以使其IP<Ksp。减少离子浓度的有：1.生成难解离的物质使沉淀溶解（1）金属氢氧化物沉淀的溶解+2H++2Cl－2H2O2HCl平衡移动方向+2NH4++2Cl－2H2O2NH4Cl平衡移动方向（2）碳酸盐沉淀的溶解+H++Cl－HCO3-HCl平衡移动方向H+CO2+H2O（3）金属沉淀的溶解+H++Cl－HS-HCl平衡移动方向H+HS2PbSBi2S3CuSCdSSb2S3SnS2As2S3HgS金属硫化物（4）PbSO4沉淀的溶解+2Ac-+2NH4+Pb(Ac)22NH4Ac平衡移动方向（5）形成难解离的配离子+2NH3[Ag(NH3)2]+平衡移动方向2.利用氧化还原反应使沉淀的溶解HNO3金属硫化物的Ksp相差很大，其在酸中的溶解情况差异也很大。像ZnS、PbS、FeS等Ksp较大的金属硫化物都能溶于盐酸；而Ag2S、CuS等Ksp很小的金属硫化物就不能溶于盐酸，只能通过加入氧化剂，使某一离子S2-发生氧化还原反应，达到沉淀溶解的目的。总反应：为什么不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?反应生成水与二氧化碳，使反应向右进行Ba2+增多，引起人体中毒！而SO42-不与H+结合生成硫酸，胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2+浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐”。钡餐:BaSO4和Na2SO4。第五节多相离子平衡在医学中的应用由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，服下BaCO3后,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。Ca5（PO4）3OH-----羟基磷酸钙 吃糖为何会出现龋齿？沉淀溶解平衡理论 含氟牙膏的使用氟磷酸钙更能抵抗酸的侵蚀，使牙齿更坚固注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸从相平衡的角度理解溶解度更确切，溶解度表示溶解程度看图写出氯化银的平衡方程.ksp也反应了溶解的程度。.做题时可以到书后附录去找.既然两者都是反应溶解程度的标准，我们来看看两者关系对不同类型的分别推导.判断是否有沉淀就看溶度积规则.例题4-6.水垢举例.能否用公式直接计算呢？？.由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，服下BaCO3后,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。.