高考化学专题复习 第五章 沉淀反应教案.docx

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高考化学专题复习第五章沉淀反应教案

第五章沉淀反应

一、教学基本要求

1、沉淀溶解平衡

掌握溶度积常数与溶解度的相互换算。

2、溶度积规则及应用

掌握用溶度积规则判断溶液中沉淀的产生和溶解；掌握同离子效应的计算，了解盐效应；掌握计算难溶氢氧化物、硫化物开始沉淀、沉淀完全时c（OH—）、pH值；熟悉沉淀溶解的方法；掌握通过计算判断分步沉淀的顺序及第二种离子开始沉淀时，第一种离子是否沉淀完全；掌握沉淀转化反应的平衡常数的计算。

二、学时分配:

讲授内容

学时数（4.0）

1．沉淀溶解平衡

1.0

2．溶度积规则及应用

3.0

三、教学内容

§5.1沉淀溶解平衡

§5.1.1溶度积常数

将溶解度大于0.1g/100gH2O的物质称为易溶电解质,将溶解度在0.010.1g/100gH2O的物质称为微溶电解质,将溶解度小于0.01g/100gH2O的物质称为难溶电解质。

BaSO4（s）在饱和溶液中存在下列平衡:

BaSO4（s）Ba2+（aq）+SO42-（aq）；

则:

Kspo=Ba2+SO42-其中，cθ=1.0mol/dm3,不写入表达式中。

Kosp称为溶度积常数---即温度一定时,难溶电解质溶在水溶液中的部分,全部离解为离子时,离子的浓度的乘积是一常数,简称溶度积。

推广到一般式,如一反应为:

AmBn（s）mAn+（aq）+nBm–（aq）

则:

Kosp（AmBn）=

即:

指定反应式中的离子,以离子的化学计量系数为指数的幂的相对浓度的乘积是一常数。

●Kosp同样是温度的函数,但Kosp受温度影响不大,当温度变化不大时,可采用常温下的资料。

●溶度积的大小反映了难溶电解质溶解能力的大小。

对于同种类型基本不水解难溶强电解质，溶度积越大，溶解度也越大；对于不同类型难溶电解质，就不能用Kosp大小来比较溶解能力的大小，必须把溶度积换算成溶解度。

例如：

KospS（mol/dm3）

ABAgCl

AgBr

A2BAg2CrO4

§5.1.2溶度积常数和溶解度的相互换算

难溶化合物的溶解度S和Kosp都是表示难溶化合物溶解能力大小的物理量,因此它们之间存在着相互依赖的关系,是可以进行换算的,可以从S求Kosp也可以从Kosp求S。

换算时应注意:

●S浓度单位必须应用mol/L,以使与Kosp中离子浓度单位一致,否则应将其它单位形式换算成所要求的mol/L单位。

●由于难溶化合物溶液的浓度很稀,即S很小,换算时可以近似认为其溶液的密度和纯水一样为1g/cm3,这样100g溶液的体积就是100mL。

思考题：

1．298.1K时,BaSO4的溶解度为2.4210-4g/100gH2O,求此温度下的Kosp（BaSO4）?

2．已知PbI2的溶解度为0.6g/L，求PbI2的Kosp。

3．已知298.1K时,Ag2CrO4的溶度积是1.110-12，问Ag2CrO4的溶解度是多少？

（g/L）

结论：

（1）AB型化合物如:

AB（s）A++B-S（AB）=

（2）AB2型或A2B型如:

AB2A2++2B-S（AB2）=

（3）以上换算适合于基本不水解的难溶强电解质，对于难溶弱电解质不适合上述的换算关系。

但对于难溶的Mg（OH）2、Fe（OH）3等由于溶解度很小，溶解的部分可以近似地认为完全电离，因此可以使用。

§5.2溶度积规则及其应用

§5.2.1溶度积规则

将化学平衡移动原理应用到难溶电解质的多相离子平衡体系，

据化学等温式:

应用于沉淀---溶解平衡,如反应:

AmBn（s）mAn+（aq）+nBm-（aq）

反应正向进行沉淀溶解,平衡右移

ΔG=RTln（Q/Ko）=0反应处于平衡态Q=Kosp平衡态,饱和溶液平衡

反应逆向进行生成沉淀平衡左移

以上关系称为溶度积规则，利用此规律我们可控制离子浓度，使之产生沉淀或使沉淀溶解。

§5.2.2同离子效应和盐效应

1．同离子效应

难溶电解质的溶液中,加入含有相同离子的强电解质时,使难溶电解质的溶解度降低的效应,称为同离子效应。

同离子效应盐效应。

2．盐效应

思考题:

根据Mg（OH）2的溶度积Kspθ=1.8×10-11,计算：

（1）Mg（OH）2在纯水中的溶解度（mol/L）.

（2）Mg（OH）2饱和溶液中c（Mg2+）、c（OH-）为多少。

（3）Mg（OH）2在0.01mol/LNaOH溶液中的溶解度。

（4）在0.01mol/LMgCl2中的溶解度。

●在无机化学上只要离子残余浓度小于10-5mol/L,在分析化学上离子的残余浓度小于10-6mol/L,可认为该离子已沉淀完全了。

●加入过量的沉淀剂可以使沉淀完全,但不是越多越好,一般过量20%-50%即可。

为存在同离子效应的同时,也存在盐效应。

●例如：

纯水0.1mol/LKNO3

BaSO4溶解度（mol/L）1.1×10-52.3×10-5

更重要的是有些离子和沉淀剂发生配合反应,如:

Ag++Cl-AgCl

AgCl+Cl-（过量）AgCl2-沉淀溶解

§5.2.3酸度与沉淀反应

在沉淀反应中,特别是氢氧化物及一些难溶的弱酸盐,它们沉淀的完全与否,与溶液酸度的大小有直接的关系。

1．酸度与难溶金属氢氧化物

在难溶氢氧化物的多相离子平衡中

M（OH）n（s）Mn++nOH-

∵Kosp（M（OH）n）=Mn+]•OH-]n

∴OH-]=

若溶液的起始浓度Mn+]=1.0mol/L时,则M（OH）n开始沉淀的c（OH-）最低浓度为：

OH-]=

此时,OH-]与Kosp{M（OH）n}成正比，即Kosp越小,则需要OH-]越小,溶液的pH值越低；同样即Kosp越大,则需要OH-]越大,溶液的pH值越高；当沉淀完全时Mn+]小于10-5mol/L,此时：

OH-]=

思考题：

若某溶液含Fe3+,浓度为0.1mol/L和Ni2+,浓度为1mol/L。

问控制PH值为多少时，方可出去Fe3+杂质，而又使Ni2+不沉淀？

Kosp{Fe（OH）3}=4.010-38Kosp{Ni（OH）2}=2.010-15

2．酸度与难溶金属硫化物（考试不要求）

MS在沉淀溶解的过程中存在着两个平衡：

MS（s）M2++S2-…（a）

H2S2H++S2-…（b）

（a）式-（b）式得到MS（s）+2H+H2S+M2+

其平衡表达式为:

∴

又因为，Koa1（H2S）Koa2（H2S）H2S]=1.410-21∴

当沈沉淀完全时,则M2+]10-5mol/L∴

又因为:

H2S2H++S2-

H+]2S2-]=Koa1（H2S）Koa2（H2S）H2S]∴H+]2∝1/S2-]，溶液中H+和S2-是竞争反应。

例:

298.15K时,某溶液中Zn2+]=0.010mol/L,如果不断将H2S气体通入溶液中,使H2S始终处于饱和状态,并有ZnS沉淀不断生成,求开始沉淀时的pH值和沉淀完全时的pH值。

（防止ZnS开始沉淀所需pH值）

查表:

Kosp（ZnS）=2.510-22,Koa1（H2S）=1.110-7

Koa2（H2S）=1.310-13

§5.2.4使沉淀溶解的方法

据溶度剂规则,沉淀溶解的必要条件是QcKosp,只要创造这一条件都能使沈淀溶解平衡向溶解的方向移动。

1.酸碱溶解法（生成弱酸、弱碱或水）

●利用酸、碱或某些盐与难溶电解质的组分离子生成弱电解质（弱酸、弱碱或水）,以溶解某些弱酸盐、弱碱盐、氢氧化物等难溶电解质的方法,称为酸碱溶解法,是沉淀生成的逆反应

如:

CaCO3的溶解反应:

CaCO3（s）+2H+Ca2++H2CO3

CO2+H2O

●一般情况下:

Ko10-6不易溶解,Ko106可溶解完全,当10-6Ko106时,可调整溶液酸度使沉淀溶解；Ko值小时,溶液的酸度要大一些；Ko值大时,溶液的酸度要小一些。

例:

298.15K时,溶解0.1mol的CuS（s）和MnS（s）,各需要1升浓度为多大的盐酸?

2．氧化还原溶解法

●对于不能溶解于酸的一些难溶化合物,可以借助氧化还原的方法来溶解,其原理是通过氧化剂和难溶化合物中的离子发生氧化还原反应,使其在溶液中的离子浓度降低,则平衡向溶解的方向移动,即使QcKosp则沉淀溶解。

如：

CuS（s）+HNO3S+NO↑+Cu2++H2O

CuS（s）Cu2++S2-

+

HNO3S+NO↑+H2O

S2-浓度降低,从而使QcKosp平衡向右移动,使CuS沉淀溶解。

3．配位溶解

有些难溶化合物的Kosp非常小,用氧化的方法仍不能使其溶解,则可以采用加入配合剂的方法,使配合剂和难溶化合物的组分形成稳定的配合物,来降低难溶化合物在溶液中离子的浓度,从而使平衡向右移动,沉淀溶解。

例:

HgS的Kosp极小,只能在王水中的溶解,

3HgS+2NO3-+12Cl-+8H+

3HgCl42-+3S↓+2NO↑+4H2O

§5.2.4分步沉淀和沉淀转化

1．分步沉淀

如在体系中同时含有多种离子,这些离子可能与加入的沉淀剂均有沉淀反应,但由于各自的溶解度不同,所以沉淀时所需沉淀剂的量也不同,利用这一差别,可通过逐滴加入沉淀剂,控制加入沉淀剂的浓度,让其分别沉淀,溶解度小的先沉淀,溶解度大的后沉淀,这种现象称为分步沉淀。

●在混合离子溶液中加入沉淀剂时，根据溶度积规则计算每种离子开始沉淀所需沉淀剂的浓度，然后根据所需沉淀剂的浓度的大小判断沉淀的顺序。

若所需沉淀剂的浓度越小，就先达到溶度积，先沉淀。

●分步沉淀的顺序不仅和难溶物的溶解度有关,还和溶液中的离子浓度有关,当两种离子的浓度相差很大时,则可能改变离子沉淀的顺序。

例:

在海水中c（Cl-）≈10-5mol/L,c（I-）≈2.210-13

mol/L,此时加入AgNO3试剂问那一种离子先沉淀?

Kosp（AgCl）=1.810-10,Kosp（AgI）=8.310-17

据溶度积规则：

c（Ag+）Cl-=1.810-10/10-5=1.810-5mol/L

c（Ag+）I-=8.310-17/10-13=8.310-4mol/L,

c（Ag+）Cl-c（Ag+）I-∴此时AgI首先沉淀.

●一般情况下,同一类型的难溶电解质溶度积常数相差越大,越易分离,即Kosp（A）Kosp（B）,或

Kosp（A）/Kosp（B）≧106；不同类型的难溶电解质的溶解度相差越大,越易分离,分离效果越好。

掌握了分步沉淀的规律,可视具体情况,控制适当的条件,就可以达到分离或提纯的目的。

2．沉淀的转化

将一种难溶化合物转化为另一种难溶化合物,这种过程称为沉淀的转化。

如锅炉中的水垢,其中含有CaSO4,可以用Na2CO3溶液处理,使CaSO4转化为疏松的且易溶于酸的CaCO3,才能把锅垢清除掉,其反应式为:

CaSO4（s）+CO32-CaCO3（s）+SO42-

△rGθm=-RTlnKθ=-20kJ/mol＜0可见CaSO4转化为CaCO3是很容易进行的。

例:

298.15K时,在1升Na2CO3溶液中转化0.01mol的CaSO4（s）,问Na2CO3的最初浓度应为多少?

又例:

298.15K时,在1升Na2CO3溶液中转化0.01mol的BaSO4（