水化学 沉淀精.ppt
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1、水化学水化学 沉淀沉淀第1页,本讲稿共44页 5.2 沉淀溶解平衡与影响溶解度的因素沉淀溶解平衡与影响溶解度的因素一、沉淀溶解平衡一、沉淀溶解平衡 1、溶解度和固有溶解度、溶解度和固有溶解度 当当当当水水水水中中中中存存存存在在在在难难难难溶溶溶溶化化化化合合合合物物物物MAMA时时时时,则则则则MAMA将将将将有有有有部部部部分分分分溶溶溶溶解解解解,当其达到饱和状态时,即建立如下平衡关系:当其达到饱和状态时,即建立如下平衡关系:当其达到饱和状态时,即建立如下平衡关系:当其达到饱和状态时,即建立如下平衡关系:MAMA(固固固固)MA)MA(水)(水)(水)(水)MM+A+A-上上上上式式式式
2、表表表表明明明明,固固固固体体体体MAMA溶溶溶溶解解解解的的的的部部部部分分分分,以以以以MM+、A A-状状状状态态态态和和和和MAMA分子状态存在。分子状态存在。分子状态存在。分子状态存在。例例例例如如如如AgClAgCl在在在在水水水水溶溶溶溶液液液液中中中中除除除除了了了了存存存存在在在在着着着着AgAg+和和和和ClCl-以以以以外外外外,还还还还有有有有少少少少量量量量未未未未离离离离解解解解的的的的AgC1AgC1分分分分子子子子。MM+和和和和A A-之之之之间间间间也也也也可可可可能能能能由由由由于于于于静静静静电电电电引引引引力力力力的的的的作作作作用,互相缔合成为用,互
3、相缔合成为用,互相缔合成为用,互相缔合成为MM+A A-离子对状态而存在。离子对状态而存在。离子对状态而存在。离子对状态而存在。第2页,本讲稿共44页 根据根据MA(固固)MA(水)(水)平衡平衡 K1=aMA(水)(水)/aMA(固)(固)由于由于由于由于a aMAMA(固)(固)(固)(固)=1=1,且中性分子的活度系数近似为,且中性分子的活度系数近似为,且中性分子的活度系数近似为,且中性分子的活度系数近似为1 1,则则则则aMA(水)(水)=MA(水)(水)=K1=S0 S0 称为物质的称为物质的分子溶解度分子溶解度或或固有溶解度固有溶解度。当溶解达到平衡时,则当溶解达到平衡时,则MA的
4、溶解度的溶解度S等于:等于:SS0+M+S0+A-第3页,本讲稿共44页 各各各各种种种种难难难难溶溶溶溶化化化化合合合合物物物物的的的的固固固固有有有有溶溶溶溶解解解解度度度度(S(S0 0)相相相相差差差差很很很很大大大大。例例例例如如如如HgC1HgC12 2在在在在室室室室温温温温下下下下的的的的固固固固有有有有溶溶溶溶解解解解度度度度约约约约为为为为0.25mol/L0.25mol/L;AgClAgCl的的的的固固固固有有有有溶解度在溶解度在溶解度在溶解度在1.0101.010-7-76.2106.210-7-7mol/Lmol/L之间。之间。之间。之间。当当当当难难难难溶溶溶溶化化
5、化化合合合合物物物物的的的的固固固固有有有有溶溶溶溶解解解解度度度度较较较较大大大大时时时时(即即即即MAMA(水水水水)的的的的离离离离解解解解度度度度较小较小较小较小),在计算溶解度时必须加以,在计算溶解度时必须加以,在计算溶解度时必须加以,在计算溶解度时必须加以考虑考虑考虑考虑。由由由由于于于于许许许许多多多多沉沉沉沉淀淀淀淀的的的的固固固固有有有有溶溶溶溶解解解解度度度度比比比比较较较较小小小小,所所所所以以以以计计计计算算算算溶溶溶溶解解解解度度度度时时时时,一一一一般般般般可可可可以以以以忽忽忽忽略略略略固固固固有有有有溶溶溶溶解解解解度度度度的的的的影影影影响响响响,所所所所以以
6、以以,S=S=MM+=A=A-。第4页,本讲稿共44页2、活度积与溶度积、活度积与溶度积 根据根据根据根据MAMA(水)(水)(水)(水)MM+A+A-平衡,得:平衡,得:平衡,得:平衡,得:aM+aA-/aMA(水)(水)=K2 即即 aM+aA-=K2S0=K0SPK0SP称为活度积常数,简称称为活度积常数,简称称为活度积常数,简称称为活度积常数,简称活度积活度积活度积活度积。aM+aA-=M+M+A-A-=K0SP M+A-=K0SP/M+A-=Ksp K KSPSP称称称称为为为为溶溶溶溶度度度度积积积积常常常常数数数数,简简简简称称称称溶溶溶溶度度度度积积积积。它它它它的的的的大大大
7、大小小小小随随随随着着着着溶溶溶溶液液液液中中中中离离离离于于于于强强强强度度度度而而而而变变变变化化化化。如如如如果果果果溶溶溶溶液液液液中中中中电电电电解解解解质质质质的的的的浓浓浓浓度度度度增增增增大大大大,则则则则离离离离子子子子强强强强度度度度增增增增大大大大,活活活活度度度度系系系系数数数数减减减减小小小小,于于于于是是是是溶溶溶溶度度度度积积积积便便便便增增增增大大大大,因因因因而而而而沉沉沉沉淀的溶解度也会增大。沉淀的溶解度等于:淀的溶解度也会增大。沉淀的溶解度等于:淀的溶解度也会增大。沉淀的溶解度等于:淀的溶解度也会增大。沉淀的溶解度等于:S=MS=M+=A=A-=(K=(K
8、apap/M+M+A-A-)1/21/2=K=Kspsp1/21/2第5页,本讲稿共44页3、溶解度与溶度积、溶解度与溶度积 对于对于对于对于MMmmA An n类型的沉淀,类型的沉淀,类型的沉淀,类型的沉淀,S S与与与与K KSPSP的定量关系式的定量关系式的定量关系式的定量关系式:第6页,本讲稿共44页4、溶度积和条件溶度积、溶度积和条件溶度积 上上上上述述述述公公公公式式式式只只只只有有有有在在在在构构构构晶晶晶晶离离离离子子子子无无无无任任任任何何何何副副副副反反反反应应应应时时时时才才才才适适适适用用用用。当当当当伴伴伴伴随随随随副副副副反反反反应应应应发发发发生生生生时时时时,构
9、构构构晶晶晶晶离离离离子子子子可可可可能能能能以以以以多多多多种种种种型型型型体体体体存存存存在在在在,假设其各型体的总浓度分别为,假设其各型体的总浓度分别为,假设其各型体的总浓度分别为,假设其各型体的总浓度分别为MM 及及及及AA ,则有:,则有:,则有:,则有:K KSPSP=MA=M=MA=M/MMAA/A A K KSPSP=M=M AA=K=KSPSP MM A A K KSPSP 称为条件溶度积称为条件溶度积称为条件溶度积称为条件溶度积。因为因为因为因为 MM 、A A均大于均大于均大于均大于1 1,故,故,故,故 K KSPSP K KSPSP S=M S=M=A=A=K=KSP
10、SP 1/21/2S S理论理论理论理论 S S理论理论理论理论 =M=A=K=M=A=KSPSP1/21/2不考虑副反应时:不考虑副反应时:不考虑副反应时:不考虑副反应时:S=M=A=KS=M=A=KSPSP1/21/2第7页,本讲稿共44页二、影响沉淀溶解度的因素二、影响沉淀溶解度的因素 影影影影响响响响沉沉沉沉淀淀淀淀溶溶溶溶解解解解度度度度的的的的因因因因素素素素有有有有同同同同离离离离子子子子效效效效应应应应、盐盐盐盐效效效效应应应应、酸酸酸酸效效效效应应应应和和和和络络络络合合合合效效效效应应应应,另另另另外外外外,温温温温度度度度、介介介介质质质质、晶晶晶晶体体体体颗颗颗颗粒粒粒
11、粒的的的的大大大大小小小小等等等等对对对对溶解度也有影响。现分别进行讨论。溶解度也有影响。现分别进行讨论。溶解度也有影响。现分别进行讨论。溶解度也有影响。现分别进行讨论。1、同离子效应、同离子效应 当当当当沉沉沉沉淀淀淀淀反反反反应应应应达达达达到到到到平平平平衡衡衡衡时时时时,如如如如果果果果向向向向溶溶溶溶液液液液中中中中加加加加入入入入构构构构晶晶晶晶离离离离子子子子(组成沉淀的离子)而使沉淀的(组成沉淀的离子)而使沉淀的(组成沉淀的离子)而使沉淀的(组成沉淀的离子)而使沉淀的溶解度减小溶解度减小溶解度减小溶解度减小的现象称之。的现象称之。的现象称之。的现象称之。利利利利用用用用同同同同
12、离离离离子子子子效效效效应应应应可可可可在在在在生生生生成成成成沉沉沉沉淀淀淀淀时时时时,加加加加入入入入过过过过量量量量的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂,使沉淀生成完全,减少沉淀的溶解损失。使沉淀生成完全,减少沉淀的溶解损失。使沉淀生成完全,减少沉淀的溶解损失。使沉淀生成完全,减少沉淀的溶解损失。一一一一般般般般沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂过过过过量量量量5050 100100,但但但但如如如如果果果果沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂不不不不易易易易挥挥挥挥发,则过量发,则过量发,则过量发,则过量20302030就可以了,否则将引起其它效应。就可以了,否则将引起其它效应。就可以了,否则将引起其它效应。就
13、可以了,否则将引起其它效应。第8页,本讲稿共44页例例例例如如如如:以以以以BaSOBaSO4 4重重重重量量量量法法法法测测测测定定定定BaBa2+2+时时时时,如如如如果果果果加加加加入入入入等等等等物物物物质质质质的的的的量量量量的沉淀剂的沉淀剂的沉淀剂的沉淀剂SOSO4 42-2-,则,则,则,则BaSOBaSO4 4的溶解度为:的溶解度为:的溶解度为:的溶解度为:S=BaS=Ba2+2+=SO=SO4 42-2-=K=Kspsp1/21/2=1.010=1.010-5-5(molL(molL-1-1)则,在则,在则,在则,在200mL200mL溶液中溶液中溶液中溶液中BaSOBaSO
14、4 4的溶解损失量为:的溶解损失量为:的溶解损失量为:的溶解损失量为:1.0101.010-5-5molLmolL-1-1200mL233.4gmol200mL233.4gmol 1 1=0.5mg0.5mg 此此此此值值值值已已已已超超超超过过过过了了了了重重重重量量量量分分分分析析析析法法法法对对对对沉沉沉沉淀淀淀淀溶溶溶溶解解解解损损损损失失失失量量量量的的的的许许许许可可可可。但但但但是是是是,如如如如果果果果加加加加入入入入过过过过量量量量的的的的HH2 2SOSO4 4,使使使使沉沉沉沉淀淀淀淀后后后后溶溶溶溶液液液液中中中中的的的的SOSO4 42-2-=0.010molL=0.
15、010molL-1-1,则溶解度为:,则溶解度为:,则溶解度为:,则溶解度为:S=BaS=Ba2+2+=K=Kspsp/SO/SO4 42-2-=1.110=1.110-8-8(molL(molL-1-1)责,在责,在责,在责,在200mL200mL溶液中溶液中溶液中溶液中BaSOBaSO4 4的溶解的的溶解的的溶解的的溶解的损失量损失量损失量损失量为:为:为:为:1.1101.110-8-8molLmolL-1-1200mL233.4gmol200mL233.4gmol 1 1=510510-4-4mgmg 显然可以认为此时沉淀已经完全。显然可以认为此时沉淀已经完全。显然可以认为此时沉淀已经
16、完全。显然可以认为此时沉淀已经完全。第9页,本讲稿共44页 2、盐效应、盐效应 在在在在微微微微溶溶溶溶化化化化合合合合物物物物的的的的饱饱饱饱和和和和溶溶溶溶液液液液中中中中,加加加加入入入入其其其其它它它它易易易易溶溶溶溶强强强强电电电电解解解解质质质质而使沉淀而使沉淀而使沉淀而使沉淀溶解度增大溶解度增大溶解度增大溶解度增大的现象,称之。的现象,称之。的现象,称之。的现象,称之。如如如如前前前前所所所所述述述述,过过过过量量量量太太太太多多多多的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂,除除除除了了了了同同同同离离离离子子子子效效效效应应应应外外外外,还还还还会产生不利于沉淀完全的其他效应,盐效应就
17、是其中之一。会产生不利于沉淀完全的其他效应,盐效应就是其中之一。会产生不利于沉淀完全的其他效应,盐效应就是其中之一。会产生不利于沉淀完全的其他效应,盐效应就是其中之一。产产产产生生生生盐盐盐盐效效效效应应应应的的的的原原原原因因因因是是是是:当当当当强强强强电电电电解解解解质质质质的的的的浓浓浓浓度度度度增增增增大大大大时时时时,则则则则离离离离子子子子强强强强度度度度增增增增大大大大,由由由由于于于于离离离离子子子子强强强强度度度度增增增增大大大大,而而而而使使使使活活活活度度度度系系系系数数数数减减减减小小小小,在在在在一一一一定定定定温温温温度度度度下下下下K0SP是是是是一一一一个个个
18、个常常常常数数数数,当当当当活活活活度度度度系系系系数数数数减减减减小小小小,则则则则沉沉沉沉淀淀淀淀的的的的溶溶溶溶解解解解度度度度增增增增大大大大。显显显显然然然然,造造造造成成成成沉沉沉沉淀淀淀淀溶溶溶溶解解解解度度度度增增增增大大大大的的的的基本原因是由于基本原因是由于基本原因是由于基本原因是由于强电解质盐类的存在。强电解质盐类的存在。强电解质盐类的存在。强电解质盐类的存在。如如如如果果果果在在在在溶溶溶溶液液液液中中中中存存存存在在在在着着着着非非非非共共共共同同同同离离离离子子子子的的的的其其其其他他他他盐盐盐盐类类类类,盐盐盐盐效应的影响必定更为显著。效应的影响必定更为显著。效应
19、的影响必定更为显著。效应的影响必定更为显著。第10页,本讲稿共44页例例例例5-15-1:计计计计算算算算BaSOBaSO4 4在在在在0.010 0.010 molLmolL-1-1 NaNONaNO3 3溶溶溶溶液液液液中中中中的的的的溶溶溶溶解度比在纯水中增大多少?解度比在纯水中增大多少?解度比在纯水中增大多少?解度比在纯水中增大多少?已知已知已知已知:K:Ksp(BaSO4)sp(BaSO4)=1.110=1.110-10-10。解解解解:设设设设BaSOBaSO4 4在纯水中的溶解度为在纯水中的溶解度为在纯水中的溶解度为在纯水中的溶解度为S S1 1,则:,则:,则:,则:S S1
20、1=K=Ksp(BaSO4sp(BaSO4)1/21/2=1.010=1.010-5-5(molL(molL-1-1)设设设设BaSOBaSO4 4在在在在0.010molL0.010molL-1-1NaNONaNO3 3溶溶溶溶液液液液中中中中的的的的溶溶溶溶解解解解度度度度为为为为S S2 2,离子强度为:,离子强度为:,离子强度为:,离子强度为:I=0.5cI=0.5ci iZ Z2 2i i=0.5(c=0.5(cNa+Na+Z Z2 2Na+Na+c+cNO3-NO3-Z Z2 2NO3-NO3-)=0.010 molL =0.010 molL-1-1 根据根据根据根据德拜德拜德拜德
21、拜-休克尔休克尔休克尔休克尔极限公式极限公式极限公式极限公式 lg=-0.50Zlg=-0.50Z2 2I I0.50.5 计算得:计算得:计算得:计算得:Ba2+Ba2+=SO42-SO42-=0.63=0.63 第11页,本讲稿共44页 BaSOBaSO4 4在在在在0.010molL0.010molL-1-1NaNONaNO3 3溶液中的溶解度为:溶液中的溶解度为:溶液中的溶解度为:溶液中的溶解度为:S S2 2=(K=(Ksp(BaSO4)sp(BaSO4)/Ba2+Ba2+SO42-SO42-)1/21/2=1.6610=1.6610-5-5(mol/L)(mol/L)在纯水中的溶解
22、度相比较:在纯水中的溶解度相比较:在纯水中的溶解度相比较:在纯水中的溶解度相比较:S S2 2-S-S1 1/S/S1 1100%=66%100%=66%计计计计 算算算算 表表表表 明明明明,当当当当 溶溶溶溶 液液液液 中中中中NaNONaNO3 3的的的的 浓浓浓浓 度度度度 由由由由0 0增增增增 加加加加 至至至至0.010molL0.010molL-1-1时,时,时,时,BaSOBaSO4 4的溶解度增大了的溶解度增大了的溶解度增大了的溶解度增大了66%66%。第12页,本讲稿共44页3、酸效应、酸效应 溶溶液液的的酸酸度度给给沉沉淀淀溶溶解解度度带带来来的的影影响响,称称为为酸酸
23、效效应。应。当当酸酸度度增增大大(PH减减小小)时时,组组成成沉沉淀淀的的阴阴离离子子与与H+结结合合,降降低低了了阴阴离离子子的的浓浓度度,使使沉沉淀淀的的溶解度增大溶解度增大。酸效应对强酸盐沉淀影响较小,可忽略不酸效应对强酸盐沉淀影响较小,可忽略不计计,但但酸酸效效应应对对弱弱酸酸盐盐沉沉淀淀、多多元元酸酸盐盐沉沉淀淀、微微溶溶酸酸沉沉淀淀以以及及许许多多与与有有机机沉沉淀淀剂剂形形成成的的沉沉淀淀的影响显著,应考虑其影响。的影响显著,应考虑其影响。第13页,本讲稿共44页4、络合效应、络合效应 由由由由于于于于沉沉沉沉淀淀淀淀的的的的构构构构晶晶晶晶离离离离子子子子参参参参与与与与了了了
24、了络络络络合合合合反反反反应应应应而而而而使使使使沉沉沉沉淀淀淀淀的的的的溶溶溶溶解解解解度度度度增大增大增大增大的现象,称为络合效应。的现象,称为络合效应。的现象,称为络合效应。的现象,称为络合效应。例:例:例:例:AgCl AgAgCl Ag+Cl+Cl-2NH 2NH3 3 Ag(NH Ag(NH3 3)2 2+NHNH3 3的存在,使平衡向右移动,的存在,使平衡向右移动,的存在,使平衡向右移动,的存在,使平衡向右移动,AgCl AgCl 溶解度增大。溶解度增大。溶解度增大。溶解度增大。例例例例5-3 5-3 计计计计算算算算AgBrAgBr在在在在0.10molL0.10molL-1-
25、1NHNH3 3溶溶溶溶液液液液的的的的溶溶溶溶解解解解度度度度为为为为纯纯纯纯水水水水中中中中的的的的多多多多 少少少少 倍倍倍倍?已已已已 知知知知K Ksp(AgBr)sp(AgBr)=5.010=5.010-13-13,Ag(NHAg(NH3 3)2 2+的的的的 1 1=10=103.323.32 2 2=10=107.237.23。第14页,本讲稿共44页解解解解 :(1 1)在纯水中)在纯水中)在纯水中)在纯水中 S S1 1=K=Kspsp1/21/2=7.110=7.110-7-7(molL(molL-1-1)(2 2)在)在)在)在0.10molL0.10molL-1-1N
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