沉淀溶解平衡的计算与应用(精选)
- 格式:ppt
- 大小:747.50 KB
- 文档页数:15
沉淀溶解平衡及常数的应用沉淀溶解平衡及常数是化学中一种非常重要的概念,它在溶解反应、溶液中溶质的浓度以及沉淀的生成与溶解等方面有着广泛的应用。
下面我将详细介绍沉淀溶解平衡及常数的基本概念和应用。
沉淀溶解平衡描述的是一种溶解度平衡,即在溶液中存在着一种物质的溶解和沉淀的动态平衡。
在溶液中,当溶质的溶解速度等于沉淀速度时,就达到了溶解平衡。
溶解平衡常常涉及到溶解性产物的生成和溶解,并且可以用沉淀溶解常数来表示。
沉淀溶解常数(Ksp)是描述沉淀物溶解程度和溶液中离子浓度的一个指标。
对于溶解度为x的化学物质MnXm可溶解与其溶解反应的晶体溶液,其离解反应可以用化学方程式表示为:MnXm(s) nM^m+(aq) + mX^n-(aq)其中,M^m+是金属离子,X^n-是非金属离子,n和m分别是它们在溶液中的摩尔数。
当晶体溶解时,Ksp可通过以下公式计算:Ksp = [M^m+]^n [X^n-]^m其中,[M^m+]和[X^n-]分别表示溶质MnXm的离子浓度,n和m分别对应离子的个数。
Ksp值是一个常数,它与温度有关,可以用于预测溶液中沉淀物的生成和溶解情况。
沉淀溶解平衡及常数的应用非常广泛。
一方面,它可以帮助我们预测和控制沉淀物的生成。
通过计算沉淀溶解常数,我们可以得知溶液中沉淀物的生成趋势。
当已知反应物的浓度时,Ksp值可以帮助我们判断溶液中是否会生成沉淀物。
当Ksp大于溶液中反应物的离子积时,会生成沉淀物;当Ksp小于离子积时,溶液中的沉淀物会溶解。
这个原理可以应用于实际养殖、环境治理等领域,帮助我们控制溶液中的沉淀物生成和去除。
另一方面,沉淀溶解平衡及常数还可以用于定量分析和标准溶液的制备。
通过测定沉淀物和溶液中的离子浓度,配合沉淀溶解常数的计算,可以推断溶液中化学物质的浓度。
这种方法被广泛应用于化学定量分析中,例如重金属离子的测定、药物中活性成分的含量分析等。
此外,沉淀溶解平衡及常数还可以用于探究溶解反应的速率和影响因素。
沉淀溶解平衡的应用及计算一、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的生成(用离子方程式表示下列过程)(1)用氨水除NH4Cl中的FeCl3(2)用Na2S沉淀Cu2+(3)用H2S沉淀Hg2+2.沉淀的溶解CaCO3溶于醋酸(离子方程式表示)Al(OH)3既溶于盐酸又溶于NaOH的离子方程式;3.沉淀的转化①在处理工业废水的过程中,常用FeS除去Hg2+(用离子方程式表示)②锅炉除垢将硫酸钙转化为碳酸钙(用离子方程式表示):一般地:溶解度转化为溶解度,沉淀的溶解度差别越越容易转化。
[规律总结]对于同类型的纯化合物如AgCl、AgBr、AgI ,Ksp表示式相似,Ksp ,难溶电解质的溶解度就,但对于不同类型的纯化合物如AgCl和Ag2CrO4就不能直接从Ksp比较它们的溶解度大小。
【巩固练习】1、下列叙述正确的是( )A.由于AgCl水溶液导电性很弱,所以它是弱电解质B.难溶电解质离子浓度的乘积就是该物质的溶度积常数C.溶度积常数大者,溶解度也大D.用水稀释含有AgCl固体的溶液时,AgCl的溶度积常数不变。
2、下列说法正确的是( )A.硫酸钡放入水中不导电,则硫酸钡是非电解质B.物质溶于水达到饱和时,溶解过程就停止了C.绝对不溶解的物质是不存在的D.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为零3、牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存(PO4)3OH (s) 5Ca2+ + 3PO43- + OH-进食后,细菌和在下列平衡:Ca酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是_______________________ _ _已知:Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小、质地更坚固,用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因:___二、沉淀溶解平衡相关计算1. 、利用Ksp判断沉淀的溶解与生成【例1】将等体积的4×10-3mol/L的AgNO3溶液和4×10-3mol/L的K2CrO4溶液混合,是否析出Ag2CrO4沉淀?(Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12)[拓展]1、在10mL1.0×10-3mol/L的MgSO4溶液中,加入10mL0.04mol/L的NaOH溶液,是否有沉淀析出?若有沉淀析出,Mg2+是否沉淀完全?[使c(Mg2+)≤ 10-5mol·L-1算沉淀完全] Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3·L-32、在100mL溶液中含有0.001mol的NaCl和0.001mol的K2CrO4,逐滴加入AgNO3溶液时,设溶液的体积不变,通过计算说明谁先沉淀?Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2·L-2;Ksp (Ag2CrO4)= 1.1×10-12 mol3·L-32、利用溶度积计算某种离子的浓度【例2】25℃时,Ksp (PbI2)= 7.1×10-9mol3·L-3求PbI2的饱和溶液中的[Pb2+]和[I-].[练2]:25℃时,Ksp (AgBr)= 5.0×10-10 mol2·L-2求AgBr的饱和溶液中的[Ag+]和[Br-].3计算除杂质所需pH范围【例3:】在1mol·L-1CuSO4溶液中含有少量的Fe3+杂质,pH值控制在什么范围才能除去Fe3+? [即使c(Fe3+) ≤ 10-5mol·L-1,Fe(OH)3的Ksp = 2.6×10-39,Cu(OH)2的Ksp= 5.6×10-20][练习3] Fe3+、Mg2+的浓度都为0.1 mol·L-1,可利用难溶氢氧化物将它们分离,试问,溶液的PH值应控制在什么范围?谁先沉淀?(提示:当溶液中离子浓度小于10-5 mol·L-1时可视为沉淀完全) 已知: Ksp (Fe(OH) 3)=1.1×10-36;Ksp(Mg(OH)2)= 5.3×10-。
沉淀溶解平衡的计算与应用沉淀溶解平衡是指在溶液中存在固体物质与其对应的离子之间处于动态平衡的过程。
在这个平衡过程中,溶质从溶解态转变为沉淀态并重新溶解,直到达到溶液中固体和溶质之间的动态平衡。
了解和研究这个平衡及其计算和应用对于理解和控制溶液中沉淀反应的产生具有重要意义。
在沉淀溶解平衡的计算中,我们需要考虑溶解度积(solubility product)的概念。
溶解度积是指在给定温度下,平衡溶液中完全溶解沉淀物质所需要达到的离子浓度的积。
沉淀溶解平衡的表达式可以写作如下形式:M_aA_b(s) ⇄ aM^b+(aq) + bA^a-(aq)平衡常数(K_sp)是溶解度积的数值表示,它的值等于各离子浓度的积除以固体溶度。
根据这个式子,我们可以通过测量溶液中离子浓度的变化来计算平衡常数。
1.制定沉淀反应方程和澄清工艺:了解沉淀溶解平衡可以帮助我们确定沉淀反应方程,并且帮助我们控制澄清工艺,以在工业生产中获得高纯度的溶液。
2.毒物处理和废水处理:有些毒物或废水中的物质可以通过沉淀溶解平衡的分析来移除。
通过调整溶液的条件,例如pH值、浓度等,可以促使这些毒物或废物沉淀下来,从而净化溶液。
3.药物研发和生物科学研究:了解药物在溶液中的相互作用和沉淀溶解平衡对于研发药物和理解生物化学过程非常重要。
药物的溶解度和稳定性可以通过计算和研究沉淀溶解平衡来评估。
4.地球化学和矿物学研究:地球化学和矿物学也涉及到沉淀溶解平衡的研究。
通过了解溶液中矿物和地球化学元素的相互作用和溶解行为,可以更好地理解地球的地球化学过程和矿物形成。
总结起来,沉淀溶解平衡的计算和应用对于很多领域都有重要的意义。
通过研究和控制溶液中的沉淀反应,我们可以解决一些相关的问题,如水质净化、药物开发和地球科学研究等。
此外,这些计算和应用也帮助我们更好地理解和利用这些溶液中的化学反应及其动态平衡的过程。
沉淀溶解平衡及应用考点一沉淀溶解平衡及应用1.沉淀溶解平衡(1)沉淀溶解平衡的概念在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。
(2)溶解平衡的建立固体溶质溶解沉淀溶液中的溶质①v溶解>v沉淀,固体溶解②v溶解=v沉淀,溶解平衡③v溶解<v沉淀,析出晶体(3)溶解平衡的特点(4)影响沉淀溶解平衡的因素①内因难溶电解质本身的性质,这是决定因素。
②外因以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例外界条件移动方向平衡后c(Ag+)平衡后c(Cl-)K sp升高温度正向增大增大增大加水稀释正向不变不变不变加入少量AgNO3逆向增大减小不变通入HCl 逆向减小增大不变通入H2S 正向减小增大不变(5)电解质在水中的溶解度20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:2.沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成①调节pH法如:除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至7~8,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH+4。
②沉淀剂法如:用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+。
(2)沉淀的溶解①酸溶解法如:CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。
②盐溶液溶解法如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH+4===Mg2++2NH3·H2O。
③氧化还原溶解法如:不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。
④配位溶解法如:AgCl溶于氨水,离子方程式为AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O。
(3)沉淀的转化①实质:沉淀溶解平衡的移动(沉淀的溶解度差别越大,越容易转化)。
②应用:锅炉除垢、矿物转化等。
深度思考1.下列方程式:①AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)、②AgCl===Ag++Cl-、③CH3COOH CH3COO-+H+各表示什么意义?答案①AgCl的沉淀溶解平衡;②AgCl是强电解质,溶于水的AgCl完全电离;③CH3COOH的电离平衡。
沉淀溶解平衡及在分析化学中的应Ksp = [A+]^m [B-]^n其中,A和B表示溶解物的化学式,m和n分别代表溶解物的n个阳离子和n个阴离子的个数。
方括号代表浓度的量,[A+]表示溶液中阳离子A的浓度,[B-]表示溶液中阴离子B的浓度。
溶液中各离子浓度的平方根乘积即为溶解度积常数,它描述了在平衡状态下溶质离子的溶液中的浓度。
在分析化学中,沉淀溶解平衡可以应用于以下几个方面:1.离子的定性分析:通过观察沉淀物的形成和溶解情况,可以判断溶液中特定离子的存在与否。
例如,在定性分析中,常用银盐溶液与盐酸反应,生成白色沉淀AgCl。
如果有Cl-离子存在,则AgCl会形成;反之,则不会形成。
通过观察沉淀的生成与溶解情况,可以准确判断溶液中是否存在Cl-离子。
2.离子的定量分析:利用沉淀溶解平衡的原理,可以根据溶解度积常数的大小来确定溶质的浓度。
当溶质离子的浓度超过了其溶解度积常数所对应的溶解度时,沉淀会形成。
因此,可以通过测定沉淀物质的质量或体积,推断溶质离子的浓度。
3.沉淀的分离与富集:通过沉淀与溶解的平衡关系,可以实现一些物质的分离与富集。
例如,在水样中存在微量的离子,无法直接检测。
通过加入适当的沉淀剂,可以将目标离子与其他离子形成沉淀,然后从溶液中分离出来。
这种方法常用于微量元素的分离和富集。
4.反应的驱动力分析:在一些化学反应中,沉淀溶解平衡的变化可以用来解释反应的驱动力。
当反应物的浓度高于其溶解度时,会形成沉淀,从而减少反应物的浓度,使反应向生成沉淀的方向转移。
总结起来,沉淀溶解平衡是分析化学中一个重要的理论基础,它可以应用于离子的定性和定量分析、沉淀的分离与富集以及反应驱动力的分析。
通过深入理解和应用沉淀溶解平衡的原理,可以更好地开展分析化学研究和实验工作。