沉淀滴定和重量分析法
a+(Ba2+)a-(SO42-)= a±2 式中 a+、 a-分别为正负离子的活度,相应有
γ+(Ba2+) γ-(SO42-)=γ±2 式中 γ+、γ-分别为正负离子的活度系数,因此有 Ksp⊝=a+(Ba2+a-(SO42-)=γ+[Ba2+]γ-[SO42-]=γ±2Ksp
即:Ksp⊝=γ±2Ksp 式中Ksp为浓度表示的平衡常数,即实验平衡常数。因为, γ±2< 1,因此 Ksp⊝< Ksp。
的 Kb=1.8×10-5 , 将 0.20 mol·L-1NH3·H2O 与 0.20mol·L-
1MnSO4等体积混合,问:是否有Mn(OH)2沉淀生成?
解: Mn(OH)2(s)=Mn2+(aq) + 2OH-(aq)
[OH-]=
=1.3×10-3 mol·L-1
[Mn2+][OH-]2=1.7×10-7> Ksp=4.0×10-14
4
4
(2) 在0.10 mol/LAgNO3溶液中
Ag2CrO4
2Ag + + CrO4 2-
平衡浓度mol/L 2s'+0.10 s'
Ksp=[Ag+]2×[CrO42-]= (2s'+ 0.10)2s' 设 2s'+ 0.10 ≈0.10 ,解得:s'= 2.0×10-10mol/L
(3) 在0.10 mol/LK2CrO4溶液中
四、盐效应
因强电解质的加入而使难溶盐的溶解度增大,这种现象 称为盐效应。产生盐效应的原因是强电解质的加入使离子的 活度系数减小。 1、活度的提出和定义
难溶电解质的溶度积可以通过热力学计算求得,也可通 过实验测定平衡浓度的方法得到。结果发现,一般实验值总 大于由热力学计算的值。其原因是:溶度积公式中的Ksp⊝是 以理想溶液为基础导出的,理想溶液是一种假想的模型,但 实际溶液与此假想的情况有偏差,特别是浓溶液的偏差更大, 为了使由理想溶液导出的公式对实际溶液也适用,1907年路 易斯提出了有效浓度即活度的慨念。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
沉淀-溶解平衡和溶度积
一、沉淀-溶解平衡
电解质按溶解度的大小,可分为易溶电解质和难溶电解 质两大类。
将电解质放入水中,一方面电解质晶格表面上的离子会 脱离表面而进入溶液中,成为水合离子,这个过程称为溶解; 另一方面,溶液中的离子因相互碰撞而结合从溶液中析出, 回到晶格表面,这个过程称为称为沉淀。当二者的速度相等 时,则达到平衡,称为沉淀-溶解平衡。
Ksp=[Ag+]2[CrO42-]=4s23
s 3 Ksp 3 2.0 1012 3.7 104
4
4
第四章 沉淀滴定和重量分析法
三、同离子效应
当溶液中含有与难溶电解质相同的阳( 阴 )离子时,会 使难溶电解质的溶解度降低。这种因加入含有共同离子的强 电解质而使难溶电解质的溶解度降低的效应,称为同离子效 应。同离子是指构成晶体的离子,如Ag+、Cl– 都是AgCl的构 晶离子。
沉淀溶解平衡是一种动态平衡,只是由于υ溶解=υ沉淀,在 宏观上表现为静止。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
二、 溶度积
与弱酸(碱)的解离一样,在水中难溶电解质只部分溶
解,形成离子。根据化学平衡原理,达到沉淀溶解平衡时,
溶液中离子浓度幂的乘积为一常数,称为溶度积常数,简称
溶度积,以符号Ksp表示。 设AmBn为一难溶电解质,部分溶于水后,经过一段时
在实际工作中,往往加入适当过量的沉淀剂(含 有同离子的强电解质)以降低沉淀的溶解度,使沉淀 更完全。“沉淀完全”是一个相对的慨念,
定性分析中,一般残留离子浓度[]<10-5mol/L, 定量分析中,一般残留离子浓度[]<10-6mol.L, (=<0.1%),可视为沉淀完全。 讲解P154例13。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
但对难溶盐,一般说来浓度很小,故通常情况下,二者 差别很小。所以可以认为Ksp⊝=Ksp。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
2、产生盐效应的原因 简单地说,由于强电解质的加入,离子强度I增大,活
度系数γ 减小,欲保持平衡,溶解度要增加。
Ksp⊝=a+(Ba2+)a-(SO42-)=γ+[Ba2+]γ-[SO42-]
由于x 很小,设 1.5×10-3+x≈1.5×10-3
x = 1.8×10-10/1.5×10-3 =1. 2×10-7
显然假设合理,溶液中Ag+离子的浓度为1. 2×10-7mol/L。
cKb
第四章 沉淀滴定和重量分析法
例 2 、 已 知 室 温 下 Mn(OH)2 的 Ksp=4.0×10-14 , NH3·H2O
lg B
0.509
z
2 B
I
I 1
2
B
c
B
z
2 B
因此,溶液的浓度C和离子电荷Z越大,则离子强度I 越
大,活度系数越小,活度就越小;溶液无限稀时,γ→1。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
电解质溶液中,正负离子总是同时存在,不可能测定单 独离子的活度,因而引入平均活度的概念,对BaSO4,
故沉淀和溶解的平衡的标准平衡常数表达式就成了 积的形式(与水的离子积类似)。在一定温度下, Ksp为一定值,称为溶度积常数,简称溶度积。例如:
Ksp(BaSO4) = [Ba2+] [SO42- ] Ksp(Ag2C2O4) = [Ag+]2[C2O42-] 在书中P394附录Ⅵ中列出了常见难溶电解质的 溶度积。
例:求Ag2CrO4 在 (1) 纯水中, (2) 0.10 mol/LAgNO3中, (3) 0.10 mol/LK2CrO4溶液中的溶解度。 解:查表得Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12
(1)在纯水中 Ksp=[Ag+]2[CrO42-]=4s3
第四章 沉淀滴定和重量分析法
s 3 Ksp 3 2.0 1012 3.7 104
实质上是由于加入强电解质后,溶液中的离子浓度增大, 正负离子的周围都吸引了大量异性电荷离子而形成“离子 氛”,束缚了离子的自由行动。因而在单位时间内离子与沉 淀物表面的碰撞次数减少,沉淀速率减慢,致使溶解速率超 过沉淀速率。当建立起新的平衡时,有更多的难溶电解质溶 解,因此溶解度增大了。讲解P155表6-3。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
又如:已知室温下AgCl的Ksp=1.77×10-10,Ag2CrO4的 Ksp=1.98×10-12。分别计算AgCl 和Ag2CrO4在纯水中的溶解 度。
解:设AgCl在纯水中的溶解度为s1mol·L-1,则: Ksp=[Ag+][Cl-]=s12
求得:s1= =1.33×10-5 mol·L-1 设Ag2CrO4在纯水中的溶解度为s2mol·L-1,则:
例1: 今有350mL,6.0×10-3mol/L的含银废水,加入 250mL0.012 mol/L的NaCl。试问能否有AgCl沉淀产生,若 有沉淀,溶液中Ag+离子的浓度多大?
解:查表得AgCl 的Ksp=1.8×10-10 , (1) 两种溶液混合后,
cAg+=6.0×10-3×350/600=3.5×10-3mol/L; cCl-=0.012×250/600=5.0×10-3mol/L; Q = cAg+cCl-=3.5×10-3×5.0×10-3 =1.75×10-5>Ksp, ∴有AgCl沉淀产生。
Ag2CrO4
2Ag + + CrO4 2-
平衡浓度mol/L
2s'' 0.10+s''
Ksp=[Ag+]2×[CrO42-]= (2s'')2(s'' + 0.10) 设 s'' + 0.10 ≈0.10 ,解得:s''= 2.2×10-6mol/L
第四章 沉淀滴定和重量分析法
由计算结果可知, 同离子效应的确使难溶物的 溶解度大大下降。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
活度的定义:α B
γ
B
CB C
通常简写为 α γ C
式中,B、B、CB分别为溶质B的活度、活度系数及平衡时
物质的量浓度。活度系数表示活度与溶液的相对浓度之比,
它的值表示实际溶液与理想溶液的接近程度, 越接近1,则
实际溶液越接近理想溶液。
活度系数与溶液的离子强度I有关:
一、溶解度
溶解度的定义:在一定的温度下,某溶质在一定量的溶 剂中溶解达平衡时所溶解的量。常用的表示方法为:
(1)100克水中可溶解溶质的质量(克)。 (2)达到平衡时每升溶液中溶质的物质的量,以s表示, 单位为mol/L。 影响溶解度的因素很多,一是沉淀的本性,如沉淀的组 成、晶粒大小、晶粒结构等;二是沉淀的条件,如温度、溶 剂、溶液中构晶离子的浓度等。而且微溶物在水中的溶解和 电离是分步进行的,因而不能认为s就是饱和溶液的浓度。
Q CAmn CBnm当Q<Ksp时,为不饱和溶液,无沉淀析出或沉淀溶解;
当Q=Ksp时,为饱和溶液,达平衡,υ溶解=υ沉淀;
当Q>Ksp时,为饱和溶液,沉淀析出,直到新的平衡;
以上三点称为溶度积规则。
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四、溶度积规则的应用
溶度积规则是判断沉淀生成和溶解的判据。溶度积规则 只适用于难溶电解质。
第四章 沉淀滴定和重量分析法
例如难溶电解质MA:
MA(s)
溶解