2021届高考化学专题复习教案：第五章 沉淀反应 Word版

这是一份2021届高考化学专题复习教案：第五章 沉淀反应 Word版，共12页。教案主要包含了教学基本要求，学时分配，教学内容等内容，欢迎下载使用。
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1.02．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0.01 0.1g/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：              Kosp            S(mol/dm3)AB      AgCl                      AgBr                                              A2B     Ag2CrO4            §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2.4210-4g/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1.110-12，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/L NaOH溶液中的溶解度。（4）    在0.01 mol/L MgCl2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)  1.1×10-5   2.3×10-5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10-5  mol/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}=4.010-38 Kosp{Ni(OH)2}=2.010-152．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)H2S 2H+ + 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]=1.410-21   ∴当沈沉淀完全时,则M2+]10-5mol/L      ∴又因为: H2S 2H+ + 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)=2.510-22 ,Koa1(H2S)=1.110-7        Koa2(H2S)=1.310-13 §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Qc  Kosp ,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: Ko10-6不易溶解,Ko106可溶解完全,当10-6 Ko 106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Qc  Kosp则沉淀溶解。如：CuS(s)+ HNO3  S + NO↑+ Cu2++ H2OCuS(s) Cu2++ S2-                       +                      HNO3 S + NO↑+ H2OS2-浓度降低,从而使Qc Kosp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-)≈2.210-13mol/L ,此时加入AgNO3试剂问那一种离子先沉淀? Kosp(AgCl)=1.810-10 ,Kosp(AgI)= 8.310-17据溶度积规则： c(Ag+)Cl-=1.810-10/10-5=1.810-5 mol/L c(Ag+)I- = 8.310-17/10-13 = 8.310-4 mol/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(s)为BaCO3(s),问Na2CO3的溶液最初浓度应为多少?解：设Na2CO3的初始浓度为xmol/LCaSO4(s)+ CO32-(aq)= CaCO3(s)+ SO42-(aq)起始                   x 平衡                  x-0.01                  0.01             x=0.01 mol/L