第二十课 酸碱平衡.ppt

1、无机化学（二十）（二十）盐在水溶液中，与水作用使水的解离平衡移动盐在水溶液中，与水作用使水的解离平衡移动而改变溶液的酸度，此作用称为的水解。而改变溶液的酸度，此作用称为的水解。（1）弱酸强碱盐）弱酸强碱盐（如（如NaAc）Ac +H2O OH +HAcAcHAcOH-hKaWhKKKHAcHAcHOH-WhaKKK8.2 盐的水解盐的水解例：例：计算计算0.010 mol L-1NaAc溶液的溶液的pH值和水解度。值和水解度。解：解：Ac-+H2O HAc+OH-平衡时：平衡时：c0-x x x 20()()whaKHAc OHxKAcKHAccx062.4 10hc KOHx61414lg(

2、2.4 10)5.62pHpOH0402.4 100.024%hKhcOHc水解度NHNHH43hKOHNHOHNHH4-3hKNH4+H2O NH3 H2O+H+WhbKKK（2）强）强酸酸弱弱碱碱盐盐（如（如NH4Cl）（3）弱酸弱碱盐（如）弱酸弱碱盐（如NH4Ac）NH4+Ac +H2O NH3 H2O+HAcAcNHOHAcHNH-423hK)()(3HAcKNHKKabWOHHAcNHOHOHAcHHNH-423HAcHAcOHNHOHNHOHH-234M+H2O M(OH)+H+A +H2O HA +OH-H+=MOH-HA MHMOH,bWMhKKKHMMOHbWKKAOHHA,

3、aWAhKKKaaWKKKHAOHAHAabWKKKHAHMH00cAA,cAMaK且baWKKKH当当 ,且且Kh很小时，近似有：很小时，近似有：aKc 0则则)A(MHabwaKKKK例：例：求求0.1moldm3的的NH4F溶液溶液pH。解：解：C0 Ka=6.3110-4bawKKKH 1447351.0 106.31 105.9 10/1.8 10mol dmpH=6.23一级水解：一级水解：CO32H2O HCO3OH1233COOHHCOhK（4）多元弱酸强碱盐的水解（如）多元弱酸强碱盐的水解（如Na2CO3）233HCOHOHHCO223()waKKH CO-4101.8二级水

4、解：二级水解：HCO32H2O CO32OH2323HCOOHCOhK323HHCOHOHCO123()waKKH CO-8104.2显然：显然：21hhKK多元弱酸盐水解一般只考虑第一级多元弱酸盐水解一般只考虑第一级水解，第二级水解忽略不计。水解，第二级水解忽略不计。（1）平衡常数的影响）平衡常数的影响 生成盐的酸和碱的生成盐的酸和碱的Ka Kb越小，越小，Kh越大。越大。（2）温度影响）温度影响水解一般是吸热过程，水解一般是吸热过程，H 0，温度升，温度升高水解增大。高水解增大。)11(ln2112TTRHKK（5）影响水解的因素）影响水解的因素（3）外界条件的影响）外界条件的影响 浓度：

5、浓度：水解度水解度 h=(Kh/c0)1/2，盐的，盐的起始浓度小，水解度越大，将溶液稀释，起始浓度小，水解度越大，将溶液稀释，水解度增大；水解度增大；酸度：酸度：酸度对水解有明显的影响。酸度对水解有明显的影响。加入适量的酸碱可以抑制水解。加入适量的酸碱可以抑制水解。如如SnCl2溶液的配置（用溶液的配置（用HCl溶液溶溶液溶解）。解）。10.5.1 溶度积常数溶度积常数1 沉淀溶解平衡的实现沉淀溶解平衡的实现 在一定温度下，将难溶电解质晶体放在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。10.5 难溶强电解质的沉淀难溶强电解质的沉淀-

6、溶解平衡溶解平衡 在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可表示如下：表示如下：溶解)(aqSO(aq)Ba (s)BaSO2424沉淀242SOBaspK242SOBaKsp 溶度积常数，简称溶度积。溶度积常数，简称溶度积。Ksp由于活度与浓度不一致，可能存在由于活度与浓度不一致，可能存在过饱和现象过饱和现象。有了有了Ksp，我们就可以根据反应商，我们就可以根据反应商Q与与Ksp的大小，判断难溶强电解质溶液中的大小，判断难溶强电解质溶液中反应进行的方向了。反应进行的方向了。例：某溶液反应：例

7、：某溶液反应：AaBb(s)aAb+bBa任意时刻：任意时刻：Q=(Ab)a(Ba)b2 溶度积原理溶度积原理Q Ksp，沉淀从溶液中析出；，沉淀从溶液中析出；Q=Ksp，饱和溶液与沉淀物平衡；，饱和溶液与沉淀物平衡；Q Ksp时，有沉淀生成。时，有沉淀生成。例：例：向向1.0 10-3mol L-1 的的K2CrO4溶液中滴加溶液中滴加AgNO3溶溶液，求开始有液，求开始有 Ag2CrO4沉淀生成时的沉淀生成时的Ag+。CrO42-沉沉淀完全时淀完全时Ag+是多大？是多大？解：解：Ag2CrO4 2Ag+CrO42-10.5.2 沉淀的生成沉淀的生成)(24242CrOAgCrOAgKsp2

8、4CrOKAgsp312100.1100.2)(105.415Lmol即即CrO42-=1.0 10-5mol L-1 时沉淀完全，时沉淀完全，则此时：则此时：即当即当Ag+=4.5 10-5 mol L-1时开始有时开始有Ag2CrO4沉淀生成。沉淀生成。一般地，溶液中某离子的残余量小于一般地，溶液中某离子的残余量小于1.0 10-5mol L-1，认为该离子已完全沉淀。，认为该离子已完全沉淀。24CrOKAgsp512100.1100.2)(105.414Lmol例：例：向向0.10mol L-1ZnCl2溶液通溶液通H2S至饱和时，溶至饱和时，溶液中刚好有液中刚好有ZnS沉淀生成，求此时

9、溶液的沉淀生成，求此时溶液的H+。22SZnKsp122100.2LmolS2-=2.0 10-21H2S 2H+S2-2221SHSHKKKaa H+=0.21(mol L-1)解：解：涉及弱酸电离平衡和沉淀溶解平衡及二者的涉及弱酸电离平衡和沉淀溶解平衡及二者的相互影响。相互影响。ZnS Zn2+S2-如果一种溶液中同时含有多种如果一种溶液中同时含有多种离子离子A、B、C等，当加入某种等，当加入某种X溶溶液时，液时，A、B、C离子离子先后沉淀的现先后沉淀的现象象称为称为分步沉淀分步沉淀。分布沉淀可用于分离溶液中的分布沉淀可用于分离溶液中的离子。离子。例：例：混合溶液中含混合溶液中含0.01m

10、olL-1的的Cl-和和I-，问逐滴加入问逐滴加入AgNO3溶液，溶液，Cl-、I-哪一种哪一种离子先沉淀？可否用分步沉淀分离离子先沉淀？可否用分步沉淀分离Cl-和和I-（298K时时Ksp(AgCl)=1.77 10-10,Ksp(AgI)=1.77 10-17,不考虑溶液体积不考虑溶液体积的变化的变化)。解：解：AgX(s)=Ag+(aq)+X-(aq)开始出现开始出现AgCl所需所需Ag+为：为：Ag+=Ksp(AgCl)/Cl-=1.77 10-8 mol.dm-3 开始出现开始出现AgI所需所需Ag+为：为：Ag+=Ksp(AgI)/I-=8.51 10-15 mol.dm-3AgI

11、 先沉淀析出先沉淀析出当当AgCl开始析出时，开始析出时，Ag+同时满足：同时满足：)aq(I)aq(Ag)s(AgI)aq(Cl)aq(Ag)s(AgCl此时，残存的此时，残存的I-浓度为：浓度为：598171011081.41077.11051.8)(AgAgIKIsp当当AgCl开始开始时，时，I-已沉淀完全，故已沉淀完全，故可通过分步沉淀分离可通过分步沉淀分离Cl-和和I-。在分析化学中，在分析化学中，“分步沉淀分步沉淀原理原理”使用较多的是硫化物和氢使用较多的是硫化物和氢氧化物的分离。氧化物的分离。例：例：如果溶液中如果溶液中Fe3+和和Mg2+的浓度都为的浓度都为0.010 mol

12、dm-3，求使，求使Fe3+完全沉淀而使完全沉淀而使Mg2+不沉不沉淀的淀的pH条件是什么？条件是什么？解：解：Ksp(Fe(OH)3)=2.810-39 Ksp(Mg(OH)2)=5.610-12使使Fe3+完全沉淀，则必须完全沉淀，则必须 Fe3+1.0105，此时，此时:125393)(,105.6100.1108.2333FeKOHOHFesp pOH=11.2 pH=2.8类似可求产生类似可求产生Mg（OH）2沉淀时：沉淀时：52,104.22MgKOHOHMgsppOH=4.6 pH=9.4因此，控制因此，控制pH在在2.89.4之间，即之间，即可将可将Fe3+和和Mg2+离子分离

13、开。离子分离开。解：解：H2S溶液中溶液中S2-受受H+控制控制：22221HSHKKSaa例：例：金属硫化物的分步沉淀。混合溶液含金属硫化物的分步沉淀。混合溶液含Zn2+和和Mn2+各化各化0.10 mol.L-3，通入，通入H2S气体，哪一种离子气体，哪一种离子先生成硫化物沉淀？如何控制溶液先生成硫化物沉淀？如何控制溶液pH使这两种离子使这两种离子分离？分离？（298K时时Ksp(ZnS)=2.93 10-25,Ksp(MnS)=4.65 10-14,Ka1=5.7 10-8,Ka2=1.2 10-15)刚出现刚出现ZnS时所需时所需S2-：2425221093.210.01093.2Zn

14、ZnSKSsp此时相应的此时相应的H+为：为：53.11093.210.0102.1107.5H2415818.0HlgpH当当Zn 2+定量沉淀完全时：定量沉淀完全时：20525221093.21011093.2ZnZnSKSsp 此时此时H+2201581039.11093.210.0102.1107.5H86.1lgHpH同法计算同法计算Mn2+刚生成刚生成MnS所需所需S2-、H+及及pH：s2-=Ksp(MnS)/Mn2+=4.65 10-14/0.10=4.65 10-1342.41084.31065.410.0102.1107.5513158 pHH同法计算同法计算Mn2-完全沉

15、淀为完全沉淀为MnS时的时的S2-、H+和和pH：951421065.41011065.4S89241083.31065.41084.6H42.7pH计算结果总结如下：计算结果总结如下：刚生成刚生成MS时时pH M 2+完全沉淀时完全沉淀时pH Zn2+0.18 1.86 Mn2+4.42 7.42 结论：控制溶液结论：控制溶液pH 为：为：42.486.1 pH可使可使Zn 2+完全沉淀为完全沉淀为ZnS，而，而Mn 2+不生成不生成，留在溶液中，从而实现分离。实际采用，留在溶液中，从而实现分离。实际采用 0.4pH 的缓冲溶液。的缓冲溶液。根据溶度积原理，当根据溶度积原理，当Q Ksp时，

16、沉淀将溶解。时，沉淀将溶解。10.5.3 沉淀的溶解与转化沉淀的溶解与转化1沉淀的溶解沉淀的溶解 减少溶液中离子浓度的方法：减少溶液中离子浓度的方法：1.生成弱电解质；生成弱电解质；2.生成配合物；生成配合物；3.发生氧化发生氧化-还原反应。还原反应。例：例：使使0.01mol SnS溶于溶于1L盐酸中，求所需盐酸中，求所需盐酸的最低浓度。盐酸的最低浓度。解：解：方法（方法（1）SnS+2H+H2S +Sn2+起始起始 H+0 0 0 平衡平衡 H+0-0.02 0.01 0.01 222H S SnKH22222 H S SnSHS12spaaKK K-4=1.08 10H+0=0.98(m

17、ol L-1)00.02HH22H S SnK240.011.08 100.96方法（方法（2）SnS Sn2+S2-22spKSnS2522321.0 101.0 100.01spKSSnH2S 2H+S2-12222 aaHSKK KH S1222aaK KH SHS10.96mol L注意：注意：H+为平衡时的浓度，原来盐酸中的为平衡时的浓度，原来盐酸中的H+与与0.01mol S2-结合消耗掉结合消耗掉0.02mol，故，所需盐酸的起故，所需盐酸的起始浓度为始浓度为0.96+0.02=0.98(mol L-1)讨论：讨论：需多大浓度的盐酸才能溶解需多大浓度的盐酸才能溶解CuS?H2S=

18、0.01 mol L-1515 10 mol L溶不溶不溶不溶不溶HgS溶溶不溶不溶不溶CuS Ag2S溶溶溶溶不溶不溶PbS溶溶不溶不溶CdS溶溶不溶ZnS FeS溶溶MnSHCl+HNO3HNO3浓HCl稀HClHAc溶解方法溶解方法物质例例：在在0.20L的的 0.50molL-1 MgCl2溶溶液中加入等体积的液中加入等体积的 0.10molL-1的氨水溶液，的氨水溶液，问有无问有无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使沉淀生成？为了不使 Mg(OH)2沉淀析出，至少应加入多少克沉淀析出，至少应加入多少克NH4Cl(s)？(设加入设加入NH4Cl(s)后体积不变后体积不变)L 0.050mo

19、lNH13 )1(L 0.25molMg12xxx0.050)Lmol/(1平衡浓度0 00.050 )Lmol/(1初始浓度解：14Lmol109.5OH4105.9x)aq(OH)aq(NH )l(OH)aq(NH423532108.1)NH(050.0 xxK b22427(Mg)(OH)0.25(9.5 10)2.3 10Q112108.1)Mg(OH)(Ksp沉淀析出。所以有，2Mg(OH)QKspo c0.05066o6 105.4 105.4 105.4050.0 )L(mol/1c平衡浓度g3.4g)5.5340.020.0()ClNH(4m25.0101.5Mg)(Mg(OH

20、)OH1222Ksp)2(Mg(OH)2Q 沉淀析出，为了不使Ksp423(aq)OH (aq)NH O(l)H (aq)NH651oo4.5 101.8 10 0.20mol L0.050cc64.5 10016.0)108.1(101.525120.050 0.25 )Lmol/(1y平衡浓度此题也可以用双平衡求解：2240.25(0.050)0.016 0.20 (NH Cl)(0.20 0.40 53.5)g4.3gyym)l(O2H)aq(2NH)aq(Mg)aq(2NH(s)Mg(OH)23242)(NH)Mg(OH)(NHNHMg23224232OH2OH2KKspK b4104

21、.1(aq)SO(s)aCOC (aq)CO(s)CaSO243234)(CaCO)(CaSO3sp4spKK2沉淀的转化沉淀的转化 2423SOKCOCaCOCaSO22322495109.4101.7沉淀类型不同，计算反应的沉淀类型不同，计算反应的 。K沉淀类型相同沉淀类型相同,大（易溶大（易溶)者向者向 小（难溶小（难溶)者转化容易，二者者转化容易，二者 相差越相差越大，转化越完全，反之大，转化越完全，反之 小者向小者向 大者大者转化困难；转化困难；KspKspKspKspKsp1L/mol平衡浓度x010.01Lmol24.0 x1Lmol25.0)CONa(320c)24.0010.0(1Lmol例：例：如果在如果在1.0LNa2CO3 溶液中使溶液中使0.010mol的的BaSO4完全转化为完全转化为BaCO3，问，问Na2CO3的的溶液最初浓度为多少溶液最初浓度为多少?解：(aq)SO(s)BaCO (aq)CO(s)BaSO243234042.0910106.2101.1Kx010.0)(BaCO)(BaSO3sp4spKK