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沉淀溶解平衡与沉淀滴定

第七章沉淀溶解平衡与沉淀滴定

【知识导航】

沉淀反应是无机化学及分析化学中一类重要的化学反应,在离子的分离与鉴定、重量分析、材料制备及环境化学等各方面都有着重要的应用。

沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的滴定分析法。

可用于无机卤化物以及能与Ag+和SCN-形成沉淀的离子的测定。

如氯化铵、氯化钾、氯化钠及其制剂、碘酊中碘化钾的含量测定等。

【重难点】

1、溶度积规则:

温度一定时,若难溶电解质溶液任一条件下离子浓度幂的乘积用离子积Q表示,则

Q

Q=Ksp,为饱和溶液,处于动态平衡;

Q>Ksp,为过饱和溶液,有沉淀析出,最终使溶液处于Q=Ksp饱和状态。

2、Ksp与溶解度的换算:

溶解度为一定温度下,一定量饱和溶液中溶质的含量。

若单位用mol/L表示,可与Ksp直接换算。

常见有

AB型:

Ksp=s2

AB2型或A2B型:

Ksp=4s3

以上换算需满足一定条件(1、难溶电解质溶于水部分全部溶解;2、难溶电解质离子在水溶液中不发生副反应或副反应很小)。

3、利用溶度积规则判断沉淀的生成及溶解:

(1)沉淀生成:

溶液离子浓度达到Q>Ksp,可向溶液加入过量难溶电解质所含离子或改变温度。

(2)沉淀溶解:

溶液离子浓度达到Q

a、生成弱电解质(水、弱酸、弱碱);

b、生成配离子;

c、利用氧化还原反应。

4、分步沉淀:

同一溶液中,如两种或两种以上离子都能与同一试剂反应产生沉淀,则离子积先达到溶度积的先沉淀,离子积后达到溶度积的后沉淀。

5、银量法

沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。

应用于沉淀滴定法最广的是生成难溶性银盐的反应:

Ag++X=AgX↓(X代表Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-等)

这种以生成难溶性银盐为基础的沉淀滴定法称为银量法。

根据所选指示剂的不同,银量法可分为莫尔法、佛尔哈德法、法扬司法、碘-淀粉指示剂法等。

【例题分析】

1、若已知下述物质溶度积常数:

则它们与溶解度S的关系是(2006年安徽中医学院专升本)

A、S(AgCl)>S(Ag2CrO4)B、S(AgCl)=S(Ag2CrO4)

C、S(AgCl)

答案:

C

解析:

,则S(AgCl)=

≈2×10-5

,则S(Ag2CrO4)=

≈6×10-5

2、一定温度下,BaSO4在纯水中的溶解度为1.03×10-6mol/100gH2O,则该温度下的溶度积为(2008年安徽中医学院专升本)

A、1.09×10-15B、1.03×10-12C、1.06×10-12D、1.06×10-10

答案:

D

解析:

S=1.03×10-6mol/100gH2O,因为常温下水密度为1g/ml,即

S=1.03×10—5mol/L

所以

3、起镇静催眠的作用的巴比妥类药物能否用沉淀滴定法进行测定?

简述原因?

答:

巴比妥类化合物,在其结构中的亚胺基受两个羰基影响,上面的H很活泼,能被Ag+置换生成可溶性银盐,而它的二银盐不溶于水,利用这一性质可进行测定。

【知识拓展】

益元散—朱砂的测定—沉淀滴定法:

精密称取供试品约2.5g,置250mL锥形瓶中,加硫酸10mL与硝酸钾1.5g,小心加热使朱砂溶解,放冷,加1%硝酸溶液10mL,摇匀,再冷却后,用垂融漏斗滤过,用1%硝酸溶液40mL分次洗涤漏斗和烧瓶,洗液并入滤液中,滴加1%高锰酸钾溶液至显粉红色(以2分钟内不消失为度),再滴加2%硫酸亚铁溶液恰至红色消失,加硫酸铁铵指示液2mL,用硫氰酸铵滴定液(0.05mol/L)滴定,每1mL硫氰酸铵滴定液(0.05mol/L)相当于5.815mg的硫化汞(HgS)。

【习题】

一、选择题

【A型题】

1、向NaCl溶液中滴入AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加KI溶液并振荡,沉淀变成黄色,再Na2S滴入溶液并振荡,沉淀变成黑色,根据上述变化过程,分析三种沉淀物的溶解度()

A.AgCl=AgI=Ag2SB.AgCl<AgI<Ag2SC.AgCl>AgI>Ag2S

D.AgI>AgCl>Ag2S

2、已知

当分别向含有CdS、CuS、FeS沉淀的溶液中加入Zn2+时,能转化生成ZnS沉淀的是:

()

A.PbSB.CuSC.FeSD.CdS

3、在含有Ag2C2O4沉淀的溶液中加入KI溶液后,Ag2C2O4沉淀会溶解同时还有AgI沉淀生成,这属于()

A.沉淀的溶解B.沉淀的生成C.分步沉淀 D.沉淀的转化

4、Ag2S的溶度积常数表达正确的是:

()

A.Ksp=[Ag+][S2-]B.Ksp=[Ag+][S2-]2C.Ksp=[Ag+]2[S2-]

D.Ksp=[Ag+]2[S2-]2

5、AgCl的溶度积大于ZnS,它们的溶解度大小()

A.相同B.AgCl的大于ZnSC.AgCl的小于ZnS

D.当它们的量相等时则它们的溶解度相等

6、Ksp,ZnS=2.93×10-25,Ksp,MnS=4.65×10-14,Ksp,PbS=9.04×10-29三种沉淀PbS、ZnS、MnS的溶解度大小顺序为()

A.ZnS>MnS>PbSB.MnS>ZnS>PbSC.PbS>MnS>ZnS

D.MnS>PbS>ZnS

7、Ksp,AgCl=1.77×10-10,Ksp,AgI=8.52×10-17,当向含有等量I-和Cl-的混合溶液中滴加AgNO3时,出现的现象是()

A.同时生成AgCl和AgI沉淀B.AgCl先沉淀析出C.AgI先沉淀析出

D.都不产生沉淀

8、某AB2型沉淀的溶解度为1×10-6mol/L其Ksp为()

A.1×10-12B.4×10-18C.4×10-17D.4×10-12

9、使CaCO3沉淀溶解的最好方法是加入

A.NaNO3B.HClC.Ca(NO3)2D.MgCO3

10、下列难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度最大的是()。

A、AgCl(

)B.Ag2CO3(

);

C.Ag2CrO4(

)D.AgBr(

11、在NaCl饱和溶液中通人HCl(g)时,NaCl(s)能沉淀析出的原因是()

A.HCl是强酸,任何强酸都导致沉淀

B.Ksp不受酸的影响,但增加Cl-离子浓度,能使Ksp减小

C.酸的存在降低了Ksp的数值

D.共同离子Cl-使平衡移动,生成NaCl(s)

12、Fe2S3溶度积表达式是()

A、Ksp=[Fe3+][S2-]B、Ksp=[Fe3+]2[S2-]3C、Ksp=[2Fe3+]2[3S2-]3

D、Ksp=2[Fe3+]2·3[S2-]3

13、已知CaSO4的溶度积为2.5×10-5,如果用0.01mol/L的CaCl2溶液与等体积的Na2SO4溶液混合,若要产生硫酸钙沉淀,则混合前Na2SO4溶液的浓度(mol/L)至少应为:

()

A.5.0×10-3B.2.5×10-3C.1.0×10-2D.5.0×10-2

14、AgCl与AgI的

之比为2×106,若将同一浓度的Ag+(10-5mol·L-1)分别加到具有相同氯离子和碘离子(浓度为10-5mol·L-1)的溶液中,则可能发生的现象是:

()

A.Cl-及I-以相同量沉淀B.I-沉淀较多C.Cl-沉淀较多D.不能确定

15、在沉淀反应中,加入易溶电解质会使沉淀的溶解度增加,该现象称为()

A.同离子效应B.盐效应C.酸效应D.配位效应 

16、用SO42+使Ba2+形成BaSO4沉淀时,加入适量过量的SO42+,可以使Ba2+离子沉淀更完全,这是利用何种效应()

  A.盐效应B.酸效应C.络合效应  D.同离子效应

17、下列叙述中,正确的是:

( )

A.由于AgCl水溶液的导电性很弱,所以它是弱电解质

B.难溶电解质溶液中离子浓度的乘积就是该物质的溶度积

C.溶度积大者,其溶解度就大

D.溶度积不受溶解度大小影响

18、盐效应使沉淀的溶解度(  ),同离子效应使沉淀的溶解度(  )。

一般来说,后一种效应较前一种效应(  )

A.增大,减小,小得多  B.增大,减小,大得多C.减小,减小,差不多  

D.增大,减小,差不多

19、下列叙述中不正确的是:

( )

A.混合离子的溶液中,离子积先达到它的溶度积的沉淀先生成

B.某离子沉淀完全,是指其完全变成了沉淀

C.凡溶度积大的沉淀一定能转化成溶度积小的沉淀

D.当溶液中有关物质的离子积小于其溶度积时,该物质就会溶解

20、在含有同浓度的Cl-和CrO42-的混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液,会发生的现象是( )

A.AgCl先沉淀B.Ag2CrO4先沉淀C.AgCl和Ag2CrO4同时沉淀D.以上都错

21、摩尔法测定Cl-含量时,引入负误差的是()

A.终点提前B.终点推迟C.指示剂加入量偏少

D.溶液中含少量的铵盐

22、下列指示剂不属于吸附指示剂的是()

A.溴酚蓝B.曙红C.荧光黄D.酚酞

23、以铁铵矾为指示剂,用NH4CNS标准溶液滴定Ag+时,应在()条件下进行。

A.酸性B.弱酸性C.中性D.弱碱性 

24、在法扬司法测Cl,常加入糊精,其作用是()

A.掩蔽干扰离子B.防止AgCl凝聚C.防止AgCl沉淀转化D.防止AgCl感光

25、关于以K2CrO4为指示剂的莫尔法,下列说法正确的是()

A.指示剂K2CrO4的量越少越好B.滴定应在弱酸性介质中进行

C.本法可测定Cl-和Br-,但不能测定I-或SCN-D.莫尔法的选择性较强

26、银量法中用铬酸钾作指示剂的方法又叫()

A.佛尔哈德法B.法扬司法C.莫尔法D.沉淀法

27、莫尔法测定食品中氯化钠含量时,最适宜pH值()

A.3.5~11.5B.6.5~10.5C.小于3D.大于12

28、佛尔哈德法测定银离子以()为指示剂。

A.铬酸钾B.铁铵矾C.荧光黄D.淀粉

29、标定硝酸银溶液需用()

A.基准氯化钠B.氯化钾C.氯化钙D.分析纯氯化钠

30、硝酸银标准溶液需保存在()

A.玻璃瓶中B.棕色瓶中C.塑料瓶中D.任何容器中

【B型题】

备选答案在前,试题在后,每组2题。

每组题均对应同一组备选答案,每题只有一个正确答案。

每个备选答案可重复选用。

[31~35]下列情况测定结果

A.偏高B.偏低C.无影响

31、BaSO4沉淀法测定样品中Ba2+的含量时,沉淀中包埋了BaCl2

32、BaSO4沉淀法测定样品中Ba2+的含量时,灼烧过程中部分BaSO4被还原成BaS

33、BaSO4沉淀法测定样品中Ba2+的含量时,BaSO4沉淀用热水洗涤

34、佛尔哈德法测定Cl-离子浓度时,没有加硝基苯。

35、法杨司法测定Cl-离子浓度时,用曙红作指示剂。

【X型题】

36、溶解度和溶度积之间可进行换算必须满足()

A.难溶电解质溶于水部分必须完全电离

B.难溶电解质的离子必须发生水解

C.难溶电解质的离子需形成配合物

D.离子在溶液中不发生反应

E.无条件限制

37、难溶电解质的沉淀溶解平衡是( )

A.多相离子平衡B.动态平衡C.动态的D.暂时的E、不随条件改变而改变

38、在AgCl的过饱和溶液中加入NaCl,会有( )

A.同离子效应B.盐效应C.溶解效应D.Ksp减小E.s减小

39、分步沉淀是指( )

A.先达到离子积的先沉淀B.先达到溶度积的先沉淀C.先达到溶解度的先沉淀

D.溶度积大的可能后沉淀E.溶度积小的后沉淀

40、为使滴定终点颜色变化明显,用吸附指示剂法测定卤化物时需注意的是( )

A.加入糊精使卤化银呈胶状        B.避光

C.滴定在适当酸度的溶液中进行      D.加入电解质使卤化银呈胶状

E.卤化银对指示剂的吸附力应略大于被测离子的吸附力

二、填空题

1、难溶电解质的饱和溶液中KspQc,不饱和溶液中KspQc。

2、在含有相同浓度Cl-和I-离子的溶液中,逐滴加入AgNO3溶液时,离子首先沉淀析出,当第二种离子开始沉淀时Cl-和I-离子的浓度之比为。

第二种离子开始沉淀后,是否有无第一种离子沉淀物继续生成?

已知Ksp,AgI=1.5×10-16,Ksp,AgCl=1.56×10-10

3、在海水中,Cl-离子的浓度是I-离子浓度的2.2×106倍,滴加AgNO3溶液于100mL海水中,先沉淀析出的是。

4、已知Ca(OH)2的溶度积为1.36×10-6。

当10mL1.0mol·L-1CaCl2与10mL0.20mol/L氨水混合时,溶液中OH-离子的浓度为mol·L-1,离子积为,因此Ca(OH)2沉淀产生。

5、沉淀溶解的方法一般有、        、      。

6、银量法根据不同,可分为  、   、  。

7、铬酸钾指示剂法中指示剂的浓度必须合适,如果浓度太大,滴定终点将,如果浓度太小,滴定终点将。

8、沉淀滴定法测定有机卤化物,必须经过法或或法,使有机卤素转变成后再使用银量法测定。

9、铁铵矾指示剂法有滴定法和滴定法两种方式。

10、以硝酸银液为滴定液,测定能与生成沉淀的物质,根据消耗滴定液的浓度和毫升数,可计算出被测物质的含量。

三、问答题

1、某溶液中含有Ag+、Pb2+、Ba2+,各种离子浓度均为0.10mol/L,如果逐滴加入K2CrO4稀溶液(溶液体积变化略而不计),说明上述多种离子的铬酸盐开始沉淀的顺序。

 

2、在蓝色CuSO4溶液中逐渐滴入NH3·H2O,开始有沉淀产生,接着沉淀溶解且变成深蓝色溶液,向此溶液中滴入NaOH时无沉淀产生,但加入Na2S溶液则又有黑色沉淀产生,请解释上述现象的原因。

 

3、铬酸钾指示剂法滴定法的滴定条件有哪些,并说明原因。

 

4、在下列情况下,测定结果是偏高、偏低,还是无影响?

并说明其原因。

(1)在pH=4的条件下,用莫尔法测定Cl-;

(2)用佛尔哈德法测定Cl-既没有将AgCl沉淀滤去或加热促其凝聚,有没有加有机溶剂;

(3)同

(2)的条件下测定Br-;

(4)用法扬斯法测定Cl-,曙光作指示剂;

(5)用法扬斯法测定I-,曙光作指示剂。

 

四、计算题

1、已知HAc和HCN的Ka分别为1.8×10-5和4.93×10-10,Ksp,AgCN=1.6×10-14,求AgCN在1mol·L-1HAc和1mol·L-1NaAc混合溶液中的溶解度。

 

2、称取NaCl基准试剂0.1173g,溶解后加入30.00mlAgNO3标准溶液,过量的Ag+需要3.20mlNH4SCN标准溶液滴定至终点。

已知20.00mlAgNO3标准溶液与21.00mlNH4SCN标准溶液能完全作用,计算AgNO3和NH4SCN溶液的浓度各为多少?

 

【参考答案】

一、选择题

A型题

1—5CCDCB 6—10BCBBC11—15DCABB16—20DDABA21—25ADABC

26—30CBBAB

B型题

31—35BBCAB

X型题

36—40ADABCDABEBDAC

二、填空题

1、=、>2、I-、1.04×106、有3、AgCl4、1.3×10-3、9×10-7、无

5、生成弱电解质 利用配位反应 利用氧化还原反应

6、指示剂铬酸钾指示剂法铁铵矾指示剂法吸附指示剂法

7、提前延迟

8、NaOH水解法碳酸钠熔融法氧瓶燃烧法卤素原子

9、直接法返滴法

10、Ag+

三、问答题

1、答:

得:

[CrO42-]=1.12×10-10

得:

[CrO42-]=2.8×10-12

得:

[CrO42-]=1.17×10-9

其中产生PbCrO4沉淀所需CrO42-最少,所以最先沉淀,其次为Ag2CrO4,最后为BaCrO4。

2、答:

CuSO4溶液中逐渐滴入NH3·H2O,开始产生淡蓝色Cu(OH)2沉淀,随着氨水的过量,沉淀逐渐转化为更稳定的深蓝色[Cu(NH3)2]2+配离子,此时加NaOH无Cu(OH)2沉淀产生,但加入Na2S溶液可使Cu2+转化为更难溶的Cu2S黑色沉淀。

3、答:

(1)终点到达的迟早与溶液中指示剂的浓度有关。

为达到终点恰好与等当点一致的目的,必须控制溶液中CrO42-的浓度。

每50~100ml滴定溶液中加入5%(W/V)K2CrO4溶液1ml就可以了。

(2)用K2CrO4作指示剂,滴定不能在酸性溶液中进行,因指示剂K2CrO2是弱酸盐,在酸性溶液中CrO42-依下列反应与H+离子结合,使CrO42-浓度降低过多,在等当点不能形成Ag2CrO4沉淀。

  2CrO42-+2H+2HCrO4-Cr2O72-+H2O

  也不能在碱性溶液中进行,因为Ag+将形成Ag2O沉淀:

  Ag++OH-→AgOH

2AgOH→Ag2O↓+H2O

因此,用铬酸钾指示剂法,滴定只能在近中性或弱碱性溶液(pH6.5~10.5)中进行。

如果溶液的酸性较强可用硼砂、NaHCO3或CaCO3中和,或改用硫酸铁铵指示剂法。

  滴定不能在氨性溶液中进行,因AgCl和Ag2CrO4皆可生成[Ag(NH3)2]+而溶解。

4、答:

(1)偏高。

因部分CrO42-转变成Cr2O72-,指示剂剂浓度降低,则终点推迟出现。

(2)偏低。

因有部分AgCl转化成AgSCN沉淀,反滴定时,多消耗硫氰酸盐标准溶液。

(3)无影响。

因AgBr的溶解度小于AgSCN,则不会发生沉淀的转化作用。

(4)偏低。

因AgCl强烈吸附曙红指示剂,使终点过早出现。

(5)无影响。

因AgI吸附I-的能力较曙红阴离子强,只有当[I-]降低到终点时才吸附曙红阴离子而改变颜色。

四、计算题

1、解:

由于HAc和NaAc混合溶液为缓冲溶液,则

将浓度1mol·L-1分别代入,得到

[H+]=Ka=1.8×10-5mol·L-1

因此CN-的浓度应为

设溶解度为s,由AgCNAg++CN-

s2.74×10-5+s

由于AgCN解离出来的CN-非常少,所以会有2.74×10-5+s≈2.74×10-5mol·L-1

Ksp,AgCN=s×2.74×10-5=1.6×10-14

解得s=5.8×10-10

2、解:

设AgNO3和NH4SCN溶液的浓度分别为

由题意可知:

则过量的Ag+体积为:

(3.20×20)/21=3.0476ml

则与NaCl反应的AgNO3的体积为30-3.0476=26.9524ml

因为

 

【趣味题】

医院中进行钡餐透视时,用BaSO4做内服造影剂,为什么不用BaCO3做内服造影剂?

已知信息:

1.KspBaSO4=1.1×10-10;KspBaCO3=5.1×10-9

2.Ba2+有剧毒;

3.胃酸的酸性很强,pH约为0.9~1.5;

解析:

由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9~1.5),如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水,使CO32-离子浓度降低,使Qc

所以,不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。

 

而SO42-不与H+结合生成硫酸,胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响,Ba2+浓度保持在安全浓度标准下,所以用BaSO4作“钡餐”。

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