第四章 水环境中的反应

北京交通大学理学院化学所现代化学基础第四章水环境中的反应4.2沉淀——溶解平衡4.3配位平衡4.1天然水体的碳酸平衡和缓冲能力北京交通大学理学院化学所现代化学基础11HAcAcmolLmolLxxx　　　　　　　　　　　H　　　起始浓度／　　　0.1　０　　　０平衡浓度／　　0.1－　　　　　以0.100molL-1HAC为例，51.7610aK2531.76100.11.3210xxxM北京交通大学理学院化学所现代化学基础222155(2)=9.5109.510SSyHSHSyyy再求溶液的[]；设[]，平衡浓度/molL552512251219.5109.5109.510=1.1109.5101.110aaKyyyKyymolL因很小，（）21212=1.110=aSmolLK所以，[]1410151.010[]1.1109.510wKOHmolLH[]5lg(9.510)4.0HpH=-lg[]北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：计算18℃时0.1mol/LH2S溶液中的H+、OH-、HS-、S2-的浓度和溶液的pH值10514w5821,a21005.11054.9101]H[K][OH02.4]Hlg[pH1054.9x]HS[]H[101.9xM1.0x]SH[]HS][H[KxxxM1.0HSHSH2Ｍ　　　解得：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　解：因为一级离解的Ka,1远远大于二级离解的Ka,2，因此可以用一级离解的H+的浓度代替总的H+浓度,用一级离解的HS-的浓度代替总的HS-浓度北京交通大学理学院化学所现代化学基础122512822,a1,a22,a1,a2222,a1,a22100.11054.9101.1101.91.0]H[KK1.0]H[]SH[KK]S[]SH[]S[]H[KKKSH2SH22）（　　　　　　　　　　　　　　　解得：为：解：总的离解平衡关系北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：溶液中氨水的浓度是0.2M，计算溶液中OH－的浓度和氨的离解度。若该溶液中加入0.2Ｍ的氯化铵，则溶液中OH－的浓度和氨的离解度为多少？0.00895%0.2xM　　　离解度α＝101.79x0.94%0.2x离解度α＝M　　　101.88解得：　x101.79x0.2x)x(0.2K101.79x0.2xK　　x　　　x　　　　　　0.2x0.2Cl时平衡浓度　　加入NH　x　　　xx　　　　　.2Cl时平衡浓度　　0没加入NH　OH　　NHO　H　　NH　　　　　　　535θ5θ444233NH3NH，2北京交通大学理学院化学所现代化学基础盐酸酸盐酸盐盐酸　　　　　　　　　平衡浓度　　　　　　　　　溶液：弱酸及其弱酸盐组成的ccKHccxxcxcxHAAHxcxxcAHa][)(]][[KHAa盐碱碱盐碱盐盐碱　　　　　解得：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　平衡浓度　　　　　　　　　　　　　　　　　成的溶液：　　弱碱及其弱碱盐组ccKOHcxcxcxxcNHOHNHKxxcxcOHNHOHNHbb][)(][]][[34423北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：0.1MHAc和0.1MNaAc组成的缓冲溶液，其pH是多少？若向100mL水中加入1.0mL1.0M的盐酸溶液，其pH又是多少？若向100mL该缓冲溶液中加入1.0mL1.0M的盐酸溶液，其pH又是多少？4.75]lg[HH,101.760.10.110＝1.76ccK][H成的缓冲溶液：解：弱酸及其弱酸盐组55盐酸θap　　2，则其　pH若将该盐酸加入纯水中0.01M101mL1.0M1mL浓度变为：加入的盐酸被稀释，其北京交通大学理学院化学所现代化学基础66.4,1015.209.011.01076.1][11.009.011.0)09.0(]][[K01.01.001.01.001.01.001.01.0HAc55apHMHxxxxHAAHxxxAcHHAcAcH　　　　　　　现平衡浓度　　　　　　　０　　　　　起始浓度　　　　　　　　　　：结合生成与液中，盐酸中的若将该盐酸加到缓冲溶4.75H成的缓冲溶液的解：弱酸及其弱酸盐组p2则其pH若将盐酸加入纯水中，0.01M101mL1.0M1mL浓度变为：加入的盐酸被稀释，其北京交通大学理学院化学所现代化学基础2[]]NaOHOHHAAHOOHA+当加入少量时，发生了强碱与酸的中和反应：，在溶液中不累积，而和[HA]变化很小，对溶液[H影响很小。例如由弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液,溶液中HA、A-是大量的，H+是少量的，H+的浓度取决于c(HA)/c(A-)。[]]HClHAHAHA+当加入少量时，同样发生中和反应：，在溶液中不累积，而和[HA]变化很小，因此对溶液[H影响很小。缓冲溶液为何具有缓冲能力？北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：欲配制pH=9.20,C(NH3·H2O)=1.0mol/l的缓冲溶液500ml，如何用浓NH3·H2O溶液（15mol/l）和固体NH4Cl配制？325[]().1.5810.0.89;bbcOHKKNHHOccccc551771017710－碱盐－碱碱盐盐解：　，，则[NH4Cl]=1.0/0.89=1.1mol/l应称取固体NH4Cl:0.50×1.1×53.5克=29克浓NH3·H2O为15mol/l,所需体积V(NH3·H2O)=1.0×500/15ml=33ml配制方法：称29克NH4Cl固体，溶于少量水中，加入33ml浓NH3·H2O溶液，然后加水至500ml。北京交通大学理学院化学所现代化学基础溶度积的大小反映了物质的溶解能力。对于同类型的难溶电解质在相同温度下，溶度积越大，溶解度也越大。　　　：　　　　；：；６：例如：613110105.1107.7105.1spspspKAgIKAgBrKAgCI对于不同类型的难溶电解质不能用溶度积比较其溶解度的大小。mol/L　10的溶解度是：1.31CrOAgmol/L，10是：1.25但是AgCI的溶解度；109.0：KCrOAg；　101.5６例如：AgCI：K442512θsp4210θsp北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：将1.2M的AgNO320.0mL，（1）与1.4M的NaAc溶液30.0mL混合后有无沉淀生成？（2）与1.4M的HAc溶液30.0mL混合后有无沉淀生成？已知AgAc的溶度积为4.4×10-3，HAc的离解平衡常数是1.8×10-5。故有沉淀生成溶度积K0.40320.84＝0.48C离子积＝C0.84MM3020301.4C的浓度为：混合后Ac0.48MM3020201.2C的浓度为：解：（1）混合后AgθspAcAgAc－Ag北京交通大学理学院化学所现代化学基础　　故没有沉淀生成溶度积K101.87103.89＝0.48C离子积＝CM103.89M0.84101.8CＫC的浓度为：混合后Ac0.84MM3020３01.４C：混合后ＨＡｃ的浓度为的浓度为：(2)　混合后Agθsp33AcAg35-θaAc－ＨＡｃ0.48MM3020201.2CAg北京交通大学理学院化学所现代化学基础求在25℃时，AgCI在0.01mol/LNaCI溶液中的溶解度(mol/L)。已知AgCI的溶度积为1.56×10-10。AgCI在纯水中的溶解度为1.25×10-5(mol/L)LmolxxxKCIAgxxCIAgAgCIxMNaCIAgCIsp/1056.11056.1)01.0(]][[01.001.0810　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　平衡浓度：　　　　　　　　　　　　溶液中的溶解度为在解：设北京交通大学理学院化学所现代化学基础沉淀的转化：一种难溶电解质可以转化成另一种溶解度更小的难溶电解质。例如：CaCO3可以转化成溶解度更小的Ca3(PO4)2。23243343)(233COPOCaPOCaCO例题：判断BaSO4沉淀能否转化成BaCO3沉淀？解：BaSO4的溶度积常数是：1.08×10-10BaCO3的溶度积常数是：8.1×10-9BaSO4的溶解度更小，故BaSO4沉淀不能转化成BaCO3沉淀北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：在含有0.01mol/LCrO4-和0.01mol/LCI-的溶液中逐滴加入AgNO3溶液，AgCI和Ag2CrO4哪种物质先沉淀。先沉淀出来要的银离子浓度小，故AgCI出现沉淀时需M101.１M0.01101.2cK　　c，即Kc的c出现沉淀时，则溶液中CrO　　当AgM101.56M0.01101.56cK　　　　c，即Kc淀时，则溶液中的c解，当AgCI出现沉５12CrOθspAgθspCrO2Ag42810CIθspAgθspCIAg44北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：（1）在10ml0.0015MMnSO4溶液中加入5ml0.15M氨的水溶液有无Mn(OH)2沉淀生成。（2）若在上述10ml0.0015MMnSO4溶液中先加入0.495g硫酸铵固体，再加入5ml0.15M氨的水溶液有无Mn(OH)2沉淀生成。Mn(OH)2的溶度积常数是4.0×10-14　故有沉淀生成　　　　　　　　　　溶度积K109)10(9.49＝0.001C离子积＝CM109.49M0.05101.8CＫC的浓度为：混合后OH0.05MM510５0.15C0.001MM510100.0015C和氨的浓度为：解：（1）混合后Mnθsp10242OHMn45-θbOH－氨Mn222，北京交通大学理学院化学所现代化学基础　故没有沉淀生成　　　　　　　　　　溶度积＝离子积＝＝Ｃ的浓度为：　　　混合后为）　加入硫酸铵的浓度（盐碱－spHnbHKMMCKOHMLmolgg15262OM65O1024.3)108.1(001.0CC108.1225.005.0108.1C25.0]001.0)510/[(/132495.022例：（1）在10ml0.0015MMnSO4溶液中加入5ml0.15M氨的水溶液有无Mn(OH)2沉淀生成。（2）若在上述10ml0.0015MMnSO4溶液中先加入0.495g硫酸铵固体，再加入5ml0.15M氨的水溶液有无Mn(OH)2沉淀生成。Mn(OH)2的溶度积常数是4.0×10-140.05MM510５0.15C0.001MM510100.0015C和氨的浓度为：解：混合后Mn氨Mn22，北京交通大学理学院化学所现代化学基础例：（1）在室温时，将H2S通入0.1M的ZnCI2溶液中至饱和，有无ZnS沉淀生成。（2）如通入至含有0.3MHCI和0.1MZnCI2的混合溶液中有无ZnS沉淀生成。ZnS的溶度积常数是1.2×10-2313251282