§6、3 两种沉淀之间的平衡
6、3、1、沉淀的转化
在某种沉淀中加入适当的沉淀试剂,使原有的沉淀溶解而生成另一种沉淀的过程,称为沉淀的转化。
某些难溶电解质采用上述方法也很难使其溶解,这时可采用沉淀转化的方法。
举例:想含有 沉淀及其饱和溶液(约5 )的试管中,逐滴加入 KI溶解,震荡试管,则白色沉淀 逐渐转变为黄色沉淀 。由于 ,所以向 饱和溶液中加入KI溶液后,将有更难溶解的 生成,溶液中 浓度降低,致使 ,溶液对 不饱和,七沉淀溶解平衡向右移动。随着 的不断加入, 将逐渐溶解,并转化为 沉淀。
上述反应的平衡常数为
该沉淀转化反应的平衡常数很大,反应向右进行的趋势很强。
沉淀转化是一种难溶电解质不断溶解,而另一种难溶电解质不断生成的过程。通常由溶解度大的沉淀向溶解度小的沉淀转化,两种沉淀的溶解度之差越大,沉淀转化越容易进行。对于相同类型的难溶电解质。则由 较大的向 较大的方向进行。溶解度相差不大时,一定条件下能使溶解度小的沉淀向溶解度大的沉淀转化。
6、3、2、分步沉淀
在溶液中含有多种可被同一种沉淀剂沉淀的离子时,逐渐增大溶液中沉淀试剂的难度,使这些离子先后被沉淀出来的现象,称为分步沉淀。
根据溶度积规则,生成沉淀所需沉淀试剂浓度小的离子先被沉淀出来,即J先达到 的离子先被沉淀出来。对于同一类型的化合物,且离子浓度相同情况, 小的先成为沉淀析出, 大的后成为沉淀析出。对于离子浓度不同或不同类型的化合物,不能用 的大小判断沉淀的先后次序,需要通过计算分别求出产生沉淀时所需沉淀剂的最低浓度,其值低者先沉淀。
练习:溶液中同时存在 和 ,其浓度均为0.010 mol•L-1,若滴加 溶液,试判断哪种离子首先被沉淀?
例题:在2.0mol•L-1 溶液中 ,含有0.010 mol•L-1 杂质,问能否通过控制溶液 的方法达到除杂的目的?
解 由俯表查得
欲使 产生沉淀,所需最低OH-浓度为
欲使 产生沉淀,所需最低OH-浓度为
沉淀 所需OH-浓度小,首先产生 。
当 浓度低于 mol•L-1时,认为已被沉淀完全。沉淀 所需OH-的最底浓度为
只要控制 ,就能实现除去杂质 的目的。
利用分步沉淀分离混合离子时,当第二种沉淀刚好析出时,第一种离子应被沉淀完全,即其难度 ,两者就可以被分离开。
第七章 氧化还原反应 电化学基础
所有的化学反应可被划分为两类:一类是氧化还原反应,另一类是非氧化还原反应。前面所讨论的酸碱反应和沉淀反应都是非氧化还原反应。氧化还原反应中,电子从一种物质转移到另一种物质,相应某些元素的氧化值发生了改变。这是一类非常重要的反应。早在远古时代,“燃烧”这一最早被应用的氧化还原反应促进了人类的进化,地球上植物的光合作用也是氧化还原过程,据估计,每年通过光合作用储存了大约1017KJ的能量,同时将1010t的碳转化为碳水化合物和其他有机物。人体内氧气的输送和消耗过程也是氧化还原反应过程。在现代社会中,金属冶炼,高能燃料和众多化工产品的合成都涉及氧化还原反应。在电池中,自发的氧化还原反应将化学能转变为电能。相反,在电解池中,电能逼使非自发的氧化还原反应进行,并将电能转化为化学能,电能与化学年能之间的转化是电化学研究的重要内容。电化学是化学科学的分支科学之一。
本章将以原电池作为讨论氧化还原反应的物理模型,重点讨论标准电极电势的概念以及影响电极电势的因素。同时将氧化还原反应与原电池电动势联系起来,判断反应进行的方向和限度,为今后深入地学习电化学打下基础。
§7.1 氧化还原反应的基本概念
人们对氧化还原反应的认识经历了一个过程。最初把一种物质同氧化合的反应称为氧化;把含氧的物质失去氧的反映称为还原。随着对化学反应的深入研究,人们认识到还原反应实质上是得到电子的过程,氧化反应是失去电子的过程;氧化与还原必然是同时发生的,而且得失电子数目相等。总之,这样一类有电子转移(电子得失或共用电子对偏移)的反应,被称为氧化还原反应。例如
Cu2 (aq) Zn(s) → Zn2 (aq) Cu(s) 电子得失
H2(g) Cl2(g) → 2HCl(g) 电子偏移
CH3CHO O2(g) → CH3COOH 电子偏移
氧化还原反应的基本特征是反应前、后元素的氧化数发生了改变。