配位平衡及其影响因素
工业分析技术专业《配位解离平衡及影响因素教案》
工业分析技术专业《配位解离平衡及影响因素教案》教案章节：一、教学目标1. 理解配位解离平衡的概念及意义。
2. 掌握配位解离平衡的数学表达式及平衡常数。
3. 了解配位化合物的主要类型及性质。
4. 掌握影响配位解离平衡的因素及其作用机理。
5. 能够运用配位解离平衡知识解决实际问题。
二、教学内容1. 配位解离平衡的概念及意义配合物的定义及特点配位解离平衡的表示方法配位解离平衡在工业分析中的应用2. 配位解离平衡的数学表达式及平衡常数平衡常数的定义及计算方法平衡常数与反应进行方向的关系平衡常数在工业分析中的应用3. 配位化合物的主要类型及性质配位化合物的分类及特点配位化合物的命名规则配位化合物的性质及应用三、教学重点与难点1. 配位解离平衡的概念及意义2. 配位解离平衡的数学表达式及平衡常数3. 配位化合物的主要类型及性质四、教学方法与手段1. 讲授法：讲解配位解离平衡的概念、数学表达式及平衡常数，配位化合物的主要类型及性质。
2. 案例分析法：分析实际案例，让学生了解配位解离平衡在工业分析中的应用。
3. 讨论法：组织学生讨论影响配位解离平衡的因素，培养学生的思考能力。
4. 借助多媒体教学手段：使用PPT、图片等展示配合物结构、反应过程等，提高学生的学习兴趣。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对配位解离平衡概念、数学表达式及平衡常数的掌握程度。
2. 练习题：布置相关练习题，检验学生对配位化合物类型及性质的理解。
4. 期末考试：设置有关配位解离平衡及影响因素的题目，全面评估学生的学习效果。
六、教学过程1. 引入新课：通过简单的化学反应引出配位解离平衡的概念，激发学生的兴趣。
2. 讲解配位解离平衡的概念及意义：解释配合物的定义，阐述配位解离平衡在工业分析中的重要性。
3. 讲解配位解离平衡的数学表达式及平衡常数：详细解释平衡常数的计算方法，结合实际例子让学生理解平衡常数与反应进行方向的关系。
4. 介绍配位化合物的主要类型及性质：讲解配位化合物的分类，举例说明不同类型配位化合物的特点及应用。
溶液中的化学平衡-配位平衡
工业废水中的重金属离子常通过配位反应进行沉 淀或吸附，从而达到净化废水的目的。
环境化学中的配位平衡问题
土壤污染修复
土壤中的重金属离子与有机配体发生配位反应，影响重金属的迁移 和生物有效性，从而影响土壤污染修复效果。
水质监测与净化
水体中的重金属离子、有机污染物等可通过配位反应进行转化和去 除，确保水质安全。
02
在化学分析中，可以利用配位平衡常数来计算溶液中各组分的浓度。
03
在生物学中，配位平衡常数可以用来描述生物体内的金属离子与蛋白 质、酶等生物大分子之间的相互作用。
04
在环境科学中，配位平衡常数可以用来研究重金属离子在土壤、水等 环境介质中的迁移转化行为。
04
配位平衡在化学反应中的作 用
配位反应的速率影响
由能变化等参数，从而预测反应结果。
05
实际应用中的配位平衡问题
工业生产中的配位平衡问题
1 2 3
金属冶炼
在金属冶炼过程中，配位平衡对于控制金属离子 的溶解度和稳定性至关重要，直接影响金属的提 取率和纯度。
化学品的合成与分离
许多化学品的合成和分离涉及到配位平衡，如利 用配位反应合成有机金属化合物、分离稀有元素 等。
03
配位平衡的计算与表示方法
配位平衡的计算
配位平衡是溶液中一种重要的化学平衡， 主要涉及配位体和中心离子之间的相互 作用。
配位平衡的计算通常需要使用平衡常数，如 稳定常数和不稳定常数，来描述配位体和中 心离子之间的结合和解离程度。
平衡常数的值取决于温度、压力和 溶液的组成，可以通过实验测定或 计算得出。
形成配合物的条件
金属离子和配位体需要在一定的条件下形成配合物，如温度、压 力、浓度等。
配位平衡与沉淀平衡的关系_概述及解释说明
配位平衡与沉淀平衡的关系概述及解释说明1. 引言1.1 概述:在化学反应中，配位平衡和沉淀平衡是两个重要的概念。
配位平衡是指当配位物与金属离子形成络合物时，附近的其他物质对于该反应中产生的络合物是否会形成影响。
沉淀平衡则是指当反应涉及到产生固体沉淀时，溶液中各组分之间达到平衡的状态。
本文旨在探讨配位平衡和沉淀平衡之间的关系，并解释它们之间的相关性。
1.2 文章结构:本文共分为五个部分进行描述和讨论。
首先，在引言部分将简要介绍配位平衡和沉淀平衡以及本文研究的目的。
接下来，将详细探讨配位平衡和沉淀平衡各自的概念、影响因素以及相应的特点。
然后，我们将解释说明这两者之间存在着何种关联性，并详细讨论一些实际应用案例。
最后，通过总结我们得出结论，并列出参考文献供读者进一步了解相关领域研究。
1.3 目的:本文旨在帮助读者全面了解配位平衡和沉淀平衡的概念，并探讨这两者之间的关系。
通过解释说明它们之间的相关性以及实际应用案例分析，本文旨在加深对配位平衡和沉淀平衡原理的理解，提供对相关领域研究的启示，并探索更多新的应用前景。
2. 配位平衡与沉淀平衡的关系：2.1 配位平衡的概念和影响因素：配位平衡是指在溶液中，配位物（通常为阴离子）与金属离子形成络合物的过程。
在配位平衡中，存在着一种特殊的化学吸引力作用，使得金属离子与配位物之间形成稳定的络合结构。
配位平衡受多种因素影响，包括温度、压力、pH 值、配体浓度等。
2.2 沉淀平衡的概念和影响因素：沉淀平衡是指在溶液中溶解度产生了反应，并导致沉淀形成的过程。
当某个化合物的溶解度达到饱和时，就会发生沉淀反应。
沉淀平衡同样受到多个因素影响，如温度、压力、pH 值、其他化学物质浓度等。
2.3 配位平衡与沉淀平衡之间的关系：配位平衡和沉淀平衡密切相关，二者有着互相影响的关系。
首先，配位物对金属离子是否形成络合物，会影响溶液中其他化合物的溶解度。
配位物与金属离子形成络合物后，会减少金属离子的有效浓度，从而降低了其他化合物溶解度和沉淀反应的速率。
影响EDTA配合物稳定性的主要因素.
影响EDTA 配合物稳定性的主要因素关键词：酸效应，酸效应系数，配位效应，配位效应系数1. 影响配位平衡的主要因素在配位滴定中，除待测金属离子M 与Y 的主反应外，反应物M 和Y 及反应产物MY 都可能因溶液的酸度、试样中共存的其他金属离子、加入的掩蔽剂或其他辅助配位剂的存在发生副反应，从而影响主反应的进行。
其综合影响如下式所示：上面综合反应式中：L 为其他辅助配位剂，N 为共存干扰离子。
除主反应外，其他反应皆称为副反应。
由综合反应式可以看出，若反应物M 或Y 发生了副反应，则不利于主反应的进行；若反应产物MY 发生了副反应，则有利于主反应的进行。
下面主要讨论对配位平衡影响较大的EDTA 的酸效应和金属离子M 的配位效应。
(1) EDTA 的酸效应及酸效应系数 如前所述，在EDTA 的七种型体中，只有Y 能与金属离子直接配位，Y 的浓度越小，越不利于MY 的形成。
而Y 的浓度受H +的影响，其配位能力随H +浓度的增加而降低。
这种由于溶液中H +离子的存在，使配位剂EDTA 参加主反应的能力降低的现象称为EDTA 的酸效应。
其影响程度的大小可用酸效应系数来衡量。
酸效应系数为EDTA 的总浓度c Y 与游离Y 的平衡浓度[Y]的比值，用符号αY （H ）表示，即：αY （H ）） ═ ][Y Y c (7-2) 式中c Y 为EDTA 的总浓度，即：c Y ═ [ Y]+[ HY]+[ H 2Y]+…+[ H 6Y] 可见αY （H ） 表示在一定pH 下，未与金属离子配位的EDTA 各种型体的总浓度是游离Y 平衡浓度的多少倍，显然αY （H ）是Y 的分布分数δY 的倒数，并可根据EDTA 的各级解离常数及溶液中的H + 浓度计算出来。
αY （H ） ═ [][][]][ 6Y Y H ++H Y +Y ═ Y δ1 经推导、整理即可得出 ：αY （H ） ═ 1+6][a K H + 562][a a K K H + … +1566][a a a K K K H 显然αY （H ））值与溶液酸度有关，它随溶液pH 增大而减小，αY （H ）越大，表示参加配位反应的Y 的浓度越小，酸效应越严重。
12配位平衡的移动
溶液的酸碱平衡与配位平衡的相互影响 （1）配合物的生成对溶液 pH 的影响
如：在La3+离子与 HAc 中Ac-发生的配位反应中，随 着配合物的生成，消耗了醋酸根 Ac-的同时而释放出 H+ 离子，从而使溶液的 pH 降低。
La3+ + 3HAc = [La(Ac)3] + 3H+ [H+]↑ → pH↓
[Ca-EDTA]2+ + Pb2+
[Pb-EDTA]2+ + Ca2+
此为临床上用依地酸钙 ([Ca-EDTA]2+) 对铅中毒的 病人进行解毒治疗的原理。依地酸钙在体内与 Pb2+反应， 生成更稳定的依地酸铅，依地酸铅是一种无毒可溶于水 的配离子，经由肾脏排出体外，达到解毒目的。
例题、在含有 Hg2+、I- 和 NH3 的溶液中，I- 和 NH3 两 者浓度相等，判断配位转化反应的方向，该溶液中 Hg2+
[Hg(NH3)4]2+ + 4I－
该反应的平衡常数为：
K
=
c ([Hg(NH3)4]2+) ·c (I-)4 c ([HgI4]2-) ·c (NH3)4
=
Kf ([Hg(NH3)4]2+) Kf ([HgI4]2-)
= 1.95×1019 5.66×1029
=
3.45×10-11
K 值很小，说明反应向左进行的趋势很大。
主要以哪种配离子形式存在，c[Hg(NH3)42+] / c[HgI42-] 为 多少？已知：Kf ([Hg(NH3)4]2+) = 1.95×1019
配位平衡的影响因素
配位平衡的影响因素主要包括以下几种：
1. 中心金属离子的空轨道状况和配体的配位能力。
2. 溶液酸度的选择和控制，因为配位滴定的关键问题通常与溶液酸度有关。
3. 沉淀平衡的影响。
4. 氧化还原平衡的影响。
5. 其他配位平衡的影响，如其他配离子的存在等。
此外，温度、搅拌速度和过冷程度等物理因素也可能影响配位平衡。
在实际应用中，了解这些因素有助于更准确地预测和控制配合物的稳定性、反应方向和限度等。
如需更多信息，建议阅读化学书籍或请教专业人士。
配位平衡及其影响因素
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7.2.1配位平衡与平衡常数
配离子的稳定性:
7.2.1配位平衡与平衡常数
如[Cu(NH3)4]2+的第一级形成平衡: Cu2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)]2+ [Cu(NH3)2+] K 稳1 = =104.27 [Cu2+] [NH3] 再如[Cu(NH3)4]2+的第四级形成平衡: [Cu(NH3)3]2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+ [Cu(NH3)42+] 2.18 K 稳4 = =10 [Cu(NH3)32+] [NH3] 另2级形成常数分别为:K 稳2 = 103.55;K
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7.2.1配位平衡与平衡常数
配离子转化,通常是稳定性小的向稳定性大的 转化.转化的完全程度可用转化反应常数衡量. 如:[Ag(NH3)2]+ + 2CN- ⇌ [Ag(CN)2]- + 2NH3 K =
[Ag(CN)2-][NH3]2 [Ag+]
[Ag(NH3)2+][CN-]2 [Ag+] = K 稳([Ag(CN)2]-)/K 稳([Ag(NH3)2]+)
[NH3] = [Ag(NH3)2+]≈0.010 mol· L-1
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7.2.1配位平衡与平衡常数
(2)判断两种配离子间转化的可能性: 例2:在含有NH3和CN-的溶液中加入Ag+,可能会形 成[Ag(NH3)2]+和[Ag(CN)2]-. 试问哪种配离子先 形成? 若在[Ag(NH3)2]+溶液中加入KCN,问否能 发生配离子的转化? 解: 由附录可查得: [Ag(NH3)2]+ K 稳 = 107.40 [Ag(CN)2]- K 稳 = 1021.1 同型配离子,一般是稳定性大的配离子先形成. 故[Ag(CN)2]-会先形成.
工业分析技术专业《配位解离平衡及影响因素教案》
工业分析技术专业《配位解离平衡及影响因素教案》教案章节：一、课程介绍1.1 课程背景1.2 课程目标1.3 课程内容1.4 教学方法二、配位解离平衡基本概念2.1 配位化合物2.2 配位解离平衡的定义2.3 配位离子和配位体2.4 配位键的形成与断裂三、配位解离平衡的原理3.1 配位解离平衡常数3.2 配位化合物的稳定性3.3 配位化合物的平衡转化3.4 影响配位解离平衡的因素四、影响配位解离平衡的因素4.1 配位原子和配位数的改变4.2 配位体和金属离子的电荷变化4.3 温度的影响4.4 配位化合物的浓度变化五、配位解离平衡在工业分析中的应用5.1 配位滴定法5.2 配位化合物在工业分析中的应用5.3 配位化合物的分析测定5.4 实际案例分析六、配位解离平衡的数学表达6.1 配位解离平衡常数表达式6.2 配位化合物稳定常数表达式6.3 配位滴定的反应方程式6.4 配位解离平衡的计算方法七、配位滴定法的基本原理7.1 配位滴定的定义7.2 配位滴定的基本步骤7.3 配位滴定的类型及特点7.4 配位滴定的应用范围八、配位滴定的操作技术8.1 滴定仪器的选用及操作8.2 标准溶液的制备及标定8.3 滴定终点判断及误差分析8.4 配位滴定的数据处理及结果表示九、影响配位滴定的因素9.1 滴定剂的选择及浓度9.2 指示剂的选择及滴定终点判断9.3 温度对配位滴定结果的影响9.4 反应时间对配位滴定结果的影响十、配位滴定在工业分析中的应用实例10.1 金属元素的测定10.2 络合物中金属离子含量的测定10.3 工业废水中有害金属离子的检测10.4 配位滴定在工业生产中的应用案例分析十一、配位化合物在工业分析中的应用11.1 概述配位化合物在工业分析中的重要性11.2 配位化合物在金属离子分析中的应用11.3 配位化合物在环境监测中的应用11.4 配位化合物在其他工业分析领域的应用十二、现代分析技术在配位解离平衡中的应用12.1 原子吸收光谱法在配位解离平衡中的应用12.2 原子发射光谱法在配位解离平衡中的应用12.3 质谱法在配位解离平衡中的应用12.4 X射线荧光光谱法在配位解离平衡中的应用十三、配位解离平衡实验操作指导13.1 实验目的与要求13.2 实验原理与步骤13.3 实验注意事项13.4 实验数据处理与分析十四、配位解离平衡实验案例分析14.1 实验案例一：配位化合物稳定性常数的测定14.2 实验案例二：配位滴定法测定金属离子含量14.3 实验案例三：络合滴定的应用14.4 实验案例四：配位化合物在环境监测中的应用十五、课程总结与展望15.1 课程主要内容回顾15.2 配位解离平衡在工业分析技术中的应用前景15.3 配位解离平衡领域的研究动态与发展趋势15.4 课程学习效果评估与反馈重点和难点解析本文教案主要涵盖了配位解离平衡及影响因素的内容，重点包括配位化合物的定义、配位解离平衡的原理、影响配位解离平衡的因素、配位滴定法的基本原理及操作技术、配位化合物在工业分析中的应用等。
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[NH3] = [Ag(NH3)2+]≈0.010 mol· L-1
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7.2.1配位平衡与平衡常数
(2)判断两种配离子间转化的可能性: 例2:在含有NH3和CN-的溶液中加入Ag+,可能会形 成[Ag(NH3)2]+和[Ag(CN)2]-. 试问哪种配离子先 形成? 若在[Ag(NH3)2]+溶液中加入KCN,问否能 发生配离子的转化? 解: 由附录可查得: [Ag(NH3)2]+ K 稳 = 107.40 [Ag(CN)2]- K 稳 = 1021.1 同型配离子,一般是稳定性大的配离子先形成. 故[Ag(CN)2]-会先形成.
[Ag(NH3)2]+ + 2S2O32 - ⇌ [Ag(S2O3)2]3- + 2NH3
反应0
0.80+2x
休息
0. 10-x
1.2-2x
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7.2.1配位平衡与平衡常数
K =K
稳([Ag(S2O3)2
3] )/K
+) ( [Ag(NH ) ] 稳 3 2
= 1021.1 / 107.40 = 1013.7 能发生配离子的转化.
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7.2.1配位平衡与平衡常数
例3:25℃时[Ag(NH3)2]+溶液中c([Ag(NH3)2]+) = 0.10 mol· L-1, c(NH3) = 1.0 mol· L-1. 现加入Na2S2O3 , 使 c(S2O32-) = 1.0 mol· L-1.计算平衡时溶液中NH3、 [Ag(NH3)2]+的浓度. 解: 由附录可查得: [Ag(NH3)2]+ K 稳 = 107.40 [Ag(S2O3)2]3- K 稳 = 1013.5
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7.2.1配位平衡与平衡常数
配离子的稳定性:
7.2.1配位平衡与平衡常数
如[Cu(NH3)4]2+的第一级形成平衡: Cu2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)]2+ [Cu(NH3)2+] K 稳1 = =104.27 [Cu2+] [NH3] 再如[Cu(NH3)4]2+的第四级形成平衡: [Cu(NH3)3]2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+ [Cu(NH3)42+] 2.18 K 稳4 = =10 [Cu(NH3)32+] [NH3] 另2级形成常数分别为:K 稳2 = 103.55;K
7.2配位平衡及其影响因素
7.2.1配位平衡与稳定常数 7.2.2影响配位平衡的主要因素
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7.2.1配位平衡与平衡常数
1.dissociation equilibrium and stability constant: 配离子在水溶液中具一定的稳定性. 配合物在水中的形成一般也是逐级进行的: 如:[Cu(NH3)4]2+的形成: [Cu(NH3)4]2+ 形成 Cu2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)]2+ [Cu(NH3)]2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)2]2+ [Cu(NH3)2]2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)3]2+ [Cu(NH3)3]2+ + NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+ 配离子在水溶液中形成达到平衡时的平衡 常数又称配离子的稳定常数.
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7.2.1配位平衡与平衡常数
Ag+ + 2NH3 ⇌ [Ag(NH3)2]+ 反应前c/mol· L-1 0.010 0.030 0.0 平衡时c/mol· L-1 x 0.010+2x 0.010-x [Ag(NH3)2+] K 稳= = 107.40 [Ag+][NH3]2 = (0.010 - x)/x(0.010 + 2x)2 解得: x = 4.010-6 mol· L-1 = [Ag+]
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7.2.1配位平衡与平衡常数
配离子转化,通常是稳定性小的向稳定性大的 转化.转化的完全程度可用转化反应常数衡量. 如:[Ag(NH3)2]+ + 2CN- ⇌ [Ag(CN)2]- + 2NH3 K =
[Ag(CN)2-][NH3]2 [Ag+]
[Ag(NH3)2+][CN-]2 [Ag+] = K 稳([Ag(CN)2]-)/K 稳([Ag(NH3)2]+)
K
不稳1 =
[Cu(NH3)32+][NH3]
2+]
=1/K
稳4
= 10-2.18
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7.2.1配位平衡与平衡常数
K
稳意义及作用:
①衡量稳定性高低; ②比较同型配合物稳定性相对高低; ③平衡计算. 2.application of stability constant: (1)平衡组成的计算: 例1:室温下,0.010mol的AgNO3 (s)溶于1.0L 0.030 mol· L-1的NH3· H2O中(设体积不变),计算该溶液中 游离Ag+、NH3和[Ag(NH3)2]+ 的浓度. 解: 查得:K 稳 = 107.40.
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7.2.1配位平衡与平衡常数
配离子在水溶液中的解离:
7.2.1配位平衡与平衡常数
[Cu(NH3)4 累积稳定常数: 将逐级稳定常数依次相乘所得到的稳定常数. 一般用i表示. 对[Cu(NH3)4]2+: 1 = K 稳1 2 = K 稳1 K 稳2 3 = K 稳1 K 稳2 K 稳3 4 = K 稳1 K 稳2 K 稳3 K 稳4 = K 稳(总)
2.90 = 10 稳3
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7.2.1配位平衡与平衡常数
K 稳1、K 稳2 称为逐级形成常数或逐级稳 定常数(或分步稳定常数). 一般来说K 稳1 >K 稳2 > K 稳3 > 逐级稳定常数随配位数的增加而减小. 配离子在水溶液中也会发生解离. 如:[Cu(NH3)4]2+的第一级解离平衡: [Cu(NH3)4]2+ ⇌ [Cu(NH3)3]2+ + NH3 配离子在水溶液中解离达平衡时的平衡常数称 为不稳定常数 .