大学无机化学沉淀溶解平衡大连理工版课件.pptx

1、 第六章第六章 沉淀沉淀溶解平衡溶解平衡 6.3 两种沉淀之间的平衡两种沉淀之间的平衡 6.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解 6.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积 6.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积6.1.3 溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系6.1.2 溶度积溶度积6.1.1 溶解度溶解度 在一定温度下，达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度通常以符号 S 表示。 对水溶液来说，通常以饱和溶液中每 100g 水所含溶质质量来表示，即以：g /100g水表示。6.1.1 溶解度溶解度 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。6.1.2

2、溶度积溶度积 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，可表示如下：一般沉淀反应： 溶度积常数，简称溶度积。Ksp(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+mnnmmn)(B)(A)B(A-+=ccKsp)(SO)(Ba)BaSO(2424-+=cc可简写为：Ksp )/(SO)/(Ba)BaSO( 2424-+=ccccKsp溶解)(aqSO(aq)Ba (s)BaSO2424-+沉淀6.1.3 溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系1L 平衡浓度/mol-nSmS溶度积和溶解度的相互换算 在有关溶度积的计算中，离子浓度必须是物质的量浓度，其单位为molL

3、1，而溶解度的单位往往是g /100g水。因此，计算时有时要先将难溶电解质的溶解度 S 的单位换算为molL1。nm-+(aq)mB(aq)nA (s)BAmnmn)m()n(SS=Ksp ABS =型Ksp例 ：25oC，AgCl的溶解度为1.9210-3 gL-1，求同温度下AgCl的溶度积。)L/(mol1-SS平衡浓度3 .143Mr(AgCl) =解：已知1313Lmol1034. 1Lmol3 .1431092. 1 -=S)aq(Cl(aq)Ag AgCl(s) -+1021080. 1)Cl()Ag()AgCl(-+=SccKsp 2 )L/(mol1xx-平衡浓度42331.

4、7)CrOMr(Ag=1215Lg102 . 2Lg 331.7105 . 6-=S5312105 . 6 ,4101 . 1-=xx例：25oC，已知 (Ag2CrO4)=1.110-12，求同温下S(Ag2CrO4)/gL-1。Ksp)aq(CrO(aq)2Ag (s)CrOAg4422-+24242)CrO()Ag()CrOAg(-+=ccKsp解：间的关系与的思考题：求243)(POCaSKsp5108 S =Ksp 2KspS= 34KspS= 427KspS=若：S的单位是mol/L，则：S与Ksp的关系是：AB型：A2B型：A3B型：)CrOAg()AgCl(42SSKspKsp

5、 6.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响配合物的生成对溶解度的影响 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解6.2.3 pH 值对溶解度的影响值对溶解度的影响 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解6.2.2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应6.2.1 溶度积规则溶度积规则mnnm)(B)A(-+=ccJ沉淀溶解平衡的反应商判据,即溶度积规则：6.2.1 溶度积规则溶度积规则(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+ J 平衡向左移动，沉淀析出；Ksp J = 处于平衡状态，饱和溶液；Ksp J 平衡向右移动，无沉淀析出； 若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。KspPbCrO

6、4(s)例：2223COOHCO2H+-+BaCO3的生成。 加 BaCl2 或 Na2CO3 加酸(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO2323-+利于 BaCO3 的溶解。23 )(CO JJc-+)(Ba2cKsp 25时，晴纶纤维生产的某种溶液中，时，晴纶纤维生产的某种溶液中，C(SO42-)为为 6. 010- -4 molL-. 若在若在 40.0L该溶液中，加入该溶液中，加入 0.010 molL- BaCl2溶液溶液 10.0L ，问是否能生成问是否能生成 BaSO4 沉淀？沉淀？4241o4231o22o4o43710spsp46.0 1040.0(SO )4.8 10 m

7、ol L50.00.010 10.0(Ba)2.0 10 mol L50.0(SO )(Ba) 4.8 102.0 10 9.6 101.1 10 BaSOccJccKJK-+-+-=解：，所以有沉淀析出6.2.2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应1.同离子效应在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用。例题：求 25时， Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度。x.x +-0100 2 )L/(mol 1浓度平衡0.010 0 )L/(mol 1-浓度初始解：(aq)CrO(aq)2Ag (s)CrOAg2442

8、-+15Lmol106.5 -=S纯水中16421Lmol102 . 5 CrOKLmol010. 0-=S中6102 . 5-=x010. 0010. 0 + xx很小12sp2101 . 1)010. 0()2(-=+KxxAgCl在KNO3溶液中的溶解度 (25 ) 盐效应：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。 )L(mol /10 溶解度AgCl )L /(mol )KNO(1513-c 0.00 0.00100 0.00500 0.0100 1.278 1.325 1.385 1.4272.盐效应 当 时， 增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应

9、占主导；124oL0.04mol)(SO-c)(SO24-cc(Na2SO4)/ molL-1 0 0.001 0.01 0.02 0.04 0.100 0. 200 S(PbSO4)/ mmolL-1 0.15 0.024 0.016 0.014 0.013 0.016 0.023 6.2.3 pH 值对溶解度的影响值对溶解度的影响 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解1.难溶金属氢氧化物 溶于酸)(aqnOH(aq)M (s)M(OH)nn-+nnsp)M()OH(+-=cKcspnno (OH )(M)Kcc-+开始沉淀sp2 OHOHHKJJ+-+使加酸，2.826.85pH可将pH值控制在 2.

10、82 6.85 之间Fe3+沉淀完全Ni2+开始沉淀例题：在含有0.10molL-1 Fe3+和 0.10molL-1 Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，应控制pH值为多少?2.82 102.8 Fe(OH)393-6.85 105.0 Ni(OH)16 2- pH pH sp 沉淀完全开始沉淀K解：c(Fe3+)10-5溶于酸也溶于碱(aq)Al(OH) (aq)OH(s)Al(OH)43-+O(l)3H(aq)Al (aq)3H(s)Al(OH)233+溶于铵盐22Mn(OH) Mg(OH) 例如：上。加入铵盐溶解，道理同(s)Mn(OH)21312102.1 10

11、.15 -Ksp)aq(2OH)aq(Mg (s)Mg(OH)22+-+-+)aq(OHNH )aq(OH)aq(NH234+使 JJKspo c0.05066o6 105 . 4 105 . 4 105 . 4050. 0 )L(mol/1c+-平衡浓度g3 . 4g)5 .5340. 020. 0()ClNH(4=m25. 0101 . 5)Mg()(Mg(OH)OH(1222-+-=ccKspMg(OH) )2(2J沉淀析出，为了不使Ksp423(aq)OH (aq)NH O(l)H (aq)NH+-+14o5o6Lmol20. 0)NH( 108 . 1050. 0105 . 4-+-

12、=cc53.5Cl)(NHM4r=016. 0)108 . 1 (101 . 52512=-0.050 0.25 )Lmol/(1-y平衡浓度此题也可以用双平衡求解：g3 . 4g)5 .5340. 020. 0()ClNH(Lmol20. 0)NH( 20. 0 016. 0)050. 0(25. 041422=-+mcyy) l (O2H)aq(2NH)aq(Mg )aq(2NH(s)Mg(OH)23242+)(NH)Mg(OH)( )NH()NH()Mg(23224232=+cccc(OH)2c(OH)2KKspK bPbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3

13、HgS2.金属硫化物难溶金属硫化物在酸中的沉淀-溶解平衡：难溶金属硫化物的多相离子平衡：+-+22(aq)S(aq)M MS(s)：强碱+-222(aq)OH (aq)HS O(l)H(aq)S S-+22(aq)HS(aq)OH (aq)M O(l)HMS(s)=-+2)HS()OH()M(cccK+22S(aq)H(aq)M (aq)2HMS(s)=-+22222+spa)S()S()H()SH()M( cccccK或=2a22a1spspa)SH(S)H()MS( KKKK在酸中的溶度积常数spaK 例题： 25下,于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S(g), 使其成为饱和

14、溶液 (c(H2S)= 0.10molL-1) 。用HCl调节pH值，使c(HCl)= 0.30molL-1 。试判断能否有FeS生成。011. 0)30. 0(10. 001. 0)(HS)(H)Fe (2222cccJ=+S(aq)H(aq)Fe (aq)H2FeS(s)22+解：600 spaK=沉淀生成。无FeS spaKJ spaK越大,硫化物越易溶。溶解方法 溶不溶 溶不溶 不溶 溶不溶 不溶 溶 溶不溶 不溶 不溶 溶不溶 不溶 不溶 不溶 溶稀HClHAcMnSCdSPbSCuS Ag2SHgS浓HCl王 水3HNOZnS FeS 6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响配合物的

15、生成对溶解度的影响 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解c(Cd2+) c(S2)c(Cd2+) c(S2)aq(SH)aq(CdCl (aq)Cl4)aq(2HCdS(s)224+-+42224)Cl()H()SH() CdCl(ccccK =-+-fspa2a22a124fsp)SH()SH() CdCl() CdS(KKKKKK=-fspKKK =(aq)Cl(aq)Ag(NH (aq)2NHAgCl(s)233-+(aq)AgI (aq)IAgI(s)2-+)Lmol /( 1-平衡浓度x10. 03103.00-=7101067. 1108. 1-=1123oL2.0molL0.20)mol

16、1.8(O)HNH(-=+=c8 . 1=x10. 0例题：室温下，在1.0L氨水中溶解0.10mol固体的AgCl(s)，问氨水的浓度最小应为多少?(aq)Cl(aq)Ag(NH (aq)2NHAgCl(s)233-+解：32103.0010. 010. 0-=Kx23fsp)Ag(NH()AgCl(+=KKK氧化配位溶解：223) l (O4H2NO(g)3S(s)aq()3Cu(NO+242O(l)4H3S(s)2NO(g)(aq)HgCl3H+氧化还原溶解：36sp102 . 1)CuS(K=-3)aq(8HNO3CuS(s)+，sp22)S( S(s) SKJJc-HNO353sp1

17、04 . 6HgS)(K=-3(aq)2HNO12HCl(aq)3HgS(s)+sp222242 )S( S(s) S)Hg( HgCl HgKJcc-+-+使使浓HCl浓HNO3沉淀溶解的方法：+4NH酸 （或 盐）溶解氧化还原溶解配位溶解氧化 配位（王水）溶解 6.3 两种沉淀之间的平衡两种沉淀之间的平衡6.3.2 沉淀的转化沉淀的转化6.3.1 分步沉淀分步沉淀-ClLmol100 . 1ILmol100 . 11313313AgNO Lmol100 . 1 -逐滴加入后析出先析出 AgCl(s) AgI(s)1L溶液1.分步沉淀和共沉淀6.3.1 分步沉淀分步沉淀实验：-+I1)Ag(

18、c-+Cl2)Ag(c114Lmol103 . 8-=-+I1)Ag(c7108 .1-=1Lmol-+Cl2)Ag(c开始沉淀时：AgCl-15-110Lmol100 . 1Lmol106 . 4cc)(I102 . 2 6-=c)(Ag)Ag(I2Cl1+cc)I ()(AgI)Cl()(AgClspsp-ccKKc 与被沉淀离子浓度有关-24CrO 例题：某溶液中含Cl和 ，它们的浓度分别是 0.10mol.L-1和0.0010mol.L-1，通过计算证明，逐滴加入AgNO3试剂，哪一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时，第一种离子是否被沉淀完全(忽略由于加入AgNO3所引起的体积变化)。-

19、+Cl1)(Agc-+24CrO2)(Agc先析出AgCl19Lmol108 . 1-=-+Cl1)(Agc15Lmol103 . 3-=-+24CrO2)(Agc解：析出AgCl(s)所需的最低Ag+浓度-+Cl1)(Agc10. 0108 . 110-=)Cl(AgCl)sp-=cK-+24CrO2)(Agc0010. 0101 . 112-=)(CrO)CrO(Ag2442sp-=cK,CrOAg42开始析出时当16Lmol105 . 5-=5100 . 1-1Lmol-)Cl(-c)Cl(-c510103 . 3108 . 1-=)(Ag(AgCl)2sp+=cK6.3.2 沉淀的转化

20、沉淀的转化95109 . 4101 . 7-=4104 . 1=(aq)SO(s)aCOC (aq)CO(s)CaSO243234-+)(Ca)(CO)(Ca)(SO223224+-+-=ccccK)(CaCO)(CaSO3sp4spKK= 7101 . 7-=xx)Lmol/(1-平衡浓度010. 0)CONa(320c1Lmol010.0-17Lmol)010. 0101 . 7(-+=例题：在1LNa2CO3溶液中使0.010mol的CaSO4全部转化为CaCO3,求Na2CO3的最初浓度为多少? 解：(aq)SO(s)CaCO (aq)CO(s)CaSO243234-+4104 . 1

21、010. 0= Kx结论：沉淀类型不同，计算反应的 。K沉淀类型相同, 大（易溶)者向 小（难溶)者转化容易，二者 相差越大，转化越完全，反之 小者向 大者转化困难；KspKspKspKspKsp 1L/mol-平衡浓度x010. 01Lmol24. 0-=x1Lmol25. 0-=)CONa(320c)24. 0010. 0(+=1Lmol-例题：如果在1.0LNa2CO3 溶液中使0.010mol的BaSO4完全转化为BaCO3，问Na2CO3的溶液最初浓度为多少?解：(aq)SO(s)BaCO (aq)CO(s)BaSO243234-+042. 0=910106 . 2101 . 1-=Kx=010. 0)(BaCO)(BaSO3sp4spKK=作业：P177：12、14、16、17、20