难溶强电解质的沉淀溶解平衡课件.ppt

1、了解了解沉淀沉淀-溶解平衡在药学中的应用；溶解平衡在药学中的应用；熟悉熟悉难溶强电解质的标准溶度积常数与难溶强电解质的标准溶度积常数与溶解度的关系；溶解度的关系；掌握掌握溶度积规则及其在沉淀生成、溶解、溶度积规则及其在沉淀生成、溶解、转化中的应用。转化中的应用。本章重点本章重点%溶度积规则溶度积规则%同离子效应同离子效应%分步沉淀分步沉淀本章难点本章难点L分步沉淀分步沉淀第六章 难溶强电解质的沉淀-溶解平衡第一节第一节沉淀的生成和溶解沉淀的生成和溶解第二节第二节难溶强电解质的标准溶度积常数难溶强电解质的标准溶度积常数第三节第三节分步沉淀和沉淀的转化分步沉淀和沉淀的转化溶解度：每100克水中溶解

2、的物质的量(克/100克水)如：25 C,100克水中可溶解(克)ZnCl2 432；PbCl2 0.99；HgS 1.4710-25 易溶物：1 克 微溶物：0.011克 难溶物：(Mg(OH)2)，反应向逆方向进行，因此将两种溶液混合后有 Mg(OH)2 沉淀生成。2+223 28(Mg)(OH)3.3 10(1.1 10)4.0 10JccspK二、难溶强电解质沉淀的溶解根据溶度积规则，在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中，若降低难溶强电解质的阳离子或阴离子的浓度，使 ，则沉淀溶解。sp JK常用的方法有：常用的方法有：1生成弱电解质生成弱电解质 2发生氧化还原反应发生氧化还原反应 3生成

3、配离子生成配离子 难溶于水的弱酸盐溶于强酸：如果加入足量的酸，难溶如果加入足量的酸，难溶弱酸盐弱酸盐将完全溶解将完全溶解1生成弱电解质生成弱电解质二、难溶强电解质沉淀的溶解2+22424CaC O(s)Ca(aq)C O(aq)232HCl(aq)2H O(l)2Cl(aq)2H O(aq)2242H C O(aq)+2H O(l)+难溶于水的氢氧化物能溶于酸，生成水：如果加入足量的酸，难溶氢氧化物将完全溶解如果加入足量的酸，难溶氢氧化物将完全溶解1生成弱电解质生成弱电解质二、难溶强电解质沉淀的溶解M(OH)(s)M(aq)OH(aq)zzz23HCl(aq)H O(l)Cl(aq)H O(a

4、q)zzzz2H O(l)z+二、难溶强电解质沉淀的溶解1生成弱电解质生成弱电解质33Fe(OH)(s)Fe(aq)3OH(aq)3H23H O(l)+如：如：难溶于水的氢氧化物能溶于酸，生成水：总反应为：Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O二、难溶强电解质沉淀的溶解1生成弱电解质生成弱电解质例题3eq3eq(Fe)(H)cKc33eq3eeqqeq3(Fe)(H(OH)()OH)cccc33W(Fe(OH)()spKK 例 6-5 25 时，欲使 0.010 mol ZnS 溶于 1.0 L 盐酸中，求所需盐酸的最低浓度。已知 (ZnS)=1.610-24，(H2S)=8.910-8，(H

5、2S)=7.110-15。解：沉淀溶解反应的离子方程式为：spK2eqeq22eqeq2eq22eqeq2eqeqeqeq24eq3815a12a22(Zn)(H S)(H)(H S)(HS)(Zn)(S)(HS)(H)(S)(H)(ZnS)1.6 102.5 10(H S)(H S)8.9 107.1 10ccKcccccccccKKKa1Ka2K沉淀溶解反应的标准平衡常数为：+2+2ZnS2H(aq)Zn(aq)H S(aq)由反应式可知，当 0.010 mol ZnS 恰好溶解在 1.0 L 盐酸中，溶液中 Zn2+和 H2S 的平衡浓度均为 0.010 molL-1。此时溶液中 H+相

6、对浓度为：所需盐酸的最低浓度为：2eqeq2eq23(Zn)(H S)(H)(0.010)0.202.5 10cccKeqeq2111(HCl)(H)2(H S)0.20 mol L2 0.010 mol L 0.22 mol Lccc 若沉淀 非常小，只能溶于氧化性酸中，如：CuS33223CuS8HNO()3Cu(NO)3S2NO4H O稀22CuS()CuSs二、难溶强电解质沉淀的溶解2发生氧化还原反应发生氧化还原反应spK实践表明，硫化物按其溶解情况可分为五类：溶于水 不溶于水但溶于稀盐酸 不溶于稀盐酸但溶于浓盐酸 不溶于浓盐酸但溶于浓硝酸 不溶于浓硝酸但溶于王水 难溶硫化物难溶硫化物

7、在酸中的溶解情况在酸中的溶解情况二、难溶强电解质沉淀的溶解难溶硫化物在酸中的溶解情况二、难溶强电解质沉淀的溶解spK发发生生氧氧化化还还原原反反应应溶于水 NH4+、IA+及IIA2+的硫化物溶于水，并发生水解；(NH4)2S(白色)、Na2S(白色)、K2S(白色)、MgS(白色)、CaS(白色)、BaS(白色)硫化物的溶解情况硫化物的溶解情况不溶于水但溶于稀盐酸 2nn2M S2nHCl2MClnH SAl2S3(白色)、Cr2S3(黑色)、Fe2S3(黑色)、MnS(肉色)、ZnS(白色)、FeS(黑色)、CoS(黑色)、NiS(黑色)硫化物的溶解情况硫化物的溶解情况不溶于稀盐酸但溶于浓

8、盐酸 除放出H2S(g)，还发生配合反应：n-2n2M S2nHCl2MCl nH S(2n 2)Clxxx-SnS(褐色)、SnS2(黄色)、PbS(黑色)、Sb2S3(橙色)、CdS(黄色)硫化物的溶解情况硫化物的溶解情况不溶于浓盐酸但溶于浓硝酸 2n33n2M SHNOM(NO)SNOH O CuS(黑色)、Cu2S(黑色)、Ag2S(黑色)、As2S3(淡黄色)、As2S5(淡黄色)、Bi2S3(暗棕色)硫化物的溶解情况硫化物的溶解情况不溶于浓硝酸但溶于王水+-32-423HgS8H2NO12Cl 3HgCl 3S2NO4H OHgS(黑色)、Hg2S(黑色)硫化物的溶解情况硫化物的溶

9、解情况如：AgCl 沉淀溶于氨水的反应式为:二、难溶强电解质沉淀的溶解3生成配位个体生成配位个体+AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)沉淀溶解32NH(aq)3 2Ag(NH)(aq)Ag+与配合剂反应顺序 Ag+Cl-AgCl(白)AgCl2NH3 Ag(NH3)2+Cl-Ag(NH3)2+Br-AgBr(淡黄)2NH3AgBr2S2O32-Ag(S2O3)23-Br-Ag(S2O3)23-I-AgI(黄)2S2O32-AgI2CN-Ag(CN)2-I-2Ag(CN)2-S2-Ag2S(黑)4CN-二、难溶强电解质沉淀的溶解3生成配位个体生成配位个体影响沉淀溶解平衡的因素1.盐效应2.同离

10、子效应盐效应加入的强电解质而使难溶电解质的的现象，称为盐效应。S0:纯水中的溶解度；纯水中的溶解度；S:在在KNO3溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。这是因为加入其它电解质使离子总浓度增大，离子间相互作用增强，离子独立运动能力减弱，从而离子与沉淀表面的，推动沉淀溶解平衡向溶解方向移动。但难溶强电解质溶液较稀，盐效应对其溶解度的影响，计算中常忽略其影响。盐效应同离子效应例如PbSO4在0.01mol.L-1 Na2SO4溶液和在纯水中（s水=1.3510-4 mol.L-1）的差异：Na2SO4 2Na+SO4 -PbSO4 Pb +SO4 -222显然，同离子效应推动平衡向沉淀方向移动，显然，同

11、离子效应推动平衡向沉淀方向移动，从而使难溶电解质的从而使难溶电解质的。同离子效应例如PbSO4在0.01mol.L-1 Na2SO4溶液和在纯水中(s水=1.3510-4 mol.L-1)溶解度的差异：PbSO4 P b +SO4 -22 S S+0.0186-1460.011.82 101.82 10 mol L1.35 1074.21.82 10spKs s sss水()倍测定PbSO4在不同浓度的Na2SO4溶液中的溶解度，可得PbSO4的：同离子效应一定浓度范围内，同离子浓度，s 在Pb2+中加入Na2SO4使其沉淀，测得PbSO4的溶解度如下：同离子效应S 先 后后-与酸碱平衡一样，

12、产生同离子效应的同与酸碱平衡一样，产生同离子效应的同时必然产生盐效应，两种影响的结果相反。时必然产生盐效应，两种影响的结果相反。溶液中加入过量的沉淀剂，盐效应特别明显，沉淀的溶解度反而增大。所以，沉淀剂的用量以过量20%50%为宜。同离子效应 当当c(SO42-)0.04 molL-1时，时，c(SO42-)，s(PbSO4)显著显著，同离子同离子效应占主导效应占主导 当当c(SO42-)0.04 molL-1时，时，c(SO42-)，s(PbSO4)缓慢缓慢，盐盐效应占主导效应占主导在在Pb2+中加入中加入Na2SO4使其沉淀使其沉淀:例题 例 6-6 25 时，CaF2 的标准溶度积常数为

13、1.510-10，试计算：(1)CaF2 在纯水中的溶解度；(2)CaF2 在 0.010 molL-1 NaF 溶液中的溶解度；(3)CaF2 在 0.010 molL-1 CaCl2 溶液中的溶解度。解：CaF2(s)在水中的沉淀-溶解平衡为：33sp21104(CaF)41.5 10 3.3 104Ks2+2CaF(s)Ca(aq)2F(aq)(1)CaF2 在水中的溶解度为：(2)设 CaF2 在 0.010 molL-1 NaF 溶液中的溶解度为 s2，则 ceq(Ca2+)=s2，ceq(F-)=0.010 molL-1+2s20.010 molL-1。CaF2 在 0.010 m

14、olL-1 NaF 溶液中的溶解度为：sp222eq2eq1062(CaF)(Ca)(F)1.5 10 1.5 10(0.010)Kscc6121.5 10 mol Ls4113.3 10 mol Lseqsp232eq105(F)(CaF)1 22(Ca)11.5 10 6.1 1020.010cKsc5136.1 10 mol Ls (3)设 CaF2 在 0.010 molL-1 CaCl2 溶液中的溶解度为 s3，则 ceq(F-)=2s3，CaF2 在 0.010 molL-1 CaCl2 溶液中的溶解度为：第三节 分步沉淀和沉淀的转化一、分步沉淀二、沉淀的转化一、分步沉淀(Frac

15、tional precipitation)实际上，中加入某种沉淀剂，常有多种沉淀析出，我们需考虑如下问题：沉淀反应按怎样的进行，即哪一种离子先沉淀，哪些后沉淀；当第二种沉淀形成时，先沉淀的离子是多少，这些沉淀能否分开；例题 例 6-7 在 I-和 Cl-的浓度均为 0.010 molL-1 的混合溶液中滴加 AgNO3 溶液时，哪种离子先沉淀？当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中第一种离子的浓度为多少（忽略溶液体积的变化)？解：I-沉淀时需要 Ag+的相对浓度是：Cl-沉淀时需要 Ag+的相对浓度是：17sp+151(AgI)8.3 10(Ag)8.3 10(I)0.010Kcc10sp+82(A

16、gCl)1.8 10(Ag)1.8 10(Cl)0.010Kcc 生成 AgI 沉淀所需 Ag+浓度，比生成 AgCl 沉淀所需 Ag+浓度小得多，先生成 AgI 沉淀。当 Ag+浓度为 8.310-151.810-8 molL-1 时，先生成 AgI 沉淀。继续滴加 AgNO3 溶液，当 Ag+浓度大于1.810-8 molL-1 时，AgCl 沉淀析出。AgCl 刚沉淀时，Ag+浓度为 1.810-8 molL-1，溶液中 I-的相对浓度为:此时 I-浓度低于 1.010-5 molL-1，已经沉淀完全。179eq88.3 10(I)4.6 101.8 10c这种溶液中加入沉淀剂，混合离子

17、先后生成沉淀的现象叫（分级）。分步沉淀原理应用最多的是难溶金属硫化物和金属氢氧化物沉淀。实现分步沉淀的另一种方法是实现分步沉淀的另一种方法是控制溶液控制溶液的的 pH，但这种方法只适用于难溶强电解的阴，但这种方法只适用于难溶强电解的阴离子是弱酸根离子或离子是弱酸根离子或 OH-两种情况。两种情况。一、分步沉淀(Fractional precipitation)金属硫化物的分步沉淀除碱金属和碱土金属外，大部分金属离子能与S2-离子反应生成硫化物沉淀且具有明显的，而许多硫化物的Ksp差别较大。故可利用分步沉淀硫化物，达到分离、鉴定某些金属离子的目的，此称为“”。硫化物的Ksp多重平衡向含有Mn+离

18、子的溶液中通入H2S气体达饱和（约0.1mol.L-1），形成M2Sn沉淀，则溶液中存在如下多重平衡：spK1aK2aKwKpH调控忽略H2O的离解，上述平衡可写成以下总反应:溶液达沉淀溶解平衡时：12neq2+n-neqn+2neqeq2+2neqn+22-neqe-neq+n2-neqeqq2nneqcc(M)c(H S)=c(H)c(M)c(S)(HS)c(c(HH)c(S)S)M S=c(H)=c(HS)()spaaKKKK()M2Sn+2nH+2Mn+nH2SpH调控21n+nn+22eqeq2eq2n()c(H)=c(H S)c(M)M SnspaaKKK()忽略H2O的离解，上述

19、平衡可写成以下总反应:溶液达沉淀溶解平衡时：M2Sn+2nH+2Mn+nH2S整理得：整理得：若难溶硫化物为MS，溶液达沉淀溶解平衡时：根据平衡移动原理，当H+浓度上值，MS；反之，MS 沉淀。pH调控12+2+eqeq2eqc(H)=c(H S)c(M)MSpaasKKK()例5-18某溶液中含有Pb2+和Mn2+离子，二者浓度均为0.10mol.L-1。若通入H2S气体达饱和，使Pb2+离子生成PbS沉淀完全，而Mn2+离子仍留在溶液里，溶液的H+浓度应控制在什么范围？PbS+2H+Pb2+H2S MnS+2H+Mn2+H2S例5-18 解：欲使Pb2+沉淀完全，则溶液中：欲使Mn2+不生

20、成沉淀，则：-20+-5-1-291.0 10H 1.0 1033.3mol L9.04 10-20+-4-1-141.0 10H 0.11.47 10 mol L4.65 10金属氢氧化物的分步沉淀大多数金属离子都能生成氢氧化物沉淀，溶解度相差较大。通过控制溶液的pH（控制OH-浓度），使某些金属离子以氢氧化物沉淀出来，而另一些金属离子仍留在溶液中，从而达到分离混合金属离子的目的。金属氢氧化物的分步沉淀 M(OH)n Mn+nOH-当溶液中开始出现M(OH)n沉淀。此时溶液中：n(M(OH)spJK),n-n+(M(OH)c(OH)c(M)nspKnsp,M(OH)5-c(OH)1 10nK

21、例题完全沉淀：完全沉淀：例 6-8 混合溶液中 Fe3+和 Mg2+的浓度都是 0.10 molL-1，如何控制溶液的 pH 使 Fe3+定量形成氢氧化物沉淀，而与 Mg2+加以分离？3+3Fe(OH)(s)Fe(aq)3OH(aq);39sp3Fe(OH)2.8 10K2+2Mg(OH)(s)Mg(aq)2OH(aq);12sp2Mg(OH)5.1 10K 解：Fe(OH)3 和 Mg(OH)2 的沉淀-溶解平衡及标准溶度积常数分别为：如果不考虑因加入试剂而造成溶液体积的改变，根据溶度积规则，Fe3+沉淀完全时：Mg2+不生成沉淀时：控制溶液 pH 为 2.819.04，Fe3+生成 Fe(

22、OH)3 沉淀，可与 Mg2+分离。12pH14.00lg6.5 102.8111sp2522+Mg(OH)1.1 10(OH)1.1 10(Mg)0.10Kcc5pH14.00lg1.1 109.0439sp31213+5Fe(OH)2.8 10(OH)6.5 10(Fe)1.0 10Kcc33常见金属氢氧化物沉淀的pH值二、沉淀的转化一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。如：+-6+(Cl)(Cl(Ag)(I)(I)AgCl2.1 10AgI(Ag)eqeqeqeqspspeqeqccKccKccK()()AgCl（白）+I-AgI（黄）+Cl-上述反应的标准平衡常数为：上述反应的

23、标准平衡常数为：沉淀转化反应的进行程度，可以利用反应的标准平衡常数来衡量。二、沉淀的转化例题 转化的方向：转化的方向：由一种难溶物质转化为更由一种难溶物质转化为更难溶的物质的过程是比较容易的。难溶的物质的过程是比较容易的。两种两种Ksp相当的沉淀可以通过相当的沉淀可以通过促进沉淀转化。促进沉淀转化。例 6-9 欲使 1.0 g BaCO3 沉淀转化为 BaCrO4 沉淀，需要加入多少毫升 0.10 molL-1 K2CrO4 溶液？解：沉淀转化反应为：沉淀转化反应的标准平衡常数为：若加入0.10molL-1 K2CrO4 溶液的体积为 V(K2CrO4),则沉淀转化完全后，溶液中 的浓度为：2

24、23443BaCO(s)CrO(aq)BaCrO(s)CO(aq)22eq3eq322eq4eq42+eq2+eq9sp310sp4(CO)(CO)=(CrO)(CrO)(Ba)BaCO)2.6 1022(BaCrO)(Ba)1.2 10ccKccKKcc1323eq3242424(BaCO)1.0g/179.34 g mol5.1 10 mol(CO)(K CrO)(K CrO)(K CrO)ncVVV23CO 溶液中 的浓度为：将 和 的平衡浓度代入沉淀转化反应的标准 平衡常数表达式中：欲使 1.0 g BaCO3 沉淀转化为 BaCrO4 沉淀，加入 0.10 molL-1 K2CrO4

25、 溶液的体积应不小于 53 mL。13224eq4240.10 mol L(K CrO)5.1 10 mol(CrO)(K CrO)VcV13240.10 mol L5.1 10 mol/(K CrO)V32413245.1 10 mol/(K CrO)220.10 mol L5.1 10 mol/(K CrO)VV224(K CrO)5.3 10 L53 mLV24CrO24CrO23CO第四节 沉淀溶解平衡在药学中的应用自学小结 1.的定义，特点 2.的应用 1)计算溶解度 S 2)计算沉淀的完全程度 3)判断沉淀转化反应的自发性 4)判断分步沉淀的可能性spKspK作业P1401、2、6

26、、9思考题：2、7、8参考书 1.无机化学(上)孟庆珍 北京师范大学出版社2无机化学原理王致勇 清华大学出版社3无机化学(第一版)章琦 人民卫生出版社、下列难溶性电解质在纯水的溶解度最小的是()A、AgCl (=1.7710-10)、AgBr (=5.3510-13)、AgI(=8.5110-17)、Ag2CrO4(=1.010-12)spKspKspKKey:(C)spK课堂练习 1、向含有0.1 molL-1 Cl-、Br-和CrO42-的溶液中，加入Ag+,则优先生成沉淀的是()。A、AgCl (=1.7710-10)、AgBr (=5.3510-13)、Ag2CrO4 (=1.010-

27、12)、以上三个选项无法判断课堂练习 Key:()spKspKspK1、关于沉淀的转化，下列说法正确的是：A、难溶强电解质之间的转化在任何情况下都可进行。B、一般说，溶解度小的难溶性电解质转化为溶解度大的难溶性电解质是可以进行的。C、一般说，溶解度大的难溶性电解质转化为溶解度小的难溶性电解质是比较容易可以进行的。D、以上三个说法均不对。Key:(C)课堂练习 1、298.15K时，CaF2 饱和溶液的浓度为2.010-4 molL-1，则CaF2 的标准溶度积常数是()。A、4.010-8 B、8.010-10 C、3.210-11 D、8.010-12课堂练习 Key:(C)1、已知298.

28、15K时，则在此温度下Ag2CrO4 在0.010 molL-1 AgNO3溶液中的溶解度为()。A、1.010-10 molL-1 B、1.010-8 molL-1 C、1.010-6 molL-1 D、6.310-5 molL-1课堂练习 Key:(B)-12sp24Ag CrO=1.0 10K()。1.298.15K时,下述反应的标准平衡常数为()。课堂练习 Key:(A)-10-12spsp24AgCl=2.0 10Ag CrO=1.0 10KK()，()Ag2CrO4 2Cl-2AgCl CrO42-A、2.5 107 B、5.0 10-3C、4.0 10-8 D、5.0 10-15 1.在在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中，加入溶液中，加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，是否有沉淀溶液，是否有沉淀(已知已知AgCl 的的 =1.810-10)？Ag+沉淀是否完全沉淀是否完全?课堂练习 spK解：J=0.01(0.010.001/0.101)=10-6 1.810-10,所以有沉淀生成。解：当解：当Ag+完全沉淀完全沉淀即即C(Ag+)1.810-5,所以可沉淀完所以可沉淀完全。全。