第五章难溶电解质的多相离子平衡课件.ppt

1、南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY第五章第五章 难溶强电解质的多相难溶强电解质的多相离子平衡离子平衡南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY 主要内容主要内容第一节第一节 多相离子平衡与溶度积多相离子平衡与溶度积第二节第二节 溶度积常数与溶解度的关系溶度积常数与溶解度的关系第三节第三节 多相离子平衡的移动多相离子平衡的移动第四节第四节 溶度积规则及其应用溶度积规则及其应用南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY本章教学要求本章教学要求掌握多相离子平衡与溶度积的概念溶度积与溶掌握多相

2、离子平衡与溶度积的概念溶度积与溶解度的关系和溶度积规则解度的关系和溶度积规则熟悉多相离子平衡的移动、沉淀的生成、分步熟悉多相离子平衡的移动、沉淀的生成、分步沉淀、沉淀转化沉淀、沉淀转化 了解同离子效应与盐效应、沉淀的溶解和多相了解同离子效应与盐效应、沉淀的溶解和多相离子平衡在医学中的应用离子平衡在医学中的应用南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY在在25时溶解度时溶解度 S 小于小于0.01g/100g(H2O)的物质称为难的物质称为难溶物或微溶物。溶物或微溶物。本章介绍本章介绍难溶强电解质难溶强电解质在水溶液中的沉淀溶解平衡情况在水溶液中的沉淀溶解平衡情

3、况。溶解度（溶解度（S）的定义）的定义：一定温度下，一定温度下，饱和溶液饱和溶液中每中每100g水中所含的溶质的质水中所含的溶质的质量量 (g/100g)一定温度下，单位体积一定温度下，单位体积饱和溶液饱和溶液中所含的溶质的物质中所含的溶质的物质的量的量 (molL-1)南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY第一节第一节 多相离子平衡与溶度积多相离子平衡与溶度积BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)多相离子平衡：多相离子平衡：固体难溶强电解质与溶液中离子间固体难溶强电解质与溶液中离子间的平衡，也称为的平衡，也称为沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡平衡特

4、点：平衡特点：动态动态 相对相对 饱和饱和 多相多相溶解溶解沉淀沉淀南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY多相离子平衡时多相离子平衡时KspBa2+SO42-Ksp:溶度积常数，简称溶度积溶度积常数，简称溶度积反映了难溶强电解质在水中的溶解能力反映了难溶强电解质在水中的溶解能力BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY不同结构类型难溶强电解质的溶度积表达式不同结构类型难溶强电解质的溶度积表达式KspAnaBmbAgClKspAg ClKspMg2 OH2Mg(OH)2Ag

5、2CrO4KspAg2 CrO42AaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq)南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY讨论：讨论：bmanKBAsp AaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq)Ksp表达式表明表达式表明：对于难溶电解质在一定温度下达：对于难溶电解质在一定温度下达沉淀溶解平衡时沉淀溶解平衡时，溶液饱和溶液饱和，此时各离子浓度，此时各离子浓度(活活度度)幂的乘积为一常数，即溶度积常数。幂的乘积为一常数，即溶度积常数。Ksp的大小与物质的本性及温度有关。的大小与物质的本性及温度有关。温度一定时，温度一定时，K Kspsp的大小与溶液浓度无

6、关。的大小与溶液浓度无关。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY第二节第二节 溶度积常数与溶解度的关系溶度积常数与溶解度的关系沉淀溶解平衡时难溶强电解质沉淀溶解平衡时难溶强电解质AaBb(s)的溶解度为的溶解度为 S molL1AaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq)平衡时平衡时aSbSbababababaKSSbaK spspAB:Ksp=S2A2B/AB2:Ksp=4S3A3B/AB3:Ksp=27S 4南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY-15-1-1-3Lmol101.33 molg143.4Lg10

7、1.91 S例题：例题：AgCl在在298K时的溶解度为时的溶解度为1.9110-3gL-1，求，求该温度下该温度下AgCl的的Ksp。解：解：AgCl的摩尔质量的摩尔质量M(AgCl)=143.4 gmol-1，AgCl的溶的溶解度为解度为：AgCl(s)Ag+Cl-平衡时：平衡时：S SKsp(AgCl)Ag+Cl-(1.3310-5)2 1.7710-10 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY例题：例题：Ag2CrO4(s)CrO42-+2Ag+Ag2CrO4在在298K时的溶解度为时的溶解度为6.5410-5 molL-1，计算其溶度积计算其溶度

8、积Ksp。解：解：S=6.5410-5 molL-1平衡时：平衡时：2S SKsp(Ag2CrO4)Ag+2CrO42-(2S)2 S 4S 3=4(6.54 10-5)3=1.1210-12南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY例题：例题：Mg(OH)2在在298K时的时的Ksp为为5.61 10-12，求该温度，求该温度时时Mg(OH)2的溶解度。的溶解度。解：设解：设Mg(OH)2的在的在298K的溶解度为的溶解度为S molL-1。Mg(OH)2(s)Mg2+2OH-平衡时平衡时 S 2SKsp(Mg(OH)2)=Mg2+OH-2=S(2S)2=4

9、 S 3143123spLmol1012.141061.54 KS南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYAgCl Ag2CrO4 Mg(OH)2 Ksp 1.7710-10 1.1210-12 5.6110-12 S/molL-1 1.3310-5 6.5410-5 1.1210-4 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY 结结 论：论：1.难溶强电解质的溶解度和溶度积可以通过一定的难溶强电解质的溶解度和溶度积可以通过一定的公式相互换算；公式相互换算；2.对于对于相同类型相同类型的难溶强电解质，溶度积越大，溶的难溶强电

10、解质，溶度积越大，溶解度越大；解度越大；3.对于对于不同类型不同类型的难溶电解质，必须计算出各难溶的难溶电解质，必须计算出各难溶强电解质的溶解度后再进行比较。强电解质的溶解度后再进行比较。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY溶度积与溶解度换算的条件：溶度积与溶解度换算的条件：2.难溶电解质必须完全解离。难溶电解质必须完全解离。1.适用于溶解后解离出的正、负离子在水溶液中不适用于溶解后解离出的正、负离子在水溶液中不发生水解等副反应或程度较小的物质。发生水解等副反应或程度较小的物质。3.适用于离子强度较小，可以用浓度代替活度的情况适用于离子强度较小，可以用浓

11、度代替活度的情况难溶弱电解质不适用难溶弱电解质不适用 难溶的硫化物、磷酸盐难溶的硫化物、磷酸盐等不适用。等不适用。Hg2Cl2、Hg2I2南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY第三节第三节 多相离子平衡的移动多相离子平衡的移动（一）同离子效应（一）同离子效应同离子效应使难溶强电解质的溶解度降低同离子效应使难溶强电解质的溶解度降低讨论：讨论：在有同离子效应时，在有同离子效应时，Ksp与与S的关系与在纯水中不同的关系与在纯水中不同 利用同离子效应，可使沉淀更加完全利用同离子效应，可使沉淀更加完全 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIV

12、ERSITY例题：计算在例题：计算在298K时时，AgCl在在0.010molL-1NaCl溶溶液中的溶解度，并与其在纯水中的溶解度比较。液中的溶解度，并与其在纯水中的溶解度比较。已知已知AgCl的的Ksp=1.7710-10。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY纯水中的溶解度纯水中的溶解度1051sp1.77 101.33 10 mol LSK解：在解：在NaCl溶液中的溶解度为溶液中的溶解度为S。AgCl(s)Ag+Cl-平衡时：平衡时：S S+0.010由于存在同离子效应，由于存在同离子效应，S 0.010Ksp(AgCl)=Ag+Cl-=S(S+

13、0.010)Ksp(AgCl)=S0.010S=Ksp(AgCl)/0.010=1.7710-8molL-1南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY例题：例题：在在20mL 0.0020molL-1的的Na2SO4溶液中加溶液中加入入20mL 0.020molL-1 BaCl2溶液，判断溶液，判断SO42-离离子是否沉淀完全？已知子是否沉淀完全？已知Ksp(BaSO4)=1.0710-10。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY 解解:混合后混合后,c(SO42-)=0.0010molL-1,c(Ba2+)=0.010m

14、olL-1有有BaSO4沉淀生成沉淀生成。BaSO4(s)Ba2+SO42-平衡时：平衡时：0.0090+x xKsp=x(0.0090+x)x0.0090=1.07 10-10 x=1.210-8molL-1 20KW,c/Kb=0.050/(1.7910-5)500由由NH3解离的解离的OH-=145Lmol1046.9050.01079.1 cKbQ (Mg(OH)2)=c(Mg2+)c2(OH-)=0.050(9.4610-4)2=4.4710-8Mg(OH)2(s)Mg2+2OH-Q Ksp，有沉淀生成。，有沉淀生成。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVE

15、RSITY（2）要使）要使Mg2+不析出，则：不析出，则：QcKsp15122Lmol1006.1050.01061.5)Mg(OH cKspNH3+H2ONH4+OH-+平衡时平衡时 0.050-OH-x+OH-OH-0.050 x OH-12553434Lmol1044.81006.1050.01079.1OHNHNHNHOHNH bbKKm(NH4Cl)=8.4410-22010-353.5=0.09 g设溶液中设溶液中NH4Cl的浓度为的浓度为x molL-1。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY三、沉淀的溶解三、沉淀的溶解条件：条件：QKsp（

16、一）生成弱电解质（一）生成弱电解质Mg(OH)2(s)Mg2+2OH-2HCl2H+2Cl-+2H2O平平衡衡移移动动方方向向生成弱酸、弱碱、生成弱酸、弱碱、H2O及难电离的可溶盐等及难电离的可溶盐等南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY思思 考：考：v Mg(OH)2为何可溶于为何可溶于NH4Cl溶液中？溶液中？v 如何理解如何理解CaCO3溶于溶于HCl溶液中？溶液中？v 为什么为什么ZnS沉淀可以溶于沉淀可以溶于HCl溶液中？溶液中？南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY硫化物硫化物名称名称Ksp0.1mol固体

17、完全溶解时所固体完全溶解时所需盐酸的浓度需盐酸的浓度/molL-1MnS4.6510-140.2ZnS2.9310-230.345CuS1.2710-366.94105 同种结构类型的硫化物溶度积越小，水溶液中同种结构类型的硫化物溶度积越小，水溶液中溶解度越小，溶解时所需酸的强度和浓度越高。溶解度越小，溶解时所需酸的强度和浓度越高。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY（二）利用氧化还原反应使沉淀溶解（二）利用氧化还原反应使沉淀溶解硫化物硫化物名称名称Ksp酸中溶解情况酸中溶解情况MnS4.6510-14溶于溶于HAc及及HCl等等FeS1.310-18溶

18、于溶于HCl、H2SO4、HNO3等强酸等强酸ZnS2.9310-23溶于溶于HCl、H2SO4、HNO3等强酸等强酸CuS1.2710-36溶于溶于HNO3HgS6.4410-53不溶于酸，溶于王水不溶于酸，溶于王水南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYCuS(s)Cu2+S2-HNO3S+NO总反应式为总反应式为 3CuS 8HNO3 3Cu(NO3)2 3S 2NO 4H2O HgS：Ksp=6.4410-53，浓硝酸也不能使其溶解浓硝酸也不能使其溶解，必须用必须用王水王水才能使其溶解。才能使其溶解。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDIC

19、AL UNIVERSITY（三）生成难解离的配离子（三）生成难解离的配离子AgCl(s)Ag+Cl-+平平衡衡移移动动方方向向Ag(NH3)2+2NH33HgS(s)+2HNO3 +12HCl =3H2HgCl4 +3S+2NO+4H2O南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY 沉淀和配离子之间的相互转化，取决于沉淀沉淀和配离子之间的相互转化，取决于沉淀的溶解度和配离子的稳定性的相对高低。的溶解度和配离子的稳定性的相对高低。Ag+AgClAg(NH3)2+AgBrAg(CN)2-Cl-NH3Br-CN-南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL

20、UNIVERSITY四、分步沉淀四、分步沉淀 当溶液中含有数种可产生沉淀的离子，加当溶液中含有数种可产生沉淀的离子，加入某沉淀剂和溶液中的几种离子都能产生沉淀入某沉淀剂和溶液中的几种离子都能产生沉淀时，溶液中的离子将按一定的顺序沉淀下来，时，溶液中的离子将按一定的顺序沉淀下来，这种现象称为这种现象称为分步沉淀分步沉淀或或分级沉淀分级沉淀。实际应用于实际应用于共存离子的分离共存离子的分离南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY例题：例题：在含有在含有0.010molL-1I和同浓度的和同浓度的Cl的溶液中，滴的溶液中，滴加加AgNO3溶液（忽略引起的体积变化）

21、，问何者先沉溶液（忽略引起的体积变化），问何者先沉淀？当淀？当AgCl开始沉淀时，溶液中的开始沉淀时，溶液中的I浓度是多少？浓度是多少？Ksp,AgCl=1.7710-10,Ksp,AgI=8.5110-17。解：解：115AgIsp,AgILmol1051.8)I()Ag(cKc18AgClsp,AgClLmol1077.1)Cl()Ag(cKcAgI先沉淀先沉淀19817AgIsp,Lmol1081.41077.11051.8)Ag()I(cKc南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY例题：例题：某溶液中含有某溶液中含有0.10 molL-1 Cd2+和

22、和 0.10 molL-1Zn2+。为使为使Cd2+形成形成CdS沉淀而与沉淀而与Zn2+分离，应控制溶液中的分离，应控制溶液中的S2-浓度在什么范围？浓度在什么范围？Ksp,CdS=3.610-29,Ksp,ZnS=1.210-23解：解：要使要使Cd2+离子沉淀与离子沉淀与Zn2+分离，则分离，则不使不使Zn2+离子析出，离子析出，S2离子最高浓度为：离子最高浓度为：S2-=Ksp,ZnS/Zn2+=1.2 10-23/0.10=1.210-22mol L-1当当S2浓度处于浓度处于3.610-24与与1.210-22molL-1之间时，之间时，可以使可以使Cd2+析出而析出而Zn2+留在

23、溶液中。留在溶液中。S2-=1.210-22,Cd2+=Ksp,CdS/S2-=3.010-7mol L-1Cd2+应沉淀完全，应沉淀完全，S2-离子最低浓度为：离子最低浓度为：S2-=Ksp,CdS/1.010-5=3.610-24molL-1南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYCaSO4(s)Na2CO3CaCO3(s)Na2SO4五、沉淀的转化五、沉淀的转化 在含有某一沉淀的溶液中，加入适当的试剂，使在含有某一沉淀的溶液中，加入适当的试剂，使之转化为另一种沉淀的过程，称为之转化为另一种沉淀的过程，称为沉淀的转化沉淀的转化。南京医科大学南京医科大学N

24、ANJING MEDICAL UNIVERSITY例题：例题：锅炉中的锅垢含有锅炉中的锅垢含有CaSO4，可用，可用Na2CO3处理，使转处理，使转化为易溶于酸的化为易溶于酸的CaCO3沉淀，这样可以将锅垢除去。沉淀，这样可以将锅垢除去。CaSO4(s)+CO32-=CaCO3(s)+SO42-4953sp4sp2322422324104.11096.41010.7)(CaCO)(CaSOCOCaSOCaCOSO KKK 对于同种类型的沉淀的转化，由对于同种类型的沉淀的转化，由Ksp较大的转化较大的转化为为Ksp较小的。较小的。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVE

25、RSITY例题：例题：在砖红色的在砖红色的Ag2CrO4沉淀中加入沉淀中加入KCl溶液，砖红色溶液，砖红色沉淀转化为白色沉淀沉淀转化为白色沉淀AgCl。Ag2(CrO4)(s)+2Cl-=2AgCl(s)+CrO42-7210122sp42sp222242241058.3)1077.1(1012.1)AgCl()CrOAg(AgClAgCrOClCrO KKK平衡常数越大，转化越易进行。平衡常数越大，转化越易进行。不同类型沉淀的转化，是由溶解度大的转化不同类型沉淀的转化，是由溶解度大的转化为溶解度小的。为溶解度小的。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY例

26、题：例题：在在 1L Na2CO3 溶液中，转化溶液中，转化0.010 mol BaSO4，问，问此此 Na2CO3 溶液的最初浓度为多少？溶液的最初浓度为多少？解：解：BaSO4(s)+CO32-=BaCO3(s)+SO42-041.01058.21007.1)BaCO()BaSO(BaCOBaSOCOSO9103sp4sp2232242324 KKK转化完全后，转化完全后，SO42-=0.010 molL-1CO32-=SO42-/K=0.010/0.041=0.244molL-1c(CO32-)=0.010/1+CO32-=0.010+0.244 =0.254 molL-1南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY小小 结结 多相离子平衡及溶度积常数多相离子平衡及溶度积常数 溶度积常数与溶解度的换算关系溶度积常数与溶解度的换算关系 多相离子平衡的移动多相离子平衡的移动 同离子效应、同离子效应、沉淀的溶解沉淀的溶解 溶度积规则：溶度积规则：沉淀的生成及其溶解沉淀的生成及其溶解 分步沉淀及沉淀的转化分步沉淀及沉淀的转化南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY