1、第10章 沉淀平衡,10-1 溶度积原理 10-2 沉淀与溶解 习题,10-1 溶度积原理,一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力的大小.,物质 溶解度(g/100g水),易溶物, 0.1,微溶物,0.010.1,难溶物, 0.01,对难溶物来说, 在它的饱和溶液中存在多相离子平衡.,一定T 时:,溶解 溶解 BaSO4(s) BaSO4(aq) Ba2+(aq) + SO42-(aq) 沉淀 沉淀,一、溶度积常数,BaSO4 (s) BaSO4(aq),全 部 电 离,Ba2+(aq) + SO42-(aq),平衡时 Ksp =Ba2+ SO42- ,Ksp称为溶度积常数,简称溶度积(
2、solubility product). 表示一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中,各离子平衡浓度幂的乘积为一常数。,Ba2+ + SO42-,BaSO4 (s),Ba2+(aq) + SO42-(aq),简写为 BaSO4 (s),设 AmBn (s) mAn+ + nBm-,Ksp = An+m Bm-n,溶度积常数(见p419附表6),Ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。 二、溶度积与溶解度的相互换算 溶解度s的单位g/L或mol/L,即饱和时的浓度。 AmBn(s)mAn+nBm- s ms ns Ksp=An+mBm-n=msmnsn=mmnnsm+n,例1:室温下,
3、AgCl的溶解度是1.9310-3g/L,求AgCl的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.3g/mol。 解： 把AgCl溶解度单位(g/L)换算成molL-1 s=1.9310-3g/L143.3g/mol =1.3510-5molL-1 求Ksp AgCl(s) Ag+ + Cl- 饱和、平衡 1.3510-5 1.3510-5 Ksp(AgCl)=Ag+Cl- =(1.3510-5)2 =1.8210-10 答：AgCl的Ksp为1.8210-10,例2:Mg(OH)2的Ksp=1.2010-11在298K时,Mg(OH)2的溶解度为多少? 解：Mg(OH)2(s) Mg2+2OH-
4、 设溶解度为s 平衡时 s 2s Ksp=Mg2+OH-2 =s(2s)2 =4s3 =1.210-11 s=1.4410-4molL-1 答:氢氧化镁在298K时的溶解度为 1.4410-4molL-1。,例3:Ag2CrO4在298K时溶解度s=1.3410-4molL-1求：Ksp 解： Ag2CrO4(s) 2Ag+ + CrO42- 平衡时 21.3410-4 1.3410-4 Ksp=Ag+2CrO42- =(21.3410-4)21.3410-4 =9.6210-12 答：铬酸银在298K时的Ksp=9.6210-12 由以上三个例题的结果可得到如下结论： 同种类型的难溶电解质，
5、在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。 不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。,三、溶度积原理 根据溶度积常数可以判断沉淀、溶解反应进行的方向。 某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数次方之积称离子积。用J表示。 如：Ag2CrO4 任意情况下的离子积为： J=c2(Ag+)c(CrO42-) 当J=Ksp是饱和溶液无沉淀析出即平衡状态； 当JKsp是过饱和溶液,向生成沉淀的方向移动。,例 在20mL 0.0020molL-1Na2SO4溶液中加入 20 mL 0.020molL-1 BaCl2溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断 SO42- 离子是否沉淀完全？
6、已知BaSO4的Ksp= 1.0710-10 .,解:（1）, 有BaSO4沉淀生成,即 1.0710-10 0.0090 x x = SO42- 1.210-8 mol L-1, 设平衡时 SO42- = x molL-1,沉淀完全是指离子残留量 10-5 mol L-1,故加入BaCl2 可使SO42- 沉淀完全,Ksp = Ba2+SO42- = ( 0.0090 + x ) x,起始浓度/molL-1 0.010 0.0010 平衡浓度/ molL-1 0.010（0.0010- x） x,BaSO4 (s) Ba 2+ + SO42-, 0.0090 + x 0.0090, x 很小
7、,四、同离子效应和盐效应, 同离子效应,PbI2 饱和溶液 + KI (aq) 黄,在难溶电解质溶液中加入含有 共同离子的易溶强电解质，使 难溶电解质溶解度降低的现象。,2.盐效应,在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象。,例:298K时硫酸钡的溶解度为1.0410-5molL-1，如果在0.010molL-1的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？ 解：先求Ksp BaSO4Ba2+ + SO42- 1.0410-5 1.0410-5 Ksp=Ba2+SO42- =1.0410-51.0410-5 =1.0810-10,求s Na2SO42Na+ + S
8、O42- BaSO4 Ba2+ + SO42- 初 0 0.01 平衡 s s+0.010.01 Ksp=Ba2+SO42- =s0.01 s=Ksp/0.01 =1.0810-10/0.01 =1.0810-8molL-1 s0.01,即前面的近似是合理的。 答：溶解度是1.0810-8molL-1。 可见在溶液中离子的浓度不可能为零，我们通常当溶液中被沉淀离子浓度小于10-5molL-1时即可认为沉淀完全了。,10-2 沉淀与溶解,一、沉淀的生成 欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，即增大离子浓度可反应向着生成沉淀的方向转化。 例：将等体积的410-3molL-1的AgNO3和4
9、10-3molL-1的K2CrO4溶液混合是否能析出Ag2CrO4沉淀?Ksp(Ag2CrO4)=1.010-12 解：混合后因Ag2CrO42Ag+CrO42- c(Ag+)=210-3molL-1， c(CrO42-)=210-3molL-1 J=c2(Ag+)c(CrO42-) =(210-3)2210-3=810-9 JKsp 有沉淀析出。 答：能析出Ag2CrO4沉淀。,例:向1.0 10-3 molL-1 的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液,求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的Ag+? CrO42-沉淀完全时, Ag+= ? 假设反应前后体积不变。已知Ksp(Ag2CrO4)=1
10、.010-12 解: Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42- Ksp = Ag+2 CrO42-,CrO42-沉淀完全时的浓度为1.0 10-5 molL-1，故有,例：向0.1 molL-1 的ZnCl2溶液中通H2S气体至饱和时，溶液中刚有ZnS沉淀生成，求此时溶液的H+ = ?已知Ksp(ZnS)=2.010-22，H2S 的Ka1=1.310-7， Ka2=7.110-15,解: ZnS Zn2+ + S2-,H2S 2H+ + S2-,= 0.21 molL-1,二、沉淀的溶解 J Ksp,1生成弱电解质, 生成弱酸,CaCO3(s) +2H+ Ca2+ + H2CO3,H2O
11、+ CO2, 生成弱酸盐,PbSO4(s) + 2Ac-,Pb(Ac)2 + SO42-, 生成弱碱,Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3H2O, 生成水,Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O, 发生氧化还原反应,3CuS + 8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+ 3S+ 2NO+ 4H2O, 生成配离子,AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl-,J Ksp 溶解,Ag+,S2-,J Ksp 溶解,课堂练习：,在AgCl的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？,加入物质 平衡 AgCl 溶液中浓
12、度 引起变化 移动 溶解度 Ag+ Cl- 原因,HCl(0.1 molL-1),AgCl(s) Ag+ + Cl-, 不变 不变 不变 稀释, 生成配离子, 盐效应, 同离子效应,AgNO3(0.1 molL-1),KNO3(s),NH3H2O(2 molL- 1),H2O, 同离子效应,三、酸度对沉淀和溶解的影响,例 计算298K时使0.010molL-1Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=2.6410-39。,解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-, 开始沉淀, Fe3+OH-3 Ksp,pOH = 13lg 6.42 = 12.19, p
13、H = 1.81,1.金属氢氧化物沉淀的生成和溶解, 沉淀完全,Fe3+ 10-5 molL-1, pH = 14(12lg6.42) =2.81,注：由此可见:氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通过控制pH值分离金属离子。见p344图10-3。,硫化物大部分为难溶物，硫化物的Ksp相差很大，其沉淀、溶解情况比较复杂。 在用酸溶解硫化物(或用H2S使金属离子沉淀为硫化物)时，体系中同时存在硫化物的沉淀溶解平衡及H2S的电离平衡。 MS(s) M2+S2- Ksp S2-+2H+H2S K=1/(Ka1Ka2) 其中Ka1=5.710-8；Ka2
14、=1.210-15 MS(s)+2H+M2+H2S K=Ksp/(Ka1Ka2)=M2+H2S/H+2,2.难溶硫化物沉淀与溶解,例: 使0.01 mol SnS溶于1 L 的盐酸中，求所需盐酸的最低起始浓度 = ?已知Ksp(SnS)=1.010-25，H2S 的Ka1=1.310-7， Ka2=7.110-15,故所需盐酸的起始浓度为:0.96 + 0.02 = 0.98mol L-1,0.01 mol SnS溶解将产生0.01 mol的H2S,解: SnS+2H+ Sn2+ + H2S,四、分步沉淀 如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉淀剂时，沉淀反应将依怎样的次序进行呢？ 实验：取
15、0.02molL-1氯化钠溶液20毫升，0.02 molL-1碘化钠溶液20毫升混合后,逐滴加入1molL-1的AgNO3溶液观察现象？ 现象：先生成黄色沉淀AgI而后才生成白色沉淀AgCl。 对于同一类型的难溶电解质AgCl、AgI沉淀析出的顺序是溶度积小的AgI先沉淀，溶度积大的AgCl后沉淀，这种先后沉淀的作用叫分步沉淀。,我们通过溶度积计算来说明 已知:AgCl的Ksp=1.5610-10,AgI的Ksp=1.5610-16 所以生成AgCl沉淀所需Ag+离子最低浓度为: Ag+=1.5610-10/0.01=1.5610-8(molL-1) 生成AgI沉淀所需Ag+离子最低浓度为：
16、Ag+=1.510-16/0.01=1.510-14(molL-1) 生成AgI沉淀所需Ag+离子浓度少，所以先沉淀。 当AgCl开始沉淀时，I-离子是否沉淀完全？ 当AgCl开始沉淀时溶液中Ag+为1.5610-8molL-1此时I-=1.510-16/1.5610-8=9.610-9(molL-1) 110-5(molL-1) I-离子早已沉淀完全，所以利用此原理可以分离两种离子且两种沉淀的溶度积相差越大，分离越完全。,例1：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 molL-1, 使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么? 已知Ksp(Fe（OH）3)=4.010-39
17、，Ksp(Mg（OH）2)=1.810-11,pOH = 11.1 , pH = 2.9,解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全时的OH-为:,Mg2+开始沉淀的pH值为:,pOH = 4.9, pH =9.1 因此, 只要控制pH值在2.9 9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。,例2：如果溶液中Zn2+和Mn2+的浓度均为0.10 molL-1,能否利用通入H2S气体使Zn2+和Mn2+定量分离？Zn2+和Mn2+分离完全的pH值为多少?已知Ksp(ZnS)=2.9310-25， Ksp(MnS)
18、=4.6510-14 ，H2S 的Ka1=5.710-8， Ka2=1.210-15,解： Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ Mn2+ + H2S MnS + 2H+,Zn2+ 沉淀完全时的pH值为：,pH = 1.82,pH = 5.41 控制pH值在1.18-5.41之间即可将Zn2+和Mn2+分离完全。,Mn2+ 开始沉淀时的pH值为：,五、沉淀的转化 如在AgCl的沉淀中加入I-离子又生成了一种新 的沉淀AgI。 AgCl(s) Ag+ + Cl- + KI I- + K+ AgI 这种在有沉淀的溶液中加入适当的试剂、生成另一种更难溶的物质，叫沉淀的转化。,本章作业,p347348的1，4，5，6，13共五大题。 上交时间：十七周星期一 上交内容：第9章和第10章的作业,
