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1、第第5 5章章 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡沉淀的生成 沉淀的溶解 沉淀的转化 沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡5.1 沉淀-溶解平衡难溶物质：溶解度小于难溶物质：溶解度小于0.01g/100gH2O的物质。的物质。微溶物质：溶解度在微溶物质：溶解度在0.011.0g/100gH2O的物质。的物质。溶解度：一定温度下，饱和溶液中每溶解度：一定温度下，饱和溶液中每100g水中所含溶质的质量。水中所含溶质的质量。溶解过程：溶解过程：BaSO4（s）Ba2+(aq)+SO42-(aq)沉淀过程：沉淀过程：Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s)一一 难溶电解质的溶度积常数和溶解度难溶电
2、解质的溶度积常数和溶解度1 溶度积常数（溶度积常数（Ksp）AmBn(s)=mAn+nBm-Ksp=C C(An+)mC C(Bm-)n=C C(An+)mm+nC(Bm-)n在含有固体难溶电解质的饱和溶液中，存在难溶电解质与由它离解产生的在含有固体难溶电解质的饱和溶液中，存在难溶电解质与由它离解产生的离子之间的平衡：离子之间的平衡：BaSO4(s)=Ba2+(aq)+SO42-(aq)沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡Ksp：溶度积常数，是温度的函数，反映了难溶电解质的溶解能力。：溶度积常数，是温度的函数，反映了难溶电解质的溶解能力。5.1 沉淀-溶解平衡对于难溶弱电解质：对于难溶弱电解质：C C(
3、AB)AB(s)=AB(aq)K1=AB(aq)=A+B-K2=C(A+)C(B-)C(AB)C+:AB(s)=A+B-Ksp=K1K2=C(A+)C(B-)(C)22 溶度积常数（溶度积常数（Ksp）与溶解度（）与溶解度（S）的相互换算）的相互换算几种常见类型的难溶强电解质的几种常见类型的难溶强电解质的Ksp与与S的关系如下：的关系如下：（1）AB型：型：AgX,BaSO4,CaCO35.1 沉淀-溶解平衡AB(s)=Ax+Bx-平衡浓度平衡浓度/mol L-1S SKsp=S2/(C)2S=CKsp(2)AB2或或A2B型：型：PbCl2，PbI2，Ag2CrO4，CaF2AB2(s)=A
4、2+2B-平衡浓度平衡浓度/mol L-1S 2SKsp=S(2S)2/(C)3=4S3/(C)3S=CKsp43(3)AB3型：型：Al(OH)3，Fe(OH)3AB3(s)=A3+3B-平衡浓度平衡浓度/mol L-1S 3SKsp=S(3S)3/(C)4=27S4/(C)4S=CKsp274例例1 25时，时，AgCl的溶解度为的溶解度为1.9210-3g L-1，求，求Ksp(AgCl).解：解：在在Ksp的表达式中，浓度的单位为的表达式中，浓度的单位为mol L-1，首先将溶解度的单位换，首先将溶解度的单位换算为算为mol L-11.9210-3g L-1S=143.32g mol-
5、1=1.3410-5mol L-1Ksp=S2/(C)2=1.810-10例例2 298K时时Ag2CrO4的的Ksp=1.1210-12，求其溶解度，求其溶解度(g L-1)解：解：S=CKsp43=6.5410-5mol L-1=6.5410-5mol L-1331.74g mol-=2.1710-2g L-15.1 沉淀-溶解平衡比较比较AgCl,AgBr,Ag2CrO4的的S和和Ksp分子式KspS(mol L-1)AgCl1.77 10-101.3 10-5AgBr5.35 10-137.3 10-7Ag2CrO41.12 10-126.5 10-5说明：只有说明：只有对于同一类型的
6、难溶电解质对于同一类型的难溶电解质，Ksp与与S是一致的，是一致的，Ksp大，大，S也大，可以直接比较它们的也大，可以直接比较它们的Ksp来比较溶解度的相对大小。来比较溶解度的相对大小。注意：上述规律不适用于下列两种情况：注意：上述规律不适用于下列两种情况：(1)易水解的难溶电解质。易水解的难溶电解质。(2)难溶弱电解质及在溶液中以离子对等形式存在的难溶弱电解质难溶弱电解质及在溶液中以离子对等形式存在的难溶弱电解质5.1 沉淀-溶解平衡 溶度积规则溶度积规则5.2 沉淀的生成一、溶度积规则一、溶度积规则针对于：针对于：AmBn(s)=mAn+nBm-J=C C(An+)mm+nC(Bm-)nr
7、Gm=RTlnJK J Ksp，rGm Ksp，rGm 0，反应逆向进行，沉淀生成，反应逆向进行，沉淀生成应用溶度积规则，我们可以直接判断沉淀能否生成或溶解应用溶度积规则，我们可以直接判断沉淀能否生成或溶解例例3 在在0.1mol L-1FeCl3溶液中，加入等体积的含有溶液中，加入等体积的含有0.2 mol L-1NH3 H2O和和2.0mol L-1NH4Cl的混合溶液，问能否产生的混合溶液，问能否产生Fe(OH)3沉淀？沉淀？分析：要产生分析：要产生Fe(OH)3沉淀，必须沉淀，必须J Ksp，J=C(Fe3+)C(OH-)3解：解：混合后：混合后：C(NH3 H2O)=0.1mol L
8、-1C(NH4Cl)=1.0mol L-1C(OH-)=KbC(NH3 H2O)C(NH4Cl)=1.810-6C(Fe3+)=0.05mol L-1J=C(Fe3+)C(OH-)3=2.510-19KspFe(OH)3=2.7910-39JKsp，会有，会有Fe(OH)3沉淀产生。沉淀产生。5.2 沉淀的生成二、同离子效应对沉淀反应的影响二、同离子效应对沉淀反应的影响在难溶电解质的溶液中加入含有相同离子的强电解质时，使得难溶电解质在难溶电解质的溶液中加入含有相同离子的强电解质时，使得难溶电解质的溶解度降低。的溶解度降低。例例4 计算计算298K时时BaSO4在纯水中和在纯水中和0.10mol
9、 L-1Na2SO4溶液中的溶解度溶液中的溶解度S。解：解：Ksp(BaSO4)=1.0810-10纯水中：纯水中：S=CKsp=1.0410-5mol L-1Na2SO4溶液中：溶液中：BaSO4(s)=Ba2+SO42-平衡浓度平衡浓度/mol L-1S 0.1+SKsp=S(0.1+S)0.1S=1.0810-10S=1.0810-9mol L-1【沉淀完全】【沉淀完全】5.2 沉淀的生成三、三、pH值对沉淀反应的影响值对沉淀反应的影响1、难溶金属氢氧化物的生成与、难溶金属氢氧化物的生成与pH值的关系：值的关系：M(OH)n=Mn+nOH-J=C C(Mn+)n+1C(OH-)nM(OH
10、)n开始沉淀时，开始沉淀时，OH-的最低浓度为：的最低浓度为：C(OH-)(+nspnMCKmol L-1Mn+沉淀完全沉淀完全(C(Mn+)105mol L-1)，OH-的最低浓度为：的最低浓度为：C(OH-)510spnKmol L-1spKJ 5.2 沉淀的生成例例4 溶液中含有溶液中含有Fe3+和和Fe2+，它们的浓度都是，它们的浓度都是0.1mol L-1，如果要求，如果要求Fe(OH)3沉沉淀完全而淀完全而Fe2+不生成沉淀，需要控制不生成沉淀，需要控制pH值在何范围？已知：值在何范围？已知：Ksp(Fe(OH)3)=2.79 10-39；Ksp(Fe(OH)2)=4.87 10-
11、17解：解：Fe(OH)3沉淀完全：沉淀完全：C(OH-)5310spKmol L-1=5393101079.2=6.5310-12mol L-1pOH11.18pH 2.82Fe2+不沉淀：不沉淀：C(OH-)7.66pHKsp C(S2-)(2+MCKspH2S=2H+S2-K1 K2=)()()(222SHCSCHC+C(H+)=)()(2221SCSHCKK式（式（1）式（式（2）M2产生产生MS沉淀：沉淀：5.2 沉淀的生成将式（将式（1）带入式（）带入式（2）：）：M2+要产生要产生MS沉淀，溶液中沉淀，溶液中C(H+)满足：满足：C(H+)spKMCSHCKK)()(2221+若
12、使若使M2+沉淀完全，溶液中沉淀完全，溶液中C(H+)满足：满足：C(H+)spKSHCKK522110)(由于不同由于不同MS沉淀的沉淀的Ksp 不同，决定不同金属离子开始沉淀和完全沉不同，决定不同金属离子开始沉淀和完全沉淀的淀的pH值不同，因此，控制值不同，因此，控制pH值，可达到金属离子分离的目的。值，可达到金属离子分离的目的。5.2 沉淀的生成例例5 在在0.1mol L-1Co2+盐溶液中含有少量盐溶液中含有少量Cu2+杂质，应用硫化物杂质，应用硫化物沉淀法除去沉淀法除去Cu2+的条件是什么？的条件是什么？已知已知 ksp(CoS)=4.010-21；ksp(CuS)=6.310-3
13、6解：解：Cu2沉淀完全，溶液中沉淀完全，溶液中H+满足：满足：C(H+)spKMCSHCKK)()(2221+=0.19mol L-1溶液中溶液中H+满足：满足：0.19mol L-1C(H+)Ksp(AgCl)2Ag+CrO42-Ag2CrO4J=C2(Ag+)C(CrO42-)/(C)3 Ksp(Ag2CrO4)欲生成欲生成AgCl沉淀，所需沉淀，所需Ag+的最低浓度为：的最低浓度为：C1(Ag+)2)()(CClCKsp=01.01077.110mol L-1=1.7710-8mol L-1欲生成欲生成Ag2CrO4沉淀，所需沉淀，所需Ag+的最低浓度为：的最低浓度为：C2(Ag+)3
14、24)()(CCrOCKsp=01.01012.112mol L-1=1.0610-5mol L-1C1(Ag+)C2(Ag+)AgCl的溶度积先满足，先析出的溶度积先满足，先析出AgCl沉淀沉淀当当Ag2CrO4开始沉淀时，开始沉淀时，C(Ag+)=1.06 10-5mol L-1C(Cl-)=2)()(CAgCKsp+=5101006.11077.1mol L-1=1.6710-5mol L-1说明此时说明此时Cl-已经基本沉淀完全。已经基本沉淀完全。沉淀溶解沉淀溶解5.3 沉淀的溶解根据溶度积规则，当根据溶度积规则，当J Ksp，沉淀溶解。因此，一切能降低平衡体系中各，沉淀溶解。因此，一
15、切能降低平衡体系中各种离子浓度的方法，都能促使沉淀种离子浓度的方法，都能促使沉淀-溶解平衡向着沉淀溶解的方向移动。溶解平衡向着沉淀溶解的方向移动。1、酸碱溶解法、酸碱溶解法难溶电解质与难溶电解质与H+、OH-、NH4+等形成弱酸、弱碱或水，促进沉淀溶解。等形成弱酸、弱碱或水，促进沉淀溶解。(1)难溶金属硫化物与难溶金属硫化物与H+形成形成H2S而溶于酸中。而溶于酸中。MS+2H+=M2+H2SK=C(M2+)C(H2S)C(H+)2C(S2-)C(S2-)=Ksp(MS)Ka1Ka2Ksp越大，越大，Ka越小，酸溶反应越容易进行。越小，酸溶反应越容易进行。一些常见的金属硫化物在酸中的溶解状况一
16、些常见的金属硫化物在酸中的溶解状况金属硫化物Ksp溶解状况MnS2.5 10-10溶于稀醋酸FeS6.3 10-18溶于稀盐酸ZnS2.5 10-22溶于稀盐酸CoS2.0 10-25溶于稀盐酸NiS3.2 10-19溶于稀盐酸CdS8.0 10-27溶于浓盐酸CuS6.3 10-36溶于浓硝酸Ag2S6.3 10-50溶于浓硝酸HgS4 10-53溶于王水问题：若将问题：若将0.1mol的的CuS溶于溶于1.0L盐酸中，计算所需盐酸盐酸中，计算所需盐酸的最低浓度。从计算结果说明盐酸能否溶解的最低浓度。从计算结果说明盐酸能否溶解CuS？解：已知解：已知 ksp(CuS)=6.010-36CuS
17、 +2H+Cu2+H2S平衡浓度平衡浓度/mol L-1 c 0.1 0.115212222105.6)(1.01.0)()()(+=KKCuSKcHcSHcCucKspc=1.24106所以，盐酸不能溶解所以，盐酸不能溶解CuS。(2)难溶金属氢氧化物可溶于强酸或铵盐难溶金属氢氧化物可溶于强酸或铵盐M(OH)n+nH+=Mn+nH2OK=C(Mn+)C(H2O)nC(H+)nC(OH-)nC(OH-)n=KspKwnM(OH)n+nNH4+=Mn+nNH3 H2OK=C(Mn+)C(NH3 H2O)nC(NH4+)nC(OH-)nC(OH-)n=KspKbnKsp越大，溶解反应越容易进行。越
18、大，溶解反应越容易进行。例如：例如：Mg(OH)2(Ksp=5.6110-12)可溶于强酸和铵盐溶液可溶于强酸和铵盐溶液Fe(OH)3(Ksp=2.7910-39)只溶于强酸溶液只溶于强酸溶液一些难溶的两性氢氧化物即可溶于强酸，又可溶于强碱。一些难溶的两性氢氧化物即可溶于强酸，又可溶于强碱。2 氧化还原溶解法氧化还原溶解法借助氧化还原反应降低难溶电解质组分离子的浓度，使借助氧化还原反应降低难溶电解质组分离子的浓度，使J Ksp。例如：例如：CuS溶于浓硝酸溶于浓硝酸CuS=Cu2+S2-S2-+4H+2NO3-=S+2NO2+2H2OCuS+4HNO3=Cu(NO3)2+S+2NO2+2H2O
19、3 配位溶解法配位溶解法加入配位剂，使难溶电解质的组分离子形成稳定的配离子而导致浓度降低，加入配位剂，使难溶电解质的组分离子形成稳定的配离子而导致浓度降低，使使J Ksp。例如：例如：AgCl溶于氨水：溶于氨水：AgCl+2NH3 H2O=Ag(NH3)2+Cl-+2H2O3HgS+2NO3-+12Cl-+8H+=3HgCl42-+3S+2NO+4H2O5.3 沉淀的溶解5.4 沉淀的转化借助某一试剂的作用，把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程借助某一试剂的作用，把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程，叫沉淀的转化。叫沉淀的转化。例：例：CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-K=C(SO42-)C(CO32-)C(Ca2+)C(Ca2+)=Ksp(CaSO4)Ksp(CaCO3)通常，溶度积较大的难溶电解质易于转化为溶度积较小的难溶电解质，且通常，溶度积较大的难溶电解质易于转化为溶度积较小的难溶电解质，且二者的溶度积相差越大，沉淀转化越完全。二者的溶度积相差越大，沉淀转化越完全。沉淀反应的应用沉淀反应的应用