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1、第五章水溶液中的离子平衡沉淀平衡第1页，本讲稿共34页AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=K=Kc=Ag+Cl-:mol/L溶度积：沉淀溶解平衡的平衡常数溶度积：沉淀溶解平衡的平衡常数AgCl的的Ksp=1.6 10-10也可通过也可通过 GT=-RTlnKsp计算得到！计算得到！(T=298.15K)AgCl在在纯水纯水中的溶解度为中的溶解度为s(mol/L)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)ssKsp=s22.溶度积（溶度积（Ksp）与溶解度（）与溶解度（s）的关系）的关系第2页，本讲稿共34页CaF2在在纯水纯水中的溶解度为中的溶解度为s(mol/L)CaF2(
2、s)Ca2+(aq)+2F-(aq)s2sKsp=s(2s)2=4s3AB型离子固体型离子固体:Ksp=s2s=(Ksp)1/2第3页，本讲稿共34页AB2或或A2B型离子固体型离子固体：如：如：CaF2,Ag2CrO4,Mg(OH)2,Hg2Cl2(氯化亚汞氯化亚汞)Ksp=s(2s)2=4s3s=(Ksp/4)1/3Hg2Cl2(s)Hg22+(aq)+2Cl-(aq)AB3或或A3B型离子固体型离子固体：Ksp=s(3s)3=27s4s=(Ksp/27)1/4Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)s2sKsp=1.2 10-11s=1.4 10-4(mol/L)第4页，本
3、讲稿共34页符合此种关系必须有两个条件：符合此种关系必须有两个条件：a.没有后续反应没有后续反应b.离子固体必须一步完全电离离子固体必须一步完全电离例如例如:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)s2s第5页，本讲稿共34页用用Ksp比较难溶离子固体的溶解度大小比较难溶离子固体的溶解度大小对对于于相相同同类类型型的的难难溶溶离离子子固固体体，Ksp越越大大，s越越大大，Ksp越越小小，s越小。不同类型的难溶离子固体，则不一定成立。越小。不同类型的难溶离子固体，则不一定成立。例：例：AgCl,Ksp=1.6 10-10s=1.26 10-5mol/LAg2CrO4,Ksp=1.9
4、 10-12s=7.8 10-5mol/L第6页，本讲稿共34页3.溶解与沉淀过程的判断溶解与沉淀过程的判断AmBn(s)=mAn+(aq)+nBm+(aq)反应商反应商Qa=aAmaBn=CAmCBn=Qcc:mol/L当当QcKsp，GT0，有沉淀析出。，有沉淀析出。当当QcKsp，GTKsp所以有所以有CaF2沉淀生成！沉淀生成！第8页，本讲稿共34页解解题题思思路路：首首先先按按照照计计量量关关系系完完全全生生成成沉沉淀淀，再再考考虑虑沉沉淀的溶解！淀的溶解！CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq)起始起始00.010平衡平衡x0.010+2xKsp=Ca2+F-2=x(0.01
5、0+2x)2=x 0.0102(0.010+2x=0.010,为什么？为什么？)x=Ca2+=Ksp/0.0102=3.9 10-7(mol/L)F-=0.010+2x=0.010(mol/L)第9页，本讲稿共34页不恰当解法：不恰当解法：CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq)起始起始0.0300.070转化转化x2x平衡平衡0.030 x0.070 2xKsp=Ca2+F-2=(0.030 x)(0.070 2x)2=3.9 10-11(x不能忽略不能忽略,为什么？求解困难！为什么？求解困难！)第10页，本讲稿共34页例例2：在在1.0L含含0.10mol/LCa2+的的溶溶液液中中
6、要要加加入入多多少少克克NaF（M=42g/mol）才才会会产产生生CaF2沉沉淀淀？已已知知CaF2的的Ksp=3.9 10-11CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq)反应商反应商Qc=CCa2+CF-2Kspm=VCF-M1.0 1.97 10-5 42=8.3 10-4(g)需加入大于需加入大于8.3 10-4克的克的NaF才会产生才会产生CaF2沉淀沉淀第11页，本讲稿共34页a.同离子效应同离子效应和和难难溶溶离离子子固固体体成成分分相相同同的的离离子子在在溶溶液液中中的的存存在在，会会降降低低难溶离子固体的溶解度，这种效应称为同离子效应。难溶离子固体的溶解度，这种效应称为同
7、离子效应。AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)加入加入AgNO3或或NaCl会降低会降低AgCl的溶解度！的溶解度！4.影响沉淀溶解平衡的因素影响沉淀溶解平衡的因素第12页，本讲稿共34页例例3：计算：计算AgBr在纯水和在纯水和0.30mol/L的的NaBr(aq)中的溶解度。中的溶解度。AgBr的的Ksp=7.7 10-13AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq)起始起始00.30平衡平衡s0.30+sKsp=Ag+Br-=s(0.30+s)=s 0.300.30+s=0.30,为什么？为什么？s=Ksp/0.30=2.6 10-12mol/L纯水中，纯水中，s=(Ksp)1/
8、2=(7.7 10-13)1/2=8.8 10-7mol/L第13页，本讲稿共34页相同离子难溶盐之间的同离子效应相同离子难溶盐之间的同离子效应AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)x+yxAgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq)x+yy(x+y)x=KSP(AgCl)=1.8 10-10(x+y)y=KSP(AgBr)=7.7 10-13x=Cl-=1.34 10-5mol/Ly=Br-=5.73 10-8mol/LAg+=x+y=1.34 10-5mol/L第14页，本讲稿共34页 b.盐效应盐效应在强电解质的浓溶液中，难溶离子固体的溶解度增在强电解质的浓溶液中，难溶离子固体的溶
9、解度增加加，这这种种效效应应称称为为盐盐效效应应。盐盐效效应应的的实实质质是是减减少少离离子子的的有有效效浓浓度，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动度，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42-(aq)在纯水中，溶解度为在纯水中，溶解度为5.0 10-3mol/L在在0.10mol/L的的KNO3中，溶解度为中，溶解度为8.9 10-3mol/L第15页，本讲稿共34页CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42-(aq)Ksp=aCa2+aSO42-aCa2+=Ca2+fCa2+fCa2+1aSO42-=SO42-fSO42-fSO42-0）少部分难溶性离子固体，温度升
10、高，溶解度减小。少部分难溶性离子固体，温度升高，溶解度减小。（放热过程，即（放热过程，即 HsolKsp有有Mg(OH)2沉淀生成！沉淀生成！欲防止沉淀的形成，则需满足欲防止沉淀的形成，则需满足Qc KspCMg2+COH-2 Ksp,COH-(Ksp/CMg2+)1/2加入加入NH4Cl后，后，NH4Cl与与NH3形成共轭弱酸弱碱对水溶液，形成共轭弱酸弱碱对水溶液，CH3O+=KaCa/CbCOH-=Kw/CH3O+=KwCb/(KaCa)KwCb/(KaCa)(Ksp/CMg2+)1/2Ca KwCb(CMg2+/Ksp)1/2/Ka=1 10-14 0.1(0.1/(1.2 10-11)
11、1/2/(5.6 10-10)=0.16mol/L第25页，本讲稿共34页m=CaVM 0.16 0.1 53.5=0.86(g)为为防防止止沉沉淀淀的的形形成成，至至少少应应在在上上述述溶溶液液中中加加入入0.86克克固固体体氯氯化化铵铵第26页，本讲稿共34页 根据难溶离子化合物的溶解度不同，用沉淀反应从根据难溶离子化合物的溶解度不同，用沉淀反应从含有多种金属离子的混合溶液中分离某金属离子的技术含有多种金属离子的混合溶液中分离某金属离子的技术称为选择性沉淀或分级沉淀。称为选择性沉淀或分级沉淀。6.离子的选择性沉淀离子的选择性沉淀第27页，本讲稿共34页Sr2+0.1mol/LBa2+0.1
12、mol/L沉淀剂：沉淀剂：CrO42-(K2CrO4)SrCrO4：KSP=3.5 10-5BaCrO4：KSP=1.2 10-10哪种离子先沉淀？哪种离子先沉淀？CrO42-浓度控制在什么范围内，两者能完全分开浓度控制在什么范围内，两者能完全分开?相同类型难溶离子固体，相同类型难溶离子固体，Ksp越小，则先沉淀！越小，则先沉淀！因此，因此，Ba2+先沉淀。先沉淀。或，或，Sr2+要沉淀，要沉淀，QcKsp(SrCrO4),Qc=CCrO42-CSr2+CCrO42-3.5 10-5/0.1=3.5 10-4mol/L第28页，本讲稿共34页Ba2+要沉淀，要沉淀，QcKsp(BaCrO4),
13、Qc=CCrO42-CBa2+CCrO42-1.2 10-10/0.1=1.2 10-9mol/L因此，因此，Ba2+先沉淀。先沉淀。完完全全分分开开：Ba2+沉沉淀淀完完全全（残残留留在在溶溶液液中中的的浓浓度度 1 10-6mol/L），），Sr2+不沉淀不沉淀Ksp(BaCrO4)=CrO42-Ba2+CrO42-=Ksp(BaCrO4)/Ba2+1.2 10-10/(1 10-6)=1.2 10-4mol/LSr2+不沉淀，不沉淀，Qc Ksp(SrCrO4),Qc=CCrO42-CSr2+CCrO42-3.5 10-5/0.1=3.5 10-4mol/L1.2 10-4mol/L C
14、rO42-3.5 10-4mol/L,Ba2+和和Sr2+能能完完全全分开！分开！第29页，本讲稿共34页例例60.1升升废废水水中中含含有有1 10-3molNaI，2 10-3molNaBr和和3 10-3mol NaCl。若若在在此此废废水水中中加加入入4 10-3 mol 的的固固体体AgNO3（忽忽略略体体积积变变化化），平平衡衡时时溶溶液液中中Ag+，I-，Br-，Cl-的浓度各为多少？的浓度各为多少？Ksp(AgCl)=1.6 10-10Ksp(AgBr)=7.7 10-13,Ksp(AgI)=1.5 10-16解解题题思思路路：首首先先按按照照计计量量关关系系完完全全生生成成沉
15、沉淀淀，再再考考虑虑沉沉淀的溶解！淀的溶解！相同类型难溶离子固体，相同类型难溶离子固体，Ksp越小，则先沉淀！越小，则先沉淀！所以，所以，I-离子最先沉淀，其次是离子最先沉淀，其次是Br-离子，最后是离子，最后是Cl-离子离子第30页，本讲稿共34页或者，或者，I-要沉淀，要沉淀，QcKsp(AgI),Qc=CAg+CI-CAg+1.5 10-16/(1 10-2)=1.5 10-14mol/LBr-要沉淀，要沉淀，QcKsp(AgBr),Qc=CAg+CBr-CAg+7.7 10-13/(2 10-2)=3.85 10-11mol/LCl-要沉淀，要沉淀，QcKsp(AgCl),Qc=CAg
16、+CCl-CAg+1.6 10-10/(3 10-2)=5.3 10-9mol/LI-离子最先沉淀，其次是离子最先沉淀，其次是Br-离子，最后是离子，最后是Cl-离子离子第31页，本讲稿共34页AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)初始初始02 10-2mol/L平衡平衡Ag+x+2 10-2Ksp(AgCl)=Ag+Cl-=Ag+(x+2 10-2)=Ag+2 10-2Ag+=8 10-9mol/L(x+2 10-2=2 10-2,为什么？为什么？)Br-=Ksp(AgBr)/Ag+=7.7 10-13/(8 10-9)=9.63 10-5mol/LI-=Ksp(AgI)/Ag+=1.
17、5 10-16/(8 10-9)=1.88 10-8mol/LCl-=x+2 10-2=2 10-2mol/L第32页，本讲稿共34页AgCl+I=AgI+ClK=Ksp,AgCl/Ksp,AgI=1.6 10-10/(1.5 10-16)=1.07 106BaCO3+SO42=BaSO4+CO32K=Ksp,BaCO3/Ksp,BaSO4=8.1 10-9/(1.1 10-10)=73.67.沉淀的转化沉淀的转化一种难溶物可以转化为更难溶的物质一种难溶物可以转化为更难溶的物质第33页，本讲稿共34页例例7计算硫酸铅在下列溶液中的溶解度计算硫酸铅在下列溶液中的溶解度(a)纯水纯水(b)0.10mol/L的的Pb(NO3)2溶液溶液(c)1.0 10-4mol/L的的Na2SO4溶液溶液Pb(SO4)2的的Ksp=1.1 10-8第34页，本讲稿共34页