无机化学沉淀溶解平衡精.ppt

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1、无机化学沉淀溶解平衡无机化学沉淀溶解平衡第1页，本讲稿共49页 8.1.1 溶度积常数溶度积常数 例：例：AgCl（s）Ag+Cl 8.1 难溶电解质的溶度积难溶电解质的溶度积 可溶：可溶：100克水中溶解克水中溶解1克以上。克以上。微溶：微溶：100克水中溶解克水中溶解0.011克。克。难溶：难溶：100克水中溶解克水中溶解0.01克以下。克以下。初始初始 v溶溶 v沉沉 平衡平衡 v溶溶 v沉沉第2页，本讲稿共49页 =Ag+rCl-r 称为难溶电解质的沉淀溶解平衡称为难溶电解质的沉淀溶解平衡常数，简称常数，简称溶度积溶度积。一般难溶电解质：一般难溶电解质：AmDn(s)mAn+(aq)+

2、nDm-(aq)=An+rm Dm-rn 决定于决定于难溶电解质的本性难溶电解质的本性，与，与温度温度有关，与溶液有关，与溶液浓度无关浓度无关。第3页，本讲稿共49页 8.1.2 溶度积与溶解度的关系溶度积与溶解度的关系溶解度溶解度(S)：一升溶液中所溶解溶质的物质的量。一升溶液中所溶解溶质的物质的量。量纲：量纲：molL-1.（g/100g H2O）1.AD型型(如如AgCl、AgI、CaCO3)AD(s)A+(aq)+D(aq)溶解度：溶解度：S S =A+rDr=S 2 第4页，本讲稿共49页2.AD2或或A2D型型(Mg(OH)2、Ag2CrO4)AD2(S)A2+(aq)+2D(aq

3、)溶解度：溶解度：S 2S =A2+rD r2=S(2S)2=4S 3 第5页，本讲稿共49页3.AD3或或A3D型型(如如 Fe(OH)3、Ag3PO4)A3D(s)3A+(aq)+D3-(aq)溶解度：溶解度：3S S =A+r3D3-r=(3S)3S =27S 4第6页，本讲稿共49页4.A2D3或或A3D2型型 （如（如 Ca3（PO4）2）A3D2(s)3A2+2D3-溶解度：溶解度：S 3S 2S第7页，本讲稿共49页溶度积反映了物质的溶解能力，但只有同溶度积反映了物质的溶解能力，但只有同种类型的种类型的难溶电解质难溶电解质才能直接从才能直接从Ksp 的大小来的大小来比较它们的溶解

4、度比较它们的溶解度S大小。大小。对于不同类型的对于不同类型的难溶电解质难溶电解质不能简单地直不能简单地直接用接用Ksp 比较作结论，而要通过计算其溶解度比较作结论，而要通过计算其溶解度S才能确定。才能确定。第8页，本讲稿共49页解：解：AgCl的摩尔质量的摩尔质量=143.4 g mol-1 S=1.9210-3/143.4 =1.34 10-5 (molL-1)=S 2 =1.810-10例：例：已知已知AgCl在在298K时溶解了时溶解了1.9210-3 gL-1，计算其，计算其 。第9页，本讲稿共49页解：解：例例：298K时时，Ag2CrO4的的 =1.110-12，计算其溶解度计算其

5、溶解度S。比较：比较：S(AgCl)(Ag2CrO4)第10页，本讲稿共49页补充：溶度积与自由能补充：溶度积与自由能 rGm =-RTlnK rGm(T)=-RTlnKTrGm(T)=rHm TrSm对于对于Ksp 也适用：也适用：rGm =-RTlnKsp 我们求我们求Ksp，不仅可以由溶解度来得到，也，不仅可以由溶解度来得到，也可通过热力学函数得到。可通过热力学函数得到。第11页，本讲稿共49页fGm -66.32 77.11 -51.67 kJ/mol fHm -62.38 105.9 -55.94 kJ/mol Sm 114.2 73.93 109.37 J/K.mol例：例：根据热

6、力学数据计算根据热力学数据计算298K时时AgI的的Ksp.解：解：AgI(s)Ag+I-方法一方法一 rGm=（77.11-51.67）-(-66.32)=91.76 (kJ/mol)91.76 103 =-8.314 298 ln Ksp Ksp =8.3 10-17 第12页，本讲稿共49页方法二方法二 rHm=（105.9-55.94）-(-62.38)=112.34 (kJ/mol)rSm =(73.93+109.37)-114.2=69.1 J/K.mol rGm =rHm T rSm =112.34 298 69.110-3=91.75 (kJ/mol)91.75103=-8.3

7、14 298 ln Ksp Ksp=8.3 10-17 第13页，本讲稿共49页 8.1.3 溶度积规则溶度积规则任意态任意态的的离子积离子积用用Qc表示表示.AmDn(s)mAn+nDm-平衡时：平衡时：=An+rm Dm-rn第14页，本讲稿共49页溶度积规溶度积规则：则：Qc ，有沉淀生成。，有沉淀生成。Qc=，平衡态，既无沉淀生成，也不能，平衡态，既无沉淀生成，也不能 溶解沉淀溶解沉淀第15页，本讲稿共49页第16页，本讲稿共49页8.1.4 影响沉淀溶解平衡的因素影响沉淀溶解平衡的因素1、同离子效应和盐效应、同离子效应和盐效应 AgCl（s）=Ag+Cl 加入加入NaCl,NaCl

8、Na+Cl-若加入若加入KNO3,KNO3 K+NO3-2、酸效应、酸效应3、配位反应、配位反应4、氧化还原反应、氧化还原反应第17页，本讲稿共49页解：解：2Ag+CrO42-Ag2CrO4 Qc =cr2(Ag+)cr(CrO42-)=(0.002)3 =810-98.2 沉淀的生成和溶解沉淀的生成和溶解 8.2.1 沉淀的生成（沉淀的生成（Qc ）例：例：0.004 molL-1 AgNO3 与与 0.004 molL-1 K2CrO4等体积混合，有无等体积混合，有无Ag2CrO4沉沉 淀生成？淀生成？(Ag2CrO4的的 =1.1 10-12)第18页，本讲稿共49页解：解：AgCl（

9、s）Ag+Cl 平衡平衡 S S+0.01 =S(S+0.01)=1.810-10例：例：计算计算298K时，时，AgCl在在0.01molL-1NaCl 溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。已知已知 (AgCl)=1.810-10.Qc (Ag2CrO4)有有Ag2CrO4 沉淀生成。沉淀生成。因为因为 S+0.01 0.01 S=1.810-8 molL-1第19页，本讲稿共49页例：例：取取5ml0.002molL-1Na2SO4与等体积的与等体积的 0.02molL-1的的BaCl2混合，计算混合，计算SO42-是是 否沉淀完全否沉淀完全即即c(SO42-)10-5molL-1？（BaSO

10、4的的 =1.110-10.）定性定性看，溶液中残留离子的浓度小于看，溶液中残留离子的浓度小于10-5molL-1，即，即可认为沉淀完全，可认为沉淀完全，定量定量看，溶液中残留离子浓度小于看，溶液中残留离子浓度小于10-6molL-1，即可认为沉淀完全。，即可认为沉淀完全。第20页，本讲稿共49页平衡平衡 x 0.009+x 0.001-x 解：解：SO42-+Ba2+BaSO4 初初 0.001 0.01 molL-1 =(0.009+x)x =1.110-10 0.009+x 0.009x =1.210-8 Mg(OH)2有有Mg(OH)2 沉淀生成沉淀生成.第23页，本讲稿共49页影响沉

11、淀生成的因素：影响沉淀生成的因素：(1)、难溶物的溶度积，、难溶物的溶度积，如：如：SO42-+Ba2+=BaSO4 Ksp=1.110-10 SO42-+Ca2+=CaSO4 Ksp=2.410-5(2)、沉淀剂的用量、沉淀剂的用量 一般过量一般过量20%50%。(3)、沉沉淀淀剂剂的的解解离离度度，用用NaOH比比用用NH3H2O沉沉淀淀Mg(OH)2的效果好。的效果好。第24页，本讲稿共49页 8.2.2 分步沉淀分步沉淀 在在相相同同浓浓度度的的Cl-、Br-、I-的的溶溶液液中中逐逐滴滴加加入入AgNO3溶溶液液，AgI最最先先沉沉淀淀，其其次次是是AgBr,最后是最后是AgCl。因

12、为：因为：(AgI)(AgBr)1.810-14 cr(CrO42-)1.810-14/0.05 =3.6 10-13例：例：在含在含0.05molL-1Pb(NO3)2和和0.05molL-1 AgNO3混合液中，逐滴加入混合液中，逐滴加入K2CrO4 溶溶 液液(设体积不变设体积不变)，问，问PbCrO4和和Ag2CrO4 哪种先沉淀哪种先沉淀?(PbCrO4的的 =1.810-14,Ag2CrO4的的 =1.110-12)第26页，本讲稿共49页生成生成Ag2CrO4 时，时，CrO42-的最低浓度为的最低浓度为 cr2(Ag+)cr(CrO42-)1.110-12 cr(CrO42-)

13、1.110-12/0.052 =4.4 10-10先产生的沉淀为先产生的沉淀为PbCrO4。第27页，本讲稿共49页解：解：生成生成AgCl时时Ag+的最低浓度为：的最低浓度为：Ag+r 1.810-10/0.05 =3.6 10-9 生成生成Ag2CrO4时时Ag+的最低浓度为：的最低浓度为：AgCl先沉淀出来。先沉淀出来。例例：将将等等体体积积的的0.1mol/L KCl和和0.1mol/L K2CrO4 混混合合，逐逐滴滴加加入入AgNO3 溶溶液液(设设体体积积不不变变)，问问AgCl和和 Ag2CrO4哪哪 种种 先先 沉沉 淀淀？(已已 知知 AgCl的的Ksp=1.810-10,

14、Ag2CrO4的的Ksp=1.110-12)第28页，本讲稿共49页 问问当当Ag2CrO4开开始始沉沉淀淀时时，溶溶液液中中残残留留的的Cl-浓浓度为多少？度为多少？Cl-r=1.810-10/4.710-6 =3.810-5 可认为可认为Cl-基本沉淀完全。基本沉淀完全。溶液的溶液的pH值（酸度）往往要影响沉淀的溶解值（酸度）往往要影响沉淀的溶解度，所以人们常通过度，所以人们常通过控制溶液的控制溶液的pH值值使得使得沉淀生沉淀生成成或者或者溶解溶解。常见的。常见的难溶氢氧化物难溶氢氧化物和和硫化物硫化物就是就是取取决于溶液的酸度决于溶液的酸度，而且，而且开始沉淀开始沉淀和和沉淀完全沉淀完全

15、的的pH值也不同。值也不同。第29页，本讲稿共49页解：解：H2S 2 H+S2-例例：在在含含有有Cu2+和和Mn2+各各为为0.001mol/L的的溶溶液液中中，若若使使c(H+)=0.3 mol/L，并并不不断断通通入入H2S气气体体保保持持饱饱和和（0.1mol/L），问问能能否否将将两两种种离离子子分分离离完完全全？（已已知知Ksp(CuS)=8.510-45,Ksp（MnS）=1.410-15,H2S的的 Ka1 =9.110-8,Ka2 =1.110-12)第30页，本讲稿共49页CuS开始沉淀时，开始沉淀时，S2-=8.510-45/0.001=8.5 10-42(mol/L)

16、MnS开始沉淀时，开始沉淀时，S2-=1.410-15/0.001 =1.4 10-12(mol/L)只有只有CuS析出，无析出，无MnS析出。平衡时残留析出。平衡时残留Cu2+浓度为：浓度为：Cu2+=(8.510-45)/(1.110-19)=7.710-26 (mol/L)分离很完全。分离很完全。第31页，本讲稿共49页例：例：在在1molL-1CuSO4溶液中含有少量的溶液中含有少量的Fe3+杂质，杂质，pH值控制在什么范值控制在什么范 围才能除去围才能除去 Fe3+?使使c(Fe3+)10-5molL-1解：解：Fe(OH)3的的 =2.610-39，Cu(OH)2 的的 =5.61

17、0-20 Fe(OH)3 Fe3+3OH =Fe3+r OHr3=2.610-39 第32页，本讲稿共49页pOH=11.2,pH=2.8 pH 2.8第33页，本讲稿共49页pOH=9.6,pH=4.4 控制控制pH范围：范围：2.8 pH 4.4Cu(OH)2 Cu 2+2OH =Cu 2+r OH r 2 =5.610-20 第34页，本讲稿共49页1.生成弱电解质生成弱电解质例例：CaC2O4(s)Ca2+C2O42-+2H+H2C2O4 CaC2O4(s)+2H+H2C2O4+Ca2+8.2.3 沉淀的溶解沉淀的溶解(Qc )第35页，本讲稿共49页例例:今有今有ZnS和和HgS两种

18、沉淀各两种沉淀各0.1mol，问要，问要 用用1升多少浓度的盐酸才能使它们溶解？升多少浓度的盐酸才能使它们溶解？(ZnS的的 =2.510-22，HgS的的 =4.010-53)称为竟争平衡常数，称为竟争平衡常数，越大，越大，越越小小(酸越弱酸越弱)，则，则 越大，沉淀越易溶解。越大，沉淀越易溶解。第36页，本讲稿共49页解：解：ZnS+2H+H2S+Zn2+平衡平衡 x 0.1 0.1盐酸的初浓度盐酸的初浓度=2+0.2=2.2 (molL-1)第37页，本讲稿共49页 HgS+2H+H2S+Hg2+平衡：平衡：y 0.1 0.1HgS不能溶于盐酸。不能溶于盐酸。第38页，本讲稿共49页例例

19、 今今有有0.1mol Mg(OH)2 和和 0.1mol Fe(OH)3沉沉淀淀，问问需用一升多少浓度的铵盐才能使它们溶解？需用一升多少浓度的铵盐才能使它们溶解？解：解：Mg(OH)2 +2NH4+=Mg2+2NH3H2O平衡平衡(molL-1)：x 0.1 0.2 0.10.22=5.610-2 x2x=0.27(mol/L)NH4+的初浓度的初浓度=0.47(mol/L)第39页，本讲稿共49页 Fe(OH)3 +3NH4+=Fe3+3NH3.H2O平衡平衡(molL-1)：y 0.1 0.30.10.33 =6.810-24 y3y=7.3106 (molL-1)Fe(OH)3 不能溶

20、于铵盐不能溶于铵盐第40页，本讲稿共49页2.发生氧化还原反应而溶解发生氧化还原反应而溶解 CuS(s)Cu2+S2-+HNO3 S+NO3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O3.生成配离子而溶解生成配离子而溶解 AgCl(s)+2NH3 Ag(NH3)2+Cl-4.利用氧化还原反应和配位反应：利用氧化还原反应和配位反应：王水的应用王水的应用HgS：HgCl42，S第41页，本讲稿共49页 8.2.4 沉淀的转化沉淀的转化 AgCl+Br-AgBr+Cl-沉淀转化方向：沉淀转化方向：AgCl AgBr AgI 越大，沉淀转化越彻底。即生成的越大，沉淀转化越彻底。即生成

21、的沉淀沉淀 越小，转化越彻底。越小，转化越彻底。第42页，本讲稿共49页Ag2CrO4+2Cl-2AgCl +CrO42-砖红砖红 白色白色 很大很大，反应向右进行。，反应向右进行。第43页，本讲稿共49页 AgI +Cl-=AgCl +I-Kj很小，不很小，不 容易转化。容易转化。能否转化？能否转化？第44页，本讲稿共49页S(2S+0.1)2 =2S+0.1 0.1S =/0.01 =100 选选B1.Mg(OH)2 在室温时的溶度积为在室温时的溶度积为 ，在，在 0.1molL-1NaOH溶液中，其溶解度溶液中，其溶解度Sr为为 A.10 B.100 C.200 D.(4)1/3第45页

22、，本讲稿共49页2.Ca3(PO4)2的溶解度的溶解度为为 a/2 molL-1，其，其 为为 A.36a5 B.C.D.Ca3(PO4)2 3Ca2+2PO42-Sr 3Sr 2Sr =(3Sr)3(2Sr)2=108Sr5=108(a/2)5=第46页，本讲稿共49页3.0.208%(g/g)的的BaCl2溶液中，溶液中，SO42 离子离子 的允的允许浓许浓度是多少？度是多少？解：解：cr(Ba+)cr(SO42-)(BaSO4)cr(SO42-)1.110-10/0.01=1.110-8第47页，本讲稿共49页解：解：PbI2 Pb2+2I-S 2Sc(I-)=2S=3.0210-3(molL-1)选选B4.已知在已知在25时时，PbI2的的 为为1.3910-8，则饱则饱和溶液中，和溶液中，c(I-)是多少是多少molL-1？A.1.5110-3 B.3.0210-3 C.2.4310-3 D.3.5110-3第48页，本讲稿共49页5.过量过量AgCl溶解在下列各种物质中，问哪溶解在下列各种物质中，问哪 种溶液中种溶液中c(Ag+)最小最小()A.100mL水水 B.1000mL水水 C.100mL0.2molL-1KCl溶液溶液 D.1000mL0.5molL-1KNO3溶液溶液C 作业：作业：3、4、5、7第49页，本讲稿共49页