无机与分析化学第八章1沉淀溶解平衡.ppt

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1、第八章（第八章（1 1）沉淀溶解平衡）沉淀溶解平衡Precipitation solubility equilibrium第一节第一节 溶度积溶度积 第二节第二节 沉淀的生成沉淀的生成 第三节第三节 分步沉淀和沉淀的转化分步沉淀和沉淀的转化 第四节第四节 沉淀的溶解沉淀的溶解沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力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的大小.物质物质 溶解度溶解度(g/100g水水)易溶物易溶物 微溶物微溶物 难溶物难溶物 0.01 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解对难溶物来说对难溶物来说,在它的饱和溶液中存在在它的饱和溶液中存

2、在多相离子平衡多相离子平衡.Ba2+SO42-一定一定T 时时:溶解溶解 溶解溶解BaSO4(s)BaSO4(aq)Ba2+(aq)+SO42-(aq)沉淀沉淀 沉淀沉淀3-1 溶度积溶度积一、溶度积常数一、溶度积常数 BaSO4 (s)BaSO4(aq)全全 部部 电电 离离Ba2+(aq)+SO42-(aq)平衡时平衡时 Ksp =Ba2+SO42-Ksp称为溶度积常数称为溶度积常数,简称溶度积简称溶度积(solubility product).表表示示一一定定温温度度下下，难难溶溶电电解解质质的的饱饱和和溶溶液液中中,各各离离子浓度幂的乘积为一常数。子浓度幂的乘积为一常数。Ba2+SO4

3、2-BaSO4 (s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)简写为简写为简写为简写为 BaSO BaSO4 4(s)(s)设设 AmBn(s)mAn+nBm-Ksp=An+m Bm-n一、溶度积常数一、溶度积常数二、溶度积和溶解度的相互换算二、溶度积和溶解度的相互换算例例3-1 已已知知298K时时,BaSO4的的Ksp 10-10,Ag2CrO4的的Ksp 10-12,试比较二者溶解度试比较二者溶解度S的大小。的大小。解：解：BaSO4(s)Ba2+SO42-平衡浓度平衡浓度/molL-1 S S Ksp=Ba2+SO42-=S2Ag2CrO4(s)2Ag+CrO42-平衡浓度平衡浓度/mol

4、L-1 2S S Ksp=Ag+2 CrO42-=(2 S)2S=4S3结论结论结论结论 相同类型，相同类型，Ksp,S .不同类型不同类型,不能用不能用Ksp判断判断S 的大小的大小.二、溶度积和溶解度的相互换算二、溶度积和溶解度的相互换算有有有有 KKsp=A=An+m B Bm-n离子强度很小离子强度很小 难溶强电解质难溶强电解质 可忽略副反应可忽略副反应适用条件适用条件 =mSm nSn =mm nn Sm+n一定温度下，其溶解度为一定温度下，其溶解度为S molL-1（近似公式近似公式）设设 AmBn(s)mAn+nBm-二、溶度积和溶解度的相互换算二、溶度积和溶解度的相互换算CuS

5、(s)CuCuS(s)Cu2+2+S+S2-2-Cu2+H2O Cu(OH)+H+S2-+H2O HS-+OH-如：如：Fe(OH)3(s)Fe(OH)2+OH-K1 Fe(OH)2+Fe(OH)2+OH-K2 Fe(OH)2+Fe3+OH-K3)Fe(OH)3 Fe3+3OH-KspKsp=K1 K2K3Fe3+:OH-1:3二、溶度积和溶解度的相互换算二、溶度积和溶解度的相互换算三、溶度积规则三、溶度积规则c 任意浓度任意浓度 2溶度积规则溶度积规则 IP=Ksp 饱和溶液饱和溶液 平衡状态平衡状态 IP Ksp 过饱和溶液过饱和溶液 平衡平衡 沉淀析出沉淀析出1离子积离子积IP (ion

6、 product)AmBn(s)mAn+nBm-溶度积规则的使用条件溶度积规则的使用条件 10-5 g ml-1 固体，才有浑浊现象。固体，才有浑浊现象。溶液呈过饱和状态时，沉淀难于生成。溶液呈过饱和状态时，沉淀难于生成。避免沉淀剂过量避免沉淀剂过量 如：如：Hg2+2I-HgI2(桔红桔红)HgI2+2I-HgI42-(无色无色)避免副反应避免副反应 如：如：CO32-+H2O HCO3-+OH-S2-+H2O HS-+OH-四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应 同离子效应同离子效应PbI2 饱和溶液饱和溶液 +KI(aq)黄黄 在难溶电解质溶液中加入含有在难溶电解质溶液中加入含有

7、共同离子的易溶强电解质，使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。难溶电解质溶解度降低的现象。例例例例3-2 3-2 已知已知已知已知BaSOBaSO4 4的的的的 K Kspsp 1010-10-10，求，求，求，求298K298K时，时，时，时，BaSOBaSO4 4在在在在 0.0100 mol 0.0100 mol L L-1-1的的的的KK2 2SOSO4 4溶液中的溶解度。并与溶液中的溶解度。并与溶液中的溶解度。并与溶液中的溶解度。并与在纯水中的溶解度在纯水中的溶解度在纯水中的溶解度在纯水中的溶解度(例例例例3-1)3-1)作比较。作比较。作比较。作比较。解：设溶解

8、度为解：设溶解度为 x molL-1平衡浓度平衡浓度/molL-1 x 0.0100+xBaSO4(s)Ba2+SO42-Ksp=Ba2+SO42-=x (0.0100+x)0.0100+x 溶液中离子浓度溶液中离子浓度10-6molL-1,沉淀完全。沉淀完全。结论结论结论结论纯水中：纯水中：上述上述PbI2(加加KI)沉淀中继续加过量沉淀中继续加过量KI(s)溶解溶解PbI2 +2I-PbI42-含同离子的沉淀剂不能过量太多含同离子的沉淀剂不能过量太多 沉淀剂过量沉淀剂过量20 30 即可。即可。同离子效应同离子效应 盐效应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在难溶电解质饱和溶

9、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。解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象。AB(s)A+B-离子浓度较高时：离子浓度较高时：Ksp=A+B-I，1，IP Ksp平衡平衡3-2 沉淀的生成沉淀的生成 IP Ksp一、加入沉淀剂一、加入沉淀剂例例3-3 在在20L-1Na2SO4溶液中加入溶液中加入 20 L-1 BaCl2溶液，有溶液，有无无BaSO4沉淀生成？并判断沉淀生成？并判断 SO42-离子是否沉淀完全？已离子是否沉淀完全？已知知BaSO4的的Ksp=1.0710-10.解解:（1）有有BaSO4沉淀生成沉淀生成即即10-10 0.0090 x x

10、 =SO42-10-8 mol L-1 设平衡时设平衡时设平衡时设平衡时 SO SO4 42-2-=x x mol molLL-1-1沉淀完全是指离子残留量沉淀完全是指离子残留量 10-5 mol L-1故加入故加入BaCl2 可使可使SO42-沉淀完全沉淀完全Ksp=Ba2+SO42-=+x)x起始浓度起始浓度/molL-1 0.010 0.0010 平衡浓度平衡浓度/molL-1 0.0010+x xBaSO4(s)Ba 2+SO42-0.0090+x x 很小很小二、控制溶液的二、控制溶液的 pH 值值例例3-4 计算计算298K时使时使molL-1Fe3+开始沉淀和沉淀完全开始沉淀和沉

11、淀完全时溶液的时溶液的pH值。已知值。已知Fe(OH)3的的Ksp=2.6410-39。解：解：Fe(OH)3(s)Fe3+3OH-开始沉淀开始沉淀 Fe3+OH-KsppOH=13 lg 沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀完全例例3-5 在在 100 ml 0.20molL-1 的的 MgCl2 溶液溶液 中，加入中，加入100ml 含有含有 NH4Cl molL-1 氨水溶液氨水溶液,欲阻止生成欲阻止生成 Mg(OH)2 沉淀，上述氨水中需含几克沉淀，上述氨水中需含几克 NH4Cl？Fe3+10-5 molL-1 解：混合后解：混合后解：混合后解：混合后不产生不产生Mg(OH)2 沉淀，则沉淀，

12、则 IP Ksp 3-3 分步沉淀和沉淀的转化分步沉淀和沉淀的转化 用一种沉淀剂，使溶液中的用一种沉淀剂，使溶液中的 几种离子先后沉淀出来的方法。几种离子先后沉淀出来的方法。例例3-6 溶液中溶液中Cl-、CrO42-离子浓度均为离子浓度均为molL-1，若若逐滴加入逐滴加入AgNO3溶液，试计算溶液，试计算：（1）哪一种离子先产生沉淀？哪一种离子先产生沉淀？（2）第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一 种离子的浓度是多少？种离子的浓度是多少？一、分步沉淀一、分步沉淀解：解：解：解：(1)(1)(1)(1)开始沉淀开始沉淀开始沉淀开始沉淀 故故 AgCl

13、已沉淀完全已沉淀完全(Cl-10-5 molL-1 )先产生先产生AgCl 沉淀沉淀 Ksp=Ag+Cl-金属硫化物的分步沉淀金属硫化物的分步沉淀金属硫化物的分步沉淀金属硫化物的分步沉淀MS+2H+M2+H2SKsp一、分步沉淀一、分步沉淀K例例例例3-73-73-73-7某某溶溶液液中中Cd2+和和Zn2+molL-1，为为使使Cd2+离离子子生生成成CdS沉沉淀淀与与Zn2+离离子子分分离离，须须通通入入饱饱和和H2S溶溶液液，试试问问此此时时H+应控制在什么范围？应控制在什么范围？解：解：H2S=0.10 molL-1使使Cd2+沉淀完全所需沉淀完全所需 H+的最低浓度为的最低浓度为不使

14、不使不使不使 Zn Zn2+2+沉淀，溶液中沉淀，溶液中沉淀，溶液中沉淀，溶液中 H H+的最高浓度为的最高浓度为的最高浓度为的最高浓度为 0.14 molL-1 H+2.1 molL-1是近似计算是近似计算分步沉淀分步沉淀 金属氢氧化物的分步沉淀金属氢氧化物的分步沉淀M(OH)n(s)Mn+nOH-Ksp=Mn+OH-n例例3-8 某酸性溶液中，某酸性溶液中，Fe3+和和Zn2+离子的浓度均为离子的浓度均为 molL-1,根据它们的溶度积，计算出彼此分离的根据它们的溶度积，计算出彼此分离的pH范围。范围。解：开始沉淀解：开始沉淀解：开始沉淀解：开始沉淀 Fe(OH)3 先沉淀先沉淀分步沉淀分

15、步沉淀是近似计算是近似计算Fe(OH)3 沉淀完全沉淀完全（Fe3+10-5-1)10-12molL-1 OH-10-8 molL-1 故故 2.81 pH 分步沉淀分步沉淀二、沉淀的转化二、沉淀的转化在含有某一沉淀的溶液中，加入在含有某一沉淀的溶液中，加入 适当的试剂，使之生成另一种沉淀。适当的试剂，使之生成另一种沉淀。例例3-9 通过计算说明，在含有通过计算说明，在含有SrCO3沉淀溶液中加沉淀溶液中加 入入Na2SO4溶液，能否将溶液，能否将SrCO3转化为转化为SrSO4？解：解：SrCO3(s)+SO42-SrSO4(s)+CO32-SrCO3饱和溶液中饱和溶液中故可以转化故可以转化

16、二、沉淀的转化二、沉淀的转化例例例例3-10 3-10 3-10 3-10 如果在如果在1L Na2CO3 molL-1 CaSO4，问，问 Na2CO3 的最初浓度应为多少？的最初浓度应为多少？解：解：CaSO4(s)+CO32-CaCO3(s)+SO42-Na2CO3 的最初浓度为的最初浓度为0.010+7.110-7 0.010(molL-1)3-4 沉淀的溶解沉淀的溶解 IP Ksp1生成弱电解质生成弱电解质 生成弱酸生成弱酸CaCO3(s)+2H+Ca2+H2CO3H2O+CO2 CaCO3(s)Ca2+CO32-CO32-+H+HCO3-HCO3-+H+H2CO3CaCOCaCO3

17、 3(s)+2HAc Ca(s)+2HAc Ca2+2+2Ac+2Ac-+H+H2 2COCO3 3CaCO3(s)Ca2+CO32-2HAc 2Ac-+2H+CO32-+H+HCO3-HCO3-+H+H2CO3 生成弱酸盐生成弱酸盐生成弱酸盐生成弱酸盐PbSO4(s)+2Ac-Pb(Ac)2+SO42-PbSO4(s)Pb2+SO42-K1=KspPb2+2Ac-Pb(Ac)2K2=K稳稳K=K1K2 =Ksp K稳稳10-810410-41生成弱电解质生成弱电解质 生成弱碱生成弱碱Mg(OH)2(s)+2NH4+Mg2+2NH3H2OMg(OH)2(s)Mg2+2OH-K1=Ksp2NH4

18、+2OH-2NH3H2O 生成水生成水Fe(OH)3(s)+3H+Fe3+3H2O 发生氧化还原反应发生氧化还原反应3CuS+8HNO3(稀稀)3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O 生成配离子生成配离子AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-IP Ksp 溶解溶解Ag+S2-IP Ksp 溶解溶解课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：在在AgCl的饱和溶液中，有的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？溶液中加入下列物质时，将有何种变化？加入物质加入物质 平衡平衡 AgCl 溶液中浓度溶液中浓度 引起变化引起变化 移动移动 溶解度溶解度 Ag+Cl-原因原因 HCl(0.1 molL-1)AgCl(s)Ag+Cl-不变不变 不变不变 不变不变 稀释稀释 生成配离子生成配离子 盐效应盐效应 同离子效应同离子效应AgNO3(0.1 molL-1)KNO3(s)NH3H2O(2 molL-1)H2O 同离子效应同离子效应