《沉淀溶解平衡 》PPT课件.ppt

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1、第六章第六章 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 一、溶度积与溶解度的关系一、溶度积与溶解度的关系 1 1、溶解度、溶解度 溶溶解解度度：在在一一定定温温度度下下，达达到到溶溶解解平平衡衡时时，一一定定量量的的溶溶剂剂中中含含有有溶溶质质的的质质量量。物物质质的的溶溶解解度度小小于于0.01 g/(100gH2O)时时，称称为为难难溶溶的的。在在讨讨论论沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡时时，通通常常采采用用的的浓浓度度单单位位为为molL-1而而不不采采用用g/100g H2O来来表示表示“溶解度溶解度”。2 2、溶度积常数、溶度积常数 其平衡常数表达式为：其平衡常数表达式

2、为：对于一般难溶电解质对于一般难溶电解质(AmBn)，其沉淀溶解平衡可表，其沉淀溶解平衡可表示为：示为：其沉淀溶解平衡常数表达式为：其沉淀溶解平衡常数表达式为：第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 第六章第六章3 3、溶度积与溶解度的关系、溶度积与溶解度的关系 与与难难溶溶电电解解质质的的离离子子浓浓度度无无关关(与与本本性性和和温温度度有有关关)。而而溶溶解解度度s除除与与难难溶溶电电解解质质的的本本性性和和温温度度有有关关外外，还还与与溶溶液液中中难难溶溶电电解解质质离离子子浓浓度度有有关关。难难溶溶电电解解质质的的溶溶度度积积和和溶溶解解度度之之间间可可以以相相互互换换算算，但但在在换

3、换算算时时，应应注意浓度的单位必须是注意浓度的单位必须是molL-1。例例 已已知知298.15 K 时时AgCl的的 为为1.7710-10，求求AgCl溶解度溶解度s。第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 第六章第六章解：解：AgCl的沉淀溶解平衡为的沉淀溶解平衡为c/molL-1 s ss=1.3310-5 molL-1第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 第六章第六章对于对于A2B或或AB2型型（如（如Ag2CrO4、Mg(OH)2等）化合物：等）化合物：不同类型难溶电解质不同类型难溶电解质 与与 s 有如下关系：有如下关系：对于对于AB型型（如（如AgCl、AgBr、BaSO4等

4、）化合物：等）化合物：=s2=4s3 对于对于A3B或或AB3型型（如（如Fe(OH)3等）化合物：等）化合物：=27s4例例 已已知知298.15 K 时时Ag2CrO4的的 为为1.1210-12，计计算算Ag2CrO4的的溶溶解解度度并并对对照照上上例例的的结结果果，比比较较Ag2CrO4和和AgCl溶解度的大小。溶解度的大小。第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 第六章第六章解：解：Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为：的沉淀溶解平衡为：c/molL-1 2s ss=6.5410-5 molL-1第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 第六章第六章 ，而而AgCl 的的溶溶解解度度反反而而

5、比比Ag2CrO4的的小小。不不同同类类型型的的难难溶溶电电解解质质，不不能能直直接接由由它们的溶度积来比较其溶解度的相对大小。它们的溶度积来比较其溶解度的相对大小。二、溶度积规则二、溶度积规则对于难溶电解质沉淀溶解平衡，有：对于难溶电解质沉淀溶解平衡，有：反应在任意时刻的反应在任意时刻的反应商反应商Q（此时又被称为离子（此时又被称为离子积）表达式可写作：积）表达式可写作：Q=c(An+)/m c(Bm-)/n 第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 第六章第六章由化学等温式由化学等温式 可知：可知：若若Q ，过过饱饱和和溶溶液液，反反应应向向沉沉淀淀生生成成方方向向进进行，直至达到饱和。行，

6、直至达到饱和。以以上上规规律律称称为为溶溶度度积积规规则则，常常用用来来判判断断沉沉淀淀的的生生成与溶解能否发生。成与溶解能否发生。第一节第一节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 第六章第六章第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动一、沉淀的生成一、沉淀的生成1 1、加入沉淀剂、加入沉淀剂 例例 在在10 mL 0.10 molL-1 MgSO4溶溶液液中中加加入入10 mL 0.10 molL-1 NH3H2O，问有无，问有无Mg(OH)2沉淀生成？沉淀生成？解解：由由于于等等体体积积混混合合，所所以以各各物物质质的的浓浓度度均均减减小小一一半半，即即c(Mg2+)=c(NH3H2O)=第

7、六章第六章设混合后设混合后c(OH-)=x molL-1平衡浓度/(molL-1)0.05-x x x因为因为 =0.05/1.7810-5 500，所以，所以0.05-x 0.05 则则 x=9.4310-4第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章c(OH-)=9.4310-4 molL-1Q=c(Mg2+)c(OH-)2/()3=0.05(9.4310-4)2=4.4510-8 =5.6110-12 有Mg(OH)2沉淀生成。2、控制溶液的、控制溶液的pH 例例 计计算算使使0.01molL-1 Fe3+开开始始沉沉淀淀和和沉沉淀淀完完全全时时溶溶液液的的pH。已知：

8、。已知：第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章解：解：开始沉淀时开始沉淀时 c(OH-)=6.5310-13 molL-1pOH=12.18 pH=14pOH=1412.18=1.82第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章沉淀完全时 c(Fe3+)1.0010-5 molL-1c(OH-)=6.5310-12 molL-1pOH=11.18pH=14pOH=2.82 故故Fe3+开始沉淀时，溶液的开始沉淀时，溶液的pH为为1.82；沉淀完；沉淀完全时，溶液的全时，溶液的pH为为2.82。第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六

9、章推广到推广到M(OH)n型难溶氢氧化物的多相离子平衡中：型难溶氢氧化物的多相离子平衡中：M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)开开始始产产生生M(OH)n沉沉淀淀时时溶溶液液中中OH-离离子子的的最最低低浓浓度为：度为：若若溶溶液液中中金金属属离离子子的的浓浓度度c(Mn+)=1 molL-1，则则氢氧化物开始沉淀时氢氧化物开始沉淀时OH-的最低浓度为：的最低浓度为：第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章c(OH-)=molL-1 molL-1 Mn+完全沉淀c(Mn+)1.0010-5 molL-1时，则OH-的最低浓度为：例例 0.10 molL-1

10、ZnCl2溶溶液液中中通通入入H2S气气体体使使H2S饱饱和和，将将酸酸度度控控制制在在什什么么范范围围，才才能能使使ZnS(=1.610-24)沉沉淀？淀？第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章解解：使使ZnS开开始始沉沉淀淀的的最最低低S2-浓浓度度可可由由ZnS的的溶溶度度积积常数算出：常数算出：H2S饱饱和和溶溶液液中中的的c(H2S)约约为为0.10 molL-1，而而c(S2-)则涉及下述平衡并与溶液的酸度有关：则涉及下述平衡并与溶液的酸度有关：第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章将最低需要的将最低需要的c(S2-)代入代入H2S的

11、离解常数即可求得的离解常数即可求得c(H+)7.4610-3 要要使使ZnS沉沉淀淀出出来来，溶溶液液的的c(H+)不不能能高高于于7.4610-3 molL-1。2 2、同离子效应、同离子效应例例 计计算算25下下CaF2(s)的的溶溶解解度度(molL-1)：(1)在在水水中中；(2)在在0.01 molL-1 NaF溶溶液液中中，并并比比较较两两种种情情况溶解度的相对大小。况溶解度的相对大小。第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章解：解：由附表查得由附表查得25下下 (1)CaF2(s)在纯水中的溶解度为在纯水中的溶解度为s1，设，设s1=x molL-13.45

12、10-11=x(2x)2=4 x3x=2.0510-4s1=c(Ca2+)=2.0510-4 molL-1第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章(2)CaF2(s)在在0.01 molL-1NaF溶溶液液中中的的溶溶解解度度为为s2，设，设s2=y molL-1。此时，。此时，s2=c(Ca2+)。平衡浓度/(molL-1)y 0.01+2y3.4510-11=y(0.01+2y)2 0.01+2y0.01y=3.4510-7s2=3.4510-7 molL-1 由结果可以看出：由结果可以看出：s1 s2，CaF2在纯水中的溶解在纯水中的溶解度较大。度较大。盐效应盐效应

13、?第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章二、分步沉淀二、分步沉淀 如如果果溶溶液液中中同同时时存存在在着着几几种种离离子子，这这些些离离子子都都能能被被同同一一沉沉淀淀剂剂所所沉沉淀淀，由由于于各各种种沉沉淀淀的的溶溶度度积积的的不不同同，这这些些沉沉淀淀将将按按一一定定顺顺序序依依次次析析出出，这这种种现现象象称称为为分分步步沉淀沉淀。例例 某某溶溶液液中中含含有有Cl-，I-均均为为0.01 molL-1，向向溶溶液液中中逐逐滴滴加加入入AgNO3溶溶液液，哪哪一一种种离离子子先先沉沉淀淀？第第一一种种离离子子沉淀到什么程度时，第二种离子才开始沉淀？已知：沉淀到什么

14、程度时，第二种离子才开始沉淀？已知：第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章解：解：求出求出AgCl，AgI开始沉淀时所需的开始沉淀时所需的c(Ag+)：c(Ag+)=8.5210-15 molL-1c(Ag+)=1.7710-8 molL-1由此可见，由此可见，AgI先沉淀。先沉淀。当当AgCl开始沉淀时，溶液中的开始沉淀时，溶液中的c(I-)为：为：8.5210-17=1.7710-8c(I-)c(I-)=4.8110-9 molL-1 即即c(I-)4.8110-9 molL-1时时，AgCl才才开开始始沉沉淀淀，此时此时I-已沉淀非常完全。已沉淀非常完全。第二节第

15、二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章例例 Fe3+和和Mg2+的的浓浓度度都都为为0.10 molL-1的的某某溶溶液液，欲欲使使Fe3+以以Fe(OH)3形形式式定定量量沉沉淀淀而而不不产产生生Mg(OH)2沉沉淀淀，酸度如何控制？酸度如何控制？解：解：Fe(OH)3(s)Fe3+(aq）+3OH-(aq)所以，所以，Fe3+沉淀完全时的沉淀完全时的c(OH-)可由下式求得可由下式求得第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章这时的这时的pOH为为11.18，pH=2.82Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)用类似的方法求出产生用类似的

16、方法求出产生Mg(OH)2沉淀时的沉淀时的c(OH-)：pOH=5.12，pH=8.88第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章 当当pH=8.88时时，Fe3+早早已已沉沉淀淀完完全全，因因此此只只要要将将pH控控制制在在2.828.88之之间间，即即可可将将Fe3+与与Mg2+完完全全分分离开来。离开来。三、沉淀的溶解与转化三、沉淀的溶解与转化1 1、沉淀的溶解、沉淀的溶解（1）生成弱电解质）生成弱电解质 例如：例如：第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章上述溶解反应涉及到下列上述溶解反应涉及到下列两两个平衡：个平衡：CaCO3(s)Ca2+C

17、O32-CO32-+2H+H2CO3 第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章总反应为总反应为 CaCO3(s)+2H+Ca2+H2CO3 根据多重平衡原理，总反应根据多重平衡原理，总反应=+，可得：，可得：显显然然，越越大大，越越有有利利于于沉沉淀淀的的溶溶解解。该该反反应应的的 很很大大，所以所以CaCO3在酸中的溶解反应可进行完全。在酸中的溶解反应可进行完全。第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章 例例 有有Mg(OH)2沉沉淀淀0.10 mol，问问需需1L多多大大浓浓度度的的铵铵盐才能使之溶解？已知盐才能使之溶解？已知=5.6110-12

18、。解：解：Mg(OH)2溶于铵盐的反应为溶于铵盐的反应为Mg(OH)2(s)+2 Mg2+(aq)+2NH3(aq)+2H2O(l)多重平衡常数多重平衡常数 为为 第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章根根据据多多重重平平衡衡原原则则可可算算出出Mg(OH)2完完全全溶溶解解后后，溶溶液液中中 的平衡浓度：的平衡浓度：=0.48 molL-1 所以共需 =(0.20+0.48)molL-1=0.68 molL-1。第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章 3Cu2+(aq)+3S2-(aq)(2)发生氧化还原反应发生氧化还原反应 3CuS(s)+(

19、aq)+8H+(aq)3S+2NO(g)+4H2O(l)(3)生成配离生成配离子子 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)+2NH3Ag(NH3)2+生生成成稳稳定定的的Ag(NH3)2+，大大大大降降低低了了Ag+浓浓度度，使使得得Q ，故，故AgCl溶解。溶解。第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章2 2、沉淀的转化、沉淀的转化 一一种种沉沉淀淀转转化化为为另另一一种种沉沉淀淀的的过过程程称称为为沉沉淀淀的的转转化化。例例如如：向向盛盛有有白白色色PbSO4沉沉淀淀的的试试管管中中，加加入入Na2S溶溶液液，搅搅拌拌后后，可可以以观观察察到到沉沉淀淀由由白白色

20、色变变为为黑黑，其反应如下：其反应如下：第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章 在在生生产产实实践践中中，有有些些沉沉淀淀很很难难处处理理，它它们们既既难难溶溶于于水水，又又难难溶溶于于酸酸，对对于于这这种种沉沉淀淀可可采采用用沉沉淀淀的的转转化化法法来来处处理理。例例如如：用用Na2CO3溶溶液液处处理理锅锅炉炉炉炉垢垢中中的的CaSO4，将，将CaSO4转化为转化为CaCO3，然后用酸除去。，然后用酸除去。例例 在在1L Na2CO3溶溶液液中中溶溶解解 0.01 mol的的CaSO4，问问Na2CO3的最初浓度为多大？已知，的最初浓度为多大？已知，(CaSO4)=

21、4.9310-5，(CaCO3)=3.3610-9第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章解：解：沉淀转化反应平衡为沉淀转化反应平衡为CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq)第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章=6.8010-7 molL-1平衡时平衡时 =0.01 molL-1，那么，那么 因因为为溶溶解解0.01mol的的CaSO4需需要要消消耗耗0.01mol的的Na2CO3，所所以以Na2CO3的的最最初初浓浓度度=(0.01+6.8010-7)molL-10.01molL-1。第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动第六章第六章