无机化学沉淀溶解平衡学习教案.pptx

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1、无机化学沉淀无机化学沉淀(chndin)溶解平衡溶解平衡第一页，共62页。6.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积6.1.3 溶度积和溶解度间的关系溶度积和溶解度间的关系(gun x)6.1.2 溶度积溶度积6.1.1 溶解度溶解度第1页/共62页第二页，共62页。在一定温度(wnd)下，达到溶解平衡(饱和溶液)时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度。通常以符号s表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每 100g水所含溶质质量来表示，即以：g/100g水表示。6.1.1 6.1.1 溶解度溶解度溶解度溶解度学习了摩尔浓度(nngd)和百分比浓度(nngd)后，溶解度也可用摩尔浓度(nngd)和

2、百分比浓度(nngd)表示。若已知溶液的密度()和百分比浓度(nngd)(w)就可求出溶液的体积摩尔浓度(nngd)(c)和质量摩尔浓度(nngd)(b)c=1000w/M单位：mol/L(溶液)b=10S/M单位：mol/kg(溶剂)第2页/共62页第三页，共62页。自然界没有(miyu)绝对不溶的物质。习惯上把溶解度小于0.01g/100g水的物质叫不溶物或难溶物。6.1.2 6.1.2 溶度积溶度积溶度积溶度积在一定(ydng)温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。第3页/共62页第四页，共62页。在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相(du

3、xin)离子平衡，可表示如下：一般(ybn)沉淀反应：溶度积常数，简称溶度积溶度积。(aq)mB(aq)nA(s)BAnmmn-+mnnmmn)(B)(A)B(A-+=cc)(SO)(Ba)BaSO(2424-+=cc可简写为：)/(SO)/(Ba)BaSO(2424-+=cccc溶解沉淀第4页/共62页第五页，共62页。6.1.36.1.3溶度积和溶解度间的关系溶度积和溶解度间的关系溶度积和溶解度间的关系溶度积和溶解度间的关系(gun x)(gun x)nsms溶度积和溶解度的相互(xingh)换算nm-+(aq)mB(aq)nA(s)BAmnmn)m()n(ss=如：AgCl型Ksp=s2

4、s=(Ksp)1/2Ag2S型Ksp=4s3s=(Ksp/4)1/3As2S3型Ksp=108s5s=(Ksp/108)1/5第5页/共62页第六页，共62页。例：25oC，AgCl的溶解度为1.9210-3gL-1，求同温度(wnd)下AgCl的溶度积。)L/(mol1-ss平衡浓度3.143Mr(AgCl)=解：已知1513Lmol1034.1Lmol3.1431092.1-=s)aq(Cl(aq)AgAgCl(s)-+1021080.1)Cl()Ag()AgCl(-+=Scc第6页/共62页第七页，共62页。2)L/(mol1xx-平衡浓度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg1

5、02.2Lg331.7105.6-=s5312105.6,4101.1-=xx例：25oC，已知 (Ag2CrO4)=1.110-12，求同温下S(Ag2CrO4)/gL-1。)aq(CrO(aq)2Ag(s)CrOAg4422-+24242)CrO()Ag()CrOAg(-+=cc解：间的关系与的 思考题：思考题：求243)(POCas第7页/共62页第八页，共62页。5108参考答案s=第8页/共62页第九页，共62页。)CrOAg()AgCl(42ss第9页/共62页第十页，共62页。6.2 沉淀(chndin)的生成与溶解6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响配合物的生成对溶解度的影响

6、 沉淀沉淀(chndin)的配位溶解的配位溶解6.2.3 pH 对沉淀溶解平衡对沉淀溶解平衡(pnghng)的影响的影响6.2.2 同离子效应与盐效应同离子效应与盐效应6.2.1 溶度积规则溶度积规则第10页/共62页第十一页，共62页。沉淀溶解平衡的反应商判据(pnj),即溶度积规则：6.2.1 6.2.1 溶度积规则溶度积规则溶度积规则溶度积规则(guz)(guz)(aq)mB(aq)nA(s)BAnmmn-+J 平衡向左移动，沉淀析出；J=处于平衡状态，饱和溶液；J 平衡向右移动，无沉淀析出；若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。第11页/共62页第十二页，共62页。PbCrO4(s)第12页/

7、共62页第十三页，共62页。例：BaCO3的生成(shnchn)。加BaCl2或Na2CO3加酸(aq)CO(aq)Ba(s)BaCO2323-+利于BaCO3的溶解。23)(CO JJc-第13页/共62页第十四页，共62页。为6.010-4molL-1。若在40.0L该溶液中，加入 0.010molL-1BaCl2溶液10.0L，问是否能生成 BaSO4沉淀？如果有沉淀生成，问能生成 BaSO4多少克？最后溶液中是多少？例题(lt)：25时，晴纶纤维生产的某种溶液中，第14页/共62页第十五页，共62页。第15页/共62页第十六页，共62页。(aq)SO(aq)Ba(s)BaSO2424-

8、+第16页/共62页第十七页，共62页。6.2.2 6.2.2 同离子效应同离子效应同离子效应同离子效应(xioyng)(xioyng)与盐效应与盐效应与盐效应与盐效应(xioyng)(xioyng)1.同离子效应 在难溶电解质溶液中加入与其含有相同(xin tn)离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用。例题(lt)：求25时，Ag2CrO4在纯水，0.010molL-1K2CrO4溶液中的溶解度。解：纯水中：Ksp=4S 3s=6.510-5molL-1平衡浓度/(molL-1)2x0.010+x0.010molL-1K2CrO4溶液中第17页/共62页第十八页，共62页。结论

9、：同离子效应使难溶电解质的溶解度显著(xinzh)降低。应用(yngyng)：加入过量的沉淀剂可使被沉淀离子沉淀完全。但Ksp表示的离子(lz)浓度间的制约关系，被沉淀离子(lz)也不可能从溶液中绝迹。通常当溶液中被沉淀离子(lz)浓度小于10-5mol/L时，即可认为被沉淀离子(lz)沉淀完全了。因此加入沉淀剂一般过量20-50%即可。定量分离沉淀时，选择洗涤剂。如：制得BaSO4沉淀，如用0.01mol/LH2SO4溶液洗涤比用纯水要好，造成的损失要小。第18页/共62页第十九页，共62页。盐效应：在难溶电解质溶液(rngy)中，加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。盐效应的影

10、响同样是离子间的相互抑制作用。2.盐效应第19页/共62页第二十页，共62页。当时，增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应占主导;当时，增大，S(PbSO4)缓慢增大，盐效应占主导。关系(gun x)：一般稀溶液(rngy)仅考虑同离子效应的影响,浓溶液要考虑盐效应的影响。第20页/共62页第二十一页，共62页。6.2.3 pH 6.2.3 pH 对沉淀对沉淀(chndin)(chndin)溶解平衡的影响溶解平衡的影响1.难溶金属(jnsh)氢氧化物 溶于酸第21页/共62页第二十二页，共62页。溶于酸也溶于碱(aq)Al(OH)(aq)OH(s)Al(OH)43-+O(l)3H(aq)A

11、l(aq)3H(s)Al(OH)233+第22页/共62页第二十三页，共62页。溶于铵盐22Mn(OH)Mg(OH)例如：上。加入铵盐溶解，道理同(s)Mn(OH)21312102.110.15-)aq(2OH)aq(Mg(s)Mg(OH)22+-+-+)aq(OHNH)aq(OH)aq(NH234+使JJ第26页/共62页第二十七页，共62页。oc0.05066o6105.4105.4105.4050.0)L(mol/1c+-平衡浓度25.0101.5)Mg()(Mg(OH)OH(1222-+-=ccMg(OH)2(2J沉淀析出，为了不使423(aq)OH(aq)NHO(l)H(aq)NH+

12、-+第27页/共62页第二十八页，共62页。016.0)108.1(101.52512=-0.0500.25)Lmol/(1-y平衡浓度此题也可以(ky)用双平衡求解：J=Ksp)l(O2H)aq(2NH)aq(Mg)aq(2NH(s)Mg(OH)23242+)(NH)Mg(OH)()NH()NH()Mg(23224232=+cccc(OH)2c(OH)2第28页/共62页第二十九页，共62页。2.826.85pH可将pH值控制(kngzh)在 2.82 6.85 之间。Fe3+沉淀(chndin)完全Ni2+开始(kish)沉淀例题：在含有0.10molL-1Fe3+和0.10molL-1N

13、i2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，应控制pH值为多少?解：c(Fe3+)10-5第29页/共62页第三十页，共62页。PbSBi2S3CuSCdSSb2S3SnS2As2S3HgS黑色黑色黑色黄色(hungs)橙色金黄色(hungs)黄色(hungs)黑色或红色2.金属(jnsh)硫化物第30页/共62页第三十一页，共62页。难溶金属(jnsh)硫化物在酸中的沉淀-溶解平衡：难溶金属硫化物的多相离子(lz)平衡：+-+22(aq)S(aq)MMS(s)：强碱+-222(aq)OH(aq)HSO(l)H(aq)SS-+22(aq)HS(aq)OH(aq)MO(l)HMS(s

14、)=-+2)HS()OH()M(ccc+22S(aq)H(aq)M(aq)2HMS(s)=-+22222+spa)S()S()H()SH()M(cccccK或=2a22a1spspa)SH(S)H()MS(KKKK在酸中的溶度积常数spaK第31页/共62页第三十二页，共62页。例题：例题：25下下,于于0.010molL-1FeSO4溶液中通入溶液中通入H2S(g),使其成为使其成为(chngwi)饱和溶液饱和溶液(c(H2S)=0.10molL-1)。用。用HCl调节调节pH值，使值，使c(HCl)=0.30molL-1。试判断能否有。试判断能否有FeS生成。生成。011.0)30.0(1

15、0.001.0)(HS)(H)Fe(2222cccJ=+S(aq)H(aq)Fe(aq)H2FeS(s)22+解：600spaK=沉淀生成。它法？它法？无FeSspaKJ spaK越大越大,硫化物越易溶于酸。反之越硫化物越易溶于酸。反之越难难第32页/共62页第三十三页，共62页。难溶金属难溶金属(jnsh)(jnsh)硫化物的溶解硫化物的溶解溶 解 方 法HAc 稀HCl 浓HCl HNO3 王 水MnS溶ZnS FeS不溶溶CdS不溶不溶溶PbS不溶不溶溶溶CuS Ag2S 不溶不溶不溶溶HgS不溶不溶不溶不溶溶注：表中难溶金属硫化物的溶度积常数注：表中难溶金属硫化物的溶度积常数(chng

16、sh)(chngsh)依依次减小次减小 即即 Ksp Ksp越大的越易溶，越大的越易溶，Ksp Ksp越小的越难溶越小的越难溶第33页/共62页第三十四页，共62页。6.2.4 6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响配合物的生成对溶解度的影响 沉淀的配位沉淀的配位(pi wi)(pi wi)溶解溶解c(Cd2+)c(S2)c(Cd2+)c(S2)aq(SH)aq(CdCl(aq)Cl4)aq(2HCdS(s)224+-+42224)Cl()H()SH()CdCl(ccccK=-+-fspa2a22a124fsp)SH()SH()CdCl()CdS(KKKKKK=-fspKKK=(aq)Cl(a

17、q)Ag(NH(aq)2NHAgCl(s)233-+(aq)AgI(aq)IAgI(s)2-+多重平衡多重平衡(pnghng)沉淀溶解沉淀溶解(rngji)及配位平衡及配位平衡哪些平衡？哪些平衡？第34页/共62页第三十五页，共62页。3103.00-=7101067.1108.1-=1123oL2.0molL0.20)mol1.8(O)HNH(-=+=c8.1=x例题：室温(sh wn)下，在1.0L氨水中溶解0.10mol固体的AgCl(s)，问氨水的浓度最小应为多少?(aq)Cl(aq)Ag(NH(aq)2NHAgCl(s)233-+解：32103.0010.010.0-=Kx23fsp

18、)Ag(NH()AgCl(+=KKK问题：若改成问题：若改成(i chn)溶解溶解AgBr、AgI，氨水，氨水浓度？浓度？第35页/共62页第三十六页，共62页。氧化氧化(ynghu)配位溶解：（沉淀溶解配位溶解：（沉淀溶解氧还氧还配位平衡）配位平衡）223)l(O4H2NO(g)3S(s)aq()3Cu(NO+242O(l)4H3S(s)2NO(g)(aq)HgCl3H+氧化氧化(ynghu)还原溶解：（沉淀溶解还原溶解：（沉淀溶解氧化氧化(ynghu)还原平衡）还原平衡）36sp100.6)CuS(K=-3)aq(8HNO3CuS(s)+，sp22)S(S(s)SKJJc-HNO353sp

19、104.6HgS)(K=-3(aq)2HNO12HCl(aq)3HgS(s)+sp222242)S(S(s)S)Hg(HgClHgKJcccc)(I102.26-=c)(Ag)Ag(I2Cl1+cc)I()(AgI)Cl()(AgClspsp-ccKKc 与被沉淀离子与被沉淀离子(lz)浓度有关浓度有关第42页/共62页第四十三页，共62页。例题例题：某溶液中含 Cl和，它们的浓度分别是 0.10mol.L-1和0.0010 mol.L-1，通过计算证明，逐滴加入 AgNO3试剂，哪一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时，第一种离子是否被沉淀完全(忽略由于加入 AgNO3所引起的体积变化)。解题思

20、路：哪一种离子(lz)先沉淀析出即是哪种离子(lz)沉淀所需的沉淀剂浓度越小。当第二种离子(lz)沉淀析出时，看第一种离子(lz)浓度是否小于10-5mol/L。第43页/共62页第四十四页，共62页。解：析出(xch)AgCl(s)所需的最低Ag+浓度)Cl(AgCl)sp-=cK)(CrO)CrO(Ag2442sp-=cK第44页/共62页第四十五页，共62页。)(Ag(AgCl)2sp+=cK第45页/共62页第四十六页，共62页。6.3.2 6.3.2 沉淀沉淀沉淀沉淀(chndin)(chndin)的的的的转化转化转化转化(aq)SO(s)aCOC(aq)CO(s)CaSO24323

21、4-+)(Ca)(CO)(Ca)(SO223224+-+-=ccccK)(CaCO)(CaSO3sp4spKK=结论：结论：Ksp较大较大(jio d),说明说明CaSO4转化转化CaCO3越完全。越完全。第46页/共62页第四十七页，共62页。例题(lt)：在1LNa2CO3溶液中使0.010mol的CaSO4全部转化为CaCO3,求Na2CO3的最初浓度为多少?解：(aq)SO(s)CaCO(aq)CO(s)CaSO243234-+4104.1010.0=Kx第47页/共62页第四十八页，共62页。结论结论(jiln)：沉淀类型不同,计算反应的 。沉淀类型相同,大（易溶)者向 小（难溶)者

22、转化容易，二者 相差越大，转化越完全，反之 小者向 大者转化困难；第48页/共62页第四十九页，共62页。例题：如果在1.0LNa2CO3溶液中使0.010mol的BaSO4完全转化为BaCO3，问Na2CO3的溶液最初浓度(nngd)为多少?解：(aq)SO(s)BaCO(aq)CO(s)BaSO243234-+Kx=010.0)(BaCO)(BaSO3sp4spKK=第49页/共62页第五十页，共62页。课堂课堂(ktng)练练习题：习题：1、沉淀是否(shfu)完全的标志是被沉淀离子是否(shfu)符合规定的某种限度，不一定被沉淀离子在溶液中就不存在。答案(dn)：2、要使沉淀生成,必须

23、加入一定量的沉淀剂。通常是沉淀剂的加入量越多,则生成的沉淀也越多。答案：3、在混合离子溶液中，加入一种沉淀剂时，一定是溶度积小的盐首先沉淀出来。答案：4、难溶电解质中，溶度积小的一定比溶度积大的溶解度要小。答案：5、难溶电解质溶在水中的部分可认为是全部电离的。处理它们在溶液中的电离平衡可以按照强电解质处理。答案：第50页/共62页第五十一页，共62页。6、Ca(OH)2在纯水中可以认为是完全(wnqun)电离的,它的溶解度是A.Ksp1/3B.(Ksp/4)1/3C.(Ksp/4)1/2D.(KspH3O+)/Kw答案(dn)：B7、已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液(bohrny)中，Ca2

24、+=2.010-6molL-1,PO43-=2.010-6molL-1,则Ca3(PO4)2的KspA.3.210-29B.3.210-12C.6.310-18D.5.110-27答案：A第51页/共62页第五十二页，共62页。8、下列有关分步沉淀的叙述中正确的是A.溶度积小者一定(ydng)先沉淀出来B.沉淀时所需沉淀试剂浓度小者先沉淀出来C.溶解度小的物质先沉淀出来D.被沉淀离子浓度大的先沉淀答案(dn)：B9、向饱和(boh)AgCl溶液中加水，下列叙述中正确的是A.AgCl的溶解度增大B.AgCl的溶解度、Ksp均不变C.AgCl的Ksp增大D.AgCl溶解度减小。答案：B第52页/共

25、62页第五十三页，共62页。10、微溶化合物Ag2CrO4(Ksp=1.1210-12)在0.0010molL-1,AgNO3溶液(rngy)中的溶解度为s1，在0.0010molL-1,K2CrO4溶液(rngy)中的溶解度为s2，两者的关系为A.s1s2，B.s1s2，Cs1=s2，D.不确定答案(dn)：B简答题：根据以下数据说明，为什么不能用简答题：根据以下数据说明，为什么不能用CaCl2和和H2CO3水溶液混合得到水溶液混合得到CaCO3沉淀沉淀(chndin)？解决？解决办法？办法？已知：已知：Ka1(H2CO3)=4.210-7，Ka2(H2CO3)=5.610-11，Ksp(C

26、aCO3)=2.510-9，s(CaCl2)=74.5g/100gH2O,M(CaCl2)=111g/mol。供思考。供思考Ca2+H2CO3CaCO3+2H+K=Ka1Ka2/Ksp很小第53页/共62页第五十四页，共62页。11、同离子效应使难溶电解质的溶解度(),盐效应使难溶电解质的溶解度(),在同一体系中,后一种(yzhn)效应较前一种(yzhn)效应()，但浓溶液中后一种(yzhn)效应不能忽略。减小略有(lyu)增加小12、在ZnSO4溶液中通入H2S气体只出现(chxin)少量的白色沉淀，但若在通入H2S之前，加入适量固体NaAc则可形成大量的沉淀，为什么?答：由于Zn2+H2S

27、ZnS+2H+溶液酸度增大，使ZnS沉淀生成受到抑制，若通H2S之前，先加适量固体NaAc，则溶液呈碱性，再通入H2S时生成的H+被OH-中和，溶液的酸度减小，则有利于ZnS的生成。第54页/共62页第五十五页，共62页。13、在AgBr沉淀上加入下列(xili)溶液，指出沉淀转化的可能性。为什么?(1).Na2CO3(2).Na2S(3).H2S(4).Na2S2O3答：(1).不可能，因为转化反应2AgBr(s)+CO32-Ag2CO3(s)+2Br-K=(Ksp,AgBr)2/Ksp,Ag2CO3=3.410-14很小，表明(biomng)正向反应进行的程度很小。已知：Ksp(AgBr)

28、=5.310-13Ksp(Ag2CO3)=8.310-12)同理：(2).可能(knng),K=3.71024(3).可能(knng),K=253.5第55页/共62页第五十六页，共62页。(4).可能，因为转化反应(fnyng)AgBr(s)+2S2O32-Ag(S2O3)23-+Br-K=(KspAgBr)KfAg(S2O3)23-=15.4尽管不是很大，但表明正向反应(fnyng)可以进行，若用过量的Na2S2O3溶液，AgBr(s)可以完全溶解。已知：Ksp(AgBr)=5.310-13KfAg(S2O3)23-=2.91013第56页/共62页第五十七页，共62页。14、H2SO4水

29、溶液中全部(qunb)电离为H+和HSO4-，但HSO4-的Ka2=1.010-2，计算A.0.050mol/LH2SO4溶液的H3O+，HSO4-，SO42-B.在此溶液中PbSO4的溶解度。已知Ksp(PbSO4)=1.810-8思路思路(sl)：H2SO4 H+HSO4-完全电离完全电离HSO4-H+SO42-部分电离、存在(cnzi)电离平衡用Ka2的平衡关系式进行计算可得在第一问得到的SO42-基础上，考虑同离子效应可得到在此硫酸溶液中的溶解度。参考答案：参考答案：A.H+=0.0574mol/LHSO4-=0.0426mol/LSO42-=0.0074mol/LB.s=2.4310

30、-6mol/L第57页/共62页第五十八页，共62页。15、在下列水溶液中不断通入H2S，计算(jsun)溶液中残留的Cu2+浓度。已知CuS的Ksp=6.010-36及H2S的Ka1、Ka2A.0.10mol/LCuCl2溶液；B.0.10mol/LCuCl2与0.1mol/L盐酸的混合溶液。思路：不断思路：不断(bdun)通入通入H2S，使得溶液中，使得溶液中H2S(aq)浓度总是保浓度总是保持持 为饱和浓度（为饱和浓度（0.10mol/L）。）。A：首先(shuxin)：通过计算饱和H2S(aq)电离平衡时离解出的C(S2-),计算J=C(S2-)C(Cu2+),看J和Ksp的大小,判断

31、CuS能否沉淀析出；沉淀是否完全(C(Cu2+)是否小于10-5mol/L),怎样判断？即Cu2+为10-5mol/L时，溶液中的C(S2-)是否大于Cu2+沉淀完全时所需C(S2-)的最低浓度。然后然后：由Cu2+H2S2H+CuS(s)可知溶液H+,由此可计算H2S(aq)离解的C(S2-),判断残留的Cu2+浓度。第58页/共62页第五十九页，共62页。B：在混合溶液中,计算H2S(aq)饱和溶液离解的C(S2-),判断CuS能否(nnfu)沉淀且是否沉淀完全；按A的计算办法,计算H2S(aq)离解的C(S2-),判断残留的Cu2+浓度。解解 A:饱和饱和H2S(aq)的的CH2S=0.

32、1mol/L，在，在0.10mol/L的的CuCl2溶液溶液中通入中通入H2S达到饱和，达到饱和，H2S(aq)可离解出可离解出CS2-约为多少约为多少(dusho)？怎样计算？怎样计算？CS2-Ka2=1.210-15 mol/L 而 J=C(S2-)C(Cu2+)=1.210-150.10=1.210-16远大于CuS沉淀(chndin)所需的CS2-(6.010-35mol/L)，故CuS可沉淀(chndin)析出。第59页/共62页第六十页，共62页。随着CuS沉淀的生成，溶液中H+增加，抑制(yzh)了H2S的离解，CS2-降低。当Cu2+沉淀完全时即Cu2+10-5mol/L需CS

33、2-6.010-31mol/L，Cu2+可沉淀完全。由Cu2+H2SCuS+2H+CH+=0.2mol/L又Ka1Ka2=S2-H+2/H2SS2-=Ka1Ka2H2S/H+2H2SCH2S=0.1mol/L=5.710-81.210-150.1/0.22=1.710-22mol/L Ksp=S2-Cu2+=1.710-22Cu2+=6.010-36Cu2+=3.510-14mol/L(远低于10-5mol/L)因此(ync)溶液残留的Cu2+为3.510-14mol/L第60页/共62页第六十一页，共62页。B：计算方法类似，要考虑(kol)0.1mol/L盐酸溶液对H2S电离的影响，其它步骤同A。由 Cu2+H2SCuS+2H+CH+=(0.2+0.1)=0.3mol/L又Ka1Ka2=S2-H+2/H2SS2-=Ka1Ka2H2S/H+2H2SCH2S=0.1mol/L=5.710-81.210-150.1/0.32=7.610-23mol/LKsp=S2-Cu2+=7.610-23Cu2+=6.010-36Cu2+=7.910-14mol/L(远低于10-5mol/L)因此(ync)溶液残留的Cu2+为7.910-14mol/L第61页/共62页第六十二页，共62页。