无机化学沉淀与溶解平衡.pptx

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1、沉淀与溶解平衡沉淀与溶解平衡 7.1.1 7.1.1 溶解度溶解度7.1.2 7.1.2 溶度积溶度积7.1.3 7.1.3 溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系第1页/共47页 7.1.1 7.1.1 溶解度溶解度 在一定温度下，达到溶解平衡时，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。水溶液以每 100g 水所含溶质质量来表示。可溶物质：溶解度大于 1g/100g 的物质；难溶物质：溶解度小于的物质；微溶物质：溶解度介于可溶与难溶之间者。第2页/共47页7.1.2 7.1.2 溶度积溶度积 在一定温度下，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。AmBn

2、(s)溶解mAn+(aq)+nBm(aq)沉淀Ksp=An+mBmnKsp称为溶度积常数（solubilityproductconstant），），简称溶度积。它反应了难溶电解质在水中的溶解能力。第3页/共47页溶度积的性质1、与难溶电解质的本性有关，即不同的难溶电解质的Ksp不同。2、与温度有关。手册中一般给出难溶电解质在25C时的Ksp。3、沉淀溶解平衡是两相平衡，只有饱和溶液或两相共存时才是平衡态。在平衡态时Ksp的大小与沉淀的量无关，与溶液中离子浓度的变化无关，离子浓度变化时，只能使平衡移动，并不能改变Ksp。第4页/共47页7.1.3 7.1.3 溶度积和溶解度的关系溶度积和溶解度的

3、关系 已知溶度积Ksp，计算溶解度S AB型型 对于对于AB2或或A2B型型 第5页/共47页例例 25oC，AgCl的溶解度为10-3 gL-1，求 同温度下AgCl的溶度积。第6页/共47页例25oC，已知Ksp(Ag2CrO410-12，求s(Ag2CrO4)/(gL-1)。解：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)ceq/molL-12xx第7页/共47页正负离子的个数比一致的难溶盐，正负离子的个数比一致的难溶盐，Ksp和和S的的数值大小关系一致数值大小关系一致 KspSCaCO38.710-99.310-5AgBr5.010-137.110-7AgI1.010-1

4、61.010-8减小减小减减小小 AgCl和和Ag2CrO4的的Ksp和和S的数值大小关系：的数值大小关系：AgClKsp1.610-10S1.2610-5Ag2CrO4Ksp9.610-12S1.3410-4两者的两者的Ksp和和S的数值大小关系并不一致，原因是其的数值大小关系并不一致，原因是其正负离子的个数比不一致。正负离子的个数比不一致。第8页/共47页 对于同一类的难溶电解质（m m与n n之和相等），可以直接用溶度积来比较溶解能力的大小。对于不同类型的难溶电解质，不能用溶度积来比较溶解能力的大小，必须用溶解度进行比较。第9页/共47页7.2 7.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解7

5、.2.1溶度积规则溶度积规则7.2.2同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应7.2.3沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解7.2.4沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解7.2.5沉淀的氧化还原溶解沉淀的氧化还原溶解第10页/共47页(1)JKsp平衡向左移动，沉淀析出；(2)J=Ksp处于平衡状态，饱和溶液；(3)JKspMg(OH)2，所以有Mg(OH)2沉淀析出。为了不使Mg(OH)2沉淀析出，须 JKspMg(OH)2第21页/共47页NH3(aq)+2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)平衡cB/(molL-14.510-6c0+4.510-64.510-60.050c0c0(NH4+)=0.20mol

6、L-1要不析出Mg(OH)2沉淀，至少应加入NH4Cl(s)的质量为：m(NH4Cl)=(0.200.4053.5)g=4.3g第22页/共47页2.金属硫化物的溶解难溶金属硫化物（MS）的多相离子平衡为：MS(s)+H2O(l)M2+(aq)+OH-(aq)+HS-(aq)其平衡常数表示式为：K=c(M2+)c(OH-)c(HS-)难溶溶金属硫化物在酸中的沉淀溶解平衡：MS(s)+2H3O+(aq)M2+(aq)+H2S(aq)+2H2O(l)第23页/共47页设溶液中M2+的初始浓度为c(M2+)，通入H2S气体达饱和时，c(H2S)=0.10molL-1，则产生MS沉淀的最高H3O+离子

7、浓度c(H3O+)（或最低pH）为：第24页/共47页金属硫化物的溶解方法HAc稀稀HCl浓浓HClHNO3王水王水MnS溶溶ZnSFeS不溶不溶溶溶CdS不溶不溶不溶不溶溶溶PbS不溶不溶不溶不溶溶溶溶溶CuSAg2S不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶HgS不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶第25页/共47页例：25下，于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S气体至饱和(c(H2S)=0.10molL-1)。用HCl调节pH值，使c(HCl)=0.30molL-1。试判断能否有FeS生成。Kspa越大，硫化物越易溶。解：第26页/共47页例：计算使0.010mol的SnS溶于盐酸中，所

8、需盐酸的最低浓度。解：SnS全部溶解后，溶液中的c(H3O+)为：0.010mol的S2-消耗掉的H+为，故所需的盐酸的起始浓度为：0.96+0.02=0.98molL-1第27页/共47页7.2.4 7.2.4 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解难溶物在配位剂的作用下生成配离子而溶解发生加合反应溶解AgCl(s)+Cl-(aq)AgCl2-(aq)HgI2(s)+2I-(aq)HgI42-(aq)发生取代反应溶解:AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)AgBr(s)+2S2O32-(aq)Ag(S2O3)23-(aq)+Br-(aq)第28页/共47页一些两性氢

9、氧化物，如Al(OH)3、Cr(OH)3、Zn(OH)2和Sn(OH)2等，它们既可以溶于酸，又可以溶于强碱，生成羟基配合物：Al(OH)4-、Cr(OH)4-、Zn(OH)42-和Sn(OH)3-等。Al(OH)3在强碱中的配位反应为：Al(OH)3(s)+OH-(aq)Al(OH)4-(aq)c(Al(OH)4-)K=c(OH-)Al(OH)3溶解度：S=c(Al(OH)4-)=Kc(OH-)第29页/共47页Al(OH)3 的 S pH 图 第30页/共47页氧化还原溶解3CuS(s)+2NO3-(aq)+8H+(aq)=3Cu2+(aq)+2NO(g)+3S(s)+4H2O(l)Ksp

10、(CuS10-36氧化配位溶解3HgS(s)+2NO3-(aq)+12Cl-(aq)+8H+=3HgCl42-(aq)+3S(s)+2NO(g)+4H2O(l)Ksp(HgS10-537.2.5 沉淀的配位氧化还原溶解第31页/共47页沉淀溶解的方法 酸（碱或盐）溶解 配位溶解 氧化还原溶解 氧化配位（王水）溶解第32页/共47页7.3 7.3 沉淀与溶解的多重平衡沉淀与溶解的多重平衡分步沉淀沉淀的转化第33页/共47页7.3.1 7.3.1 分步沉淀分步沉淀 往含I-、Cl-浓度均为0.01molL-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先析出AgI(s)还是AgCl(s)？解：，故AgI先

11、沉淀。AgCl开始沉淀时：第34页/共47页分步沉淀的次序沉淀类型相同，被沉淀离子浓度相同，Ksp小者先沉淀，Ksp大者后沉淀；与被沉淀离子浓度有关：当c(Cl-)c(I-)时，AgCl也可能先析出。当c(Cl-106c(I-)时，AgCl先析出。沉淀类型不同，要通过计算确定。原则是：沉淀类型不同，要通过计算确定。原则是：离子积离子积J首先超过溶度积首先超过溶度积Ksp的先沉淀。的先沉淀。第35页/共47页问：有一溶液中含有L-1Li+和L-1Mg2+，滴加F-溶液（忽略体积变化）（1）哪种离子最先被沉淀出来？（2）当第二种沉淀析出时，第一种被沉淀的离子是否沉淀完全？两种离子有无可能分开？第3

12、6页/共47页解：查表Ksp(LiF10-3,Ksp(MgF210-11Li+被沉淀为LiF所需F-浓度：c1(F-)=molL-110-2molL-1Mg2+被沉淀为MgF2所需F-浓度c2(F-)=molL-110-5molL-1c1(F-)c2(F-)，Mg2+先被沉淀出来。当LiF析出时c1(F-10-2molL-1c(Mg2+)=molL-110-7molL-1Mg2+已沉淀完全，两种离子有可能分离开。第37页/共47页例：在1.0molL-1的ZnSO4溶液中，含有杂质Fe3+，欲使Fe3+以Fe(OH)3形式沉淀除去，而不使Zn2+沉淀，问溶液的pH应控制在什么范围？若溶液中还含

13、有Fe2+，能否同时被除去？如何除去？解：Ksp(Zn(OH)2)=1.210-17，Ksp(Fe(OH)3)=4.010-38，Ksp(Fe(OH)2)=8.010-16，Fe3+完全沉淀时：pH第38页/共47页不使Zn2+生成沉淀的条件是：pH因此，控制溶液的pH在之间，便既可除去杂质Fe3+，又不会生成Zn(OH)2沉淀。若溶液中还含有Fe2+，则考虑当溶液的pH为时，Fe2+可以残留在溶液中的浓度：此时Fe2+的浓度很大，所以Fe2+不能同时被除去。第39页/共47页7.3.2 7.3.2 沉淀的转化沉淀的转化把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，叫做沉的转化。把一种沉淀转化为另一种沉淀

14、的过程，叫做沉的转化。Pb(NO3)2NaClPbCl2KIPbI2(无色溶液无色溶液)(白色沉淀白色沉淀)(黄色沉淀黄色沉淀)Na2CO3PbCO3Na2SPbS(白色沉淀白色沉淀)(黑色沉淀黑色沉淀)第40页/共47页例：将的AgCl置于100mL纯水中达到平衡。向此体系中加入的固体KI，达到平衡后，有多少摩尔的AgCl转化为AgI？溶液中Ag+、Cl-、I-的平衡浓度各为多少？（设加入AgCl和KI后，水的体积变化忽略不记，也不考虑Ag+与Cl-、I-形成配离子）解：设每升中有xmolAgCl发生转化：AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)平衡/(molL-1)0.00

15、501000/100 xx第41页/共47页n(AgCl)=c(Cl-)V总=0.0500.1=0.005(mol)所加入的AgCl有转化成了AgI。第42页/共47页问：用Na2CO3溶液处理AgI沉淀，使之转化为Ag2CO3沉淀。（1）这一反应的标准平衡常数是多少？（2）如果在1.0LNa2CO3溶液中要溶解0.010molAgI，Na2CO3的最初浓度应为多少？这种转化能否实现？第43页/共47页解：Ksp(AgI10-17，Ksp(Ag2CO310-122AgI(s)+CO32-(aq)Ag2CO3(s)+2I-(aq)Na2CO3的最初浓度应为：1017+1/20.010)=1017molL-1由于Na2CO3的饱和浓度远小于1017molL-1，因此这种转化难以实现。第44页/共47页本章小结难溶电解质的沉淀-溶解平衡，属于化学平衡中的多相离子平衡，本章介绍了沉淀与溶解平衡的表示方法和定量计算，包括：溶解度和溶度积常数的概念、计算方法和相互换算关系，沉淀与溶解平衡移动方向的判据-溶度积规则及其应用，包括：促进沉淀的生成与溶解的措施，共沉淀与分步沉淀的次序与控制方法，以及各种平衡组成的计算方法。第45页/共47页作业：5、7、11、13第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页