大学化学沉淀溶解平衡.ppt

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1、关于大学化学沉淀溶解平衡现在学习的是第1页，共81页在在T T下，当溶解和沉淀的速率相等时，便建立了固体和下，当溶解和沉淀的速率相等时，便建立了固体和溶液离子之间的动态平衡溶液离子之间的动态平衡-沉淀沉淀-溶解平衡。溶解平衡。溶解溶解：由于分子和固体表面：由于分子和固体表面的粒子（离子或极性分子）的粒子（离子或极性分子）相互作用，使溶质粒子脱离相互作用，使溶质粒子脱离固体表面成为水合离子或分固体表面成为水合离子或分子而进入溶液的过程。子而进入溶液的过程。沉淀沉淀：处于溶液中的溶质粒：处于溶液中的溶质粒子转为固体状态，并从溶液子转为固体状态，并从溶液中析出的过程。中析出的过程。BaSO4的溶解和

2、沉淀过程的溶解和沉淀过程现在学习的是第2页，共81页3.3.1溶度积溶度积1.溶解度溶解度 物质的溶解度物质的溶解度(solubility)是指是指在一定温度和压力下，在一定温度和压力下，固液达到平衡状态时，饱和溶液里的物质浓度。常表示固液达到平衡状态时，饱和溶液里的物质浓度。常表示为为s s 单位是：单位是：gdm-3或或mol/dm-3。现在学习的是第3页，共81页2 2 溶度积溶度积 SolubilityProductBaSO4(s)Ba2+SO42-沉沉淀淀溶溶解解若：若：V溶解溶解V沉淀沉淀溶解过程溶解过程未饱和溶液未饱和溶液V溶解溶解V沉淀沉淀沉淀过程沉淀过程过饱和溶液过饱和溶液V

3、溶解溶解=V沉淀沉淀平平衡衡饱和溶液饱和溶液平衡常数表达式为：平衡常数表达式为：Ksc(Ba2+)c(SO42-)对于一般的反应：对于一般的反应：现在学习的是第4页，共81页难溶强电解质饱和溶液难溶强电解质饱和溶液离子浓度（离子浓度（s）的计算）的计算1 1）已知溶度积）已知溶度积Ks，求难溶电解质的溶解度，求难溶电解质的溶解度s s s s难溶电解质饱和溶液的浓度，难溶电解质饱和溶液的浓度，s s s sB B B B=c=c=c=cB B B B(饱和）饱和）饱和）饱和）2 2）已知溶解度）已知溶解度s s，求溶度积，求溶度积Ks平衡时平衡时ssKsc(Ag+)c(Cl-)s2s=(Ks)

4、1/2AgCl(s)Ag+Cl-例例现在学习的是第5页，共81页一般式一般式AB型，如：型，如：AgCl、AgBr、AgIS S(K(Ks s)1/21/2A2B型或型或AB2型，如：型，如：Ag2CO4、Ag2SS S(K(Ks s/4)/4)1/3AB3型，如：型，如：Fe(OH)3SS(K(Ks s/27)/27)1/4现在学习的是第6页，共81页溶度积和溶解度之间的区别溶度积和溶解度之间的区别溶度积和溶解度之间的区别溶度积和溶解度之间的区别与溶解度概念应用范围不同，与溶解度概念应用范围不同，Ks只用来表示难溶电解只用来表示难溶电解质的溶解度。质的溶解度。Ks不受离子浓度的影响，而溶解度

5、则不同。不受离子浓度的影响，而溶解度则不同。用用Ks比较难溶电解质的溶解性能只能在相同类型化合比较难溶电解质的溶解性能只能在相同类型化合物之间进行，溶解度则比较直观。物之间进行，溶解度则比较直观。现在学习的是第7页，共81页1）比较）比较298.15K时，时，AgCl和和AgI在水中的溶解度。在水中的溶解度。AgClAgIKs1.810-108.5110-17S(Ks)1/21.310-5moldm-39.210-9moldm-3对同类型的难溶盐，对同类型的难溶盐，Ks越大溶解解度越大。越大溶解解度越大。2）比较）比较298.15K时，时，AgCl和和Ag2CrO4在水中的溶解度。在水中的溶解

6、度。AgClAg2CrO4Ks1.810-109.010-12S1.310-5moldm-31.3410-4moldm-3对不同类型的难溶电解质，不能直接用对不同类型的难溶电解质，不能直接用Ks来判断溶解度的大小，来判断溶解度的大小，应计算应计算S的大小。的大小。现在学习的是第8页，共81页Question Question 1298K时铬酸银时铬酸银Ag2CrO4的溶度积常数为的溶度积常数为2.010-12，求该温度下的溶解度。，求该温度下的溶解度。解解：设设饱饱和和溶溶液液中中CrO42-离离子子的的浓浓度度smoldm-3，则则代代入入溶溶度度积积常数表达式得：常数表达式得：Ks(Ag2

7、CrO4)=c(Ag+)2c(CrO42-)=(2s)2s=4s3溶液中溶液中CrO42-离子的浓度为离子的浓度为7.910-5moldm-3。现在学习的是第9页，共81页rGm(T)RTlnJc/K3.3.2溶度积规则溶度积规则SolubilityProductPrincipleAgCl(s)Ag+Cl-J Jc c c(Ag+)c c(Cl-)c K c(Ag+)平平c c(Cl-)平平c rGm(T)RTln c(Ag+)c c(Cl-)c c(Ag+)平平c c(Cl-)平平c 现在学习的是第10页，共81页任意态时，离子浓度的乘积任意态时，离子浓度的乘积c(Ag+)c(Cl-)离子积

8、离子积离子积离子积c(Ag+)c(Cl-)Ks，rGm=0，平衡态，平衡态，饱和溶液饱和溶液c(Ag+)c(Cl-)Ks，rGm0，逆向自发，有，逆向自发，有AgClc(Ag+)c(Cl-)Ks，rGm0，正向自发，正向自发，AgCl溶解，溶解，或无或无AgCl生成，未饱和溶液。生成，未饱和溶液。将离子积与溶度积进行比较：将离子积与溶度积进行比较：rGm(T)RTlnc(Ag+)c(Cl-)Ks现在学习的是第11页，共81页溶度积规则溶度积规则Av+Bv-(s)v+Az+v-Bz-c(Az+)v+c(Bz)v-Ks，rGm=0，饱和溶液，饱和溶液 c(Az+)v+c(Bz)v-Ks，rGm0，

9、有沉淀生成，有沉淀生成 c(Az+)v+c(Bz)v-Ks，rGm0，沉淀溶解，沉淀溶解，或无沉淀生成，未饱和溶液。或无沉淀生成，未饱和溶液。现在学习的是第12页，共81页25时，腈纶纤维生产的某溶液中，时，腈纶纤维生产的某溶液中，c()为为6.010-4moldm-3。若在。若在40.0L该该溶液中，加入溶液中，加入0.010molL-1BaCl2溶液溶液10.0L，问是否能生成，问是否能生成BaSO4沉淀？沉淀？Question 2 Question 2 解：解：现在学习的是第13页，共81页Question 3Question 3解：解：利于利于BaCO3的溶解。的溶解。加酸加酸加加或或

10、或或促使促使BaCO3的生成。的生成。对已达到平衡的反应对已达到平衡的反应分别给其加入分别给其加入HCl、BaCl2或或Na2CO3溶液，溶液，结果怎样？结果怎样？现在学习的是第14页，共81页 在在难难溶溶电电解解质质饱饱和和溶溶液液中中加加入入含含有有相相同同离离子子的的强强电电解解质质时时,导导致致难难溶溶电电解解质质溶溶解解度度降降低低的的现现象象叫叫同同离离子子效效应应(commonioneffect)。同同离离子子效效应应是是吕吕查查德德里里原原理理的的一一种种体体现现形形式式，重重量量分分析析中中利利用这种效应用这种效应,通过加大沉淀剂的用量使被测组分沉淀更完全。通过加大沉淀剂的

11、用量使被测组分沉淀更完全。同离子效应同离子效应现在学习的是第15页，共81页Question 4Question 4试计算试计算298K时时BaSO4在在0.10moldm-3Na2SO4溶溶液液中中的的溶溶解解度度，并并与与其其在在纯纯水水中中的的溶溶解解度度(1.0410-5moldm-3)做比较。做比较。解：解：设设c(Ba2+)=smoldm-3则：则：c(SO42-)=(s+0.10)moldm-3(BaSO4)=s(s+0.10)=1.110-10由于由于sKsJKsMg(OH)2，所以有，所以有Mg(OH)2沉淀析出。沉淀析出。为了不使为了不使Mg(OH)2沉淀析出，须沉淀析出，

12、须 JKsMg(OH)2现在学习的是第52页，共81页NH3(aq)+2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)平衡平衡cB/(molL-1)0.0504.51010-6-6c0+4.51010-6-64.51010-6-6 0.050c0c0(NH4+)=0.20molL-1要不析出要不析出Mg(OH)2沉淀，至少应加入沉淀，至少应加入NH4Cl(s)的质量为：的质量为：m(NH4Cl)=(0.200.4053.5)g=4.3g现在学习的是第53页，共81页PbSBi2S3CuSCdSSb2S3SnS2As2S3HgS常常 见见 的的 金金 属属 硫硫 化化 物物2.金属硫化物的溶解金属硫化

13、物的溶解现在学习的是第54页，共81页难溶金属硫化物（难溶金属硫化物（MS）的多相离子平衡为：）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：其平衡常数表示式为：K=c(M2+)c(OH-)c(HS-)难溶金属硫化物在酸中的沉淀溶解平衡：难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)现在学习的是第55页，共81页设溶液中设溶液中M2+的初始浓度为的初始浓度为c(M2+)，通入，通入H2S气体达饱和气体达饱和时，时，c(H2S)=0.10molL-1，则产生，则产生MS

14、沉淀的最高沉淀的最高H3O+离子浓度离子浓度c(H3O+)（或最低（或最低pH）为：）为：现在学习的是第56页，共81页金属硫化物的溶解方法金属硫化物的溶解方法HAc稀稀HCl 浓浓HCl HNO3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现在学习的是第57页，共81页例：例：25下下，于于0.010molL-1FeSO4溶液中通入溶液中通入H2S气体至饱气体至饱和和(c(H2S)=0.10molL-1)。用用HCl调节调节pH值，使值，使c(HCl)=0

15、.30molL-1。试判断能否有。试判断能否有FeS生成。生成。Kspa越大，硫化物越易溶。越大，硫化物越易溶。解：解：现在学习的是第58页，共81页例：计算使例：计算使0.010mol的的SnS溶于溶于1.0L盐酸中，所需盐酸盐酸中，所需盐酸的最低浓度。的最低浓度。解：解：SnS全部溶解后，溶液中的全部溶解后，溶液中的c(H3O+)为：为：0.010mol的的S2-消耗掉的消耗掉的H+为为0.020mol，故所需的盐酸的起始浓度，故所需的盐酸的起始浓度为：为：0.96+0.02=0.98molL-1现在学习的是第59页，共81页二、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难溶物在

16、配位剂的作用下生成配离子而溶解发生加合反应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)现在学习的是第60页，共81页溶液的沉淀平衡与配位平衡的相互影响溶液的沉淀平衡与配位平衡的相互影响(1)(1)配合物的生成对难溶盐溶解度的影响配合物的生成对难溶盐溶解度的影响 金属难溶盐在配体溶液中，由于金属离子与配体生成配合物而使金属难溶盐的金

17、属难溶盐在配体溶液中，由于金属离子与配体生成配合物而使金属难溶盐的溶解度增加。溶解度增加。【例例】分别计算分别计算AgClAgCl沉淀在水中和沉淀在水中和0.10mol.L0.10mol.L-1-1NHNH3 3水中的溶解度。水中的溶解度。已知已知K Kf f(Ag(NH(Ag(NH3 3)2 2+)=1.6710=1.67107 7，K KSPSP(AgCl)=1.810(AgCl)=1.81010 10。解：解：（1 1）求）求AgClAgCl沉淀在水中的溶解度沉淀在水中的溶解度S S1 1 S S1 1=7.4510=7.4510-6-6 mol.L mol.L-1-1现在学习的是第61

18、页，共81页 (2)(2)求求AgClAgCl沉淀在沉淀在NHNH3 3水中的溶解度水中的溶解度S S2 2 溶解反应：溶解反应：AgCl+2NHAgCl+2NH3 3=Ag(NH=Ag(NH3 3)2 2+Cl+Cl-平衡常数：平衡常数：=1.6710=1.67107 7 1.810 1.8101010=3.010=3.010-3-3 AgCl +2NHAgCl +2NH3 3 =Ag(NH=Ag(NH3 3)2 2+Cl+Cl-0.1-2X X X 0.1-2X X X S S2 2=X=1.76X10=X=1.76X10-2-2 mol.L mol.L-1-1 AgClAgCl在氨水中的

19、溶解度（在氨水中的溶解度（1.1.76X1076X10-2-2 ）比在水中（比在水中（7.45107.4510-6-6 ）大得多。）大得多。现在学习的是第62页，共81页 (2)(2)难溶盐的生成对配合物稳定性的影响难溶盐的生成对配合物稳定性的影响 Ag(NHAg(NH3 3)2 2 +2NH 2NH3 3+Ag+Ag+I I AgI AgI 随着金属随着金属难难溶溶盐盐沉淀的沉淀的产产生，生，导导致中心离子的致中心离子的浓浓度的减小，从而引起配位平衡向解离度的减小，从而引起配位平衡向解离方向的移方向的移动动。【例例】在在NHNH3 3 浓度为浓度为 3.0 m3.0 m ol.Lol.L1

20、1 、Ag(NHAg(NH3 3)2 2 +浓度为浓度为 0.10 m0.10 m ol.Lol.L1 1 的溶的溶液中，加入液中，加入NaClNaCl的固体的固体 (忽略体积变化忽略体积变化)，使，使ClCl的浓度为的浓度为0.010m0.010m ol.Lol.L1 1 ，通过计，通过计算判断有无算判断有无AgClAgCl沉淀生成。沉淀生成。已知已知 (Ag(NH(Ag(NH3 3)2 2+)=1.6710=1.67107 7，(AgCl)=1.810(AgCl)=1.81010 10。促进解离促进解离现在学习的是第63页，共81页解法解法1:1:AgAg+2NH+2NH3 3 Ag(NH

21、 Ag(NH3 3)2 2 +平衡：平衡：AgAg+=x=6.6510=x=6.651010 10 m m ol.Lol.L1 1 J=AgJ=Ag+ClCl=6.6510=6.651010 10 0.010=6.65100.010=6.65101212已知已知 Ksp(AgCl)=1.810(AgCl)=1.81010 10 因为因为 J J K Ksp sp(AgCl)AgCl)故没有故没有 AgCl AgCl 沉淀生成沉淀生成X3.0+2 x3.00.10 x0.10 大 Ag+太小现在学习的是第64页，共81页解法解法2:2:由生成由生成 Ag(NHAg(NH3 3)2 2+转化为转化

22、为 AgClAgCl沉淀的反应式为：沉淀的反应式为：Ag(NHAg(NH3 3)2 2 +Cl+Cl 2NH2NH3 3 +AgCl(s)+AgCl(s)转化反应平衡常数：转化反应平衡常数：=332.7332.7反应商：反应商：=90009000由于由于J J K K，上述反应逆向进行，故没有，上述反应逆向进行，故没有 AgCl AgCl 沉淀生成。沉淀生成。现在学习的是第65页，共81页一些两性氢氧化物，如一些两性氢氧化物，如Al(OH)3、Cr(OH)3、Zn(OH)2和和Sn(OH)2等，它们既可以溶于酸，又可以溶于强碱，生成羟基等，它们既可以溶于酸，又可以溶于强碱，生成羟基配合物：配合

23、物：Al(OH)4-、Cr(OH)4-、Zn(OH)42-和和Sn(OH)3-等。等。Al(OH)3在强碱中的配位反应为：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：溶解度：S=c(Al(OH)4-)=Kc(OH-)现在学习的是第66页，共81页Al(OH)3的的SpH图图 Al3+(aq)Al(OH)3沉淀沉淀Al(OH)3溶解溶解现在学习的是第67页，共81页氧化还原溶解氧化还原溶解3CuS(s)+2NO3-(aq)+8H+(aq)=3Cu2+(aq)+2NO(g)+3S(s)+4H2O(l)

24、Ks(CuS)=1.210-36氧化氧化配位溶解配位溶解3HgS(s)+2NO3-(aq)+12Cl-(aq)+8H+=3HgCl42-(aq)+3S(s)+2NO(g)+4H2O(l)Ks(HgS)=6.410-53三、沉淀的配位氧化还原溶解三、沉淀的配位氧化还原溶解现在学习的是第68页，共81页沉淀溶解的方法沉淀溶解的方法酸（碱或盐）溶解酸（碱或盐）溶解配位溶解配位溶解氧化还原溶解氧化还原溶解氧化氧化配位（配位（王水）王水）溶解溶解现在学习的是第69页，共81页四、沉淀与溶解的多重平衡1分步沉淀分步沉淀2沉淀的转化沉淀的转化现在学习的是第70页，共81页1 分步沉淀 往含往含I-、Cl-浓

25、度均为浓度均为0.01molL-1的混合溶液中逐滴加的混合溶液中逐滴加入入AgNO3溶液，先析出溶液，先析出AgI(s)还是还是AgCl(s)？解：解：，故，故AgI先沉淀。先沉淀。AgCl开始沉淀时：开始沉淀时：现在学习的是第71页，共81页分步沉淀的次序分步沉淀的次序沉淀类型相同，被沉淀离子浓度相同，沉淀类型相同，被沉淀离子浓度相同，Ks小者先沉淀，小者先沉淀，Ks大者后沉淀；大者后沉淀；与被沉淀离子浓度有关：与被沉淀离子浓度有关：当当c(Cl-)c(I-)时，时，AgCl也可能先析出。也可能先析出。当当c(Cl-)2.2106c(I-)时，时，AgCl先析出。先析出。沉淀类型不同，要通过

26、计算确定。原则是：离子积沉淀类型不同，要通过计算确定。原则是：离子积J首首先超过溶度积先超过溶度积Ks的先沉淀。的先沉淀。现在学习的是第72页，共81页问：问：有一溶液中含有有一溶液中含有0.10molL-1Li+和和0.10molL-1Mg2+，滴加，滴加F-溶液（忽略体积溶液（忽略体积变化）变化）（1）哪种离子最先被沉淀出来？）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）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的离子是否沉淀完全？两种离子有无可能分开？开？现在学习的是第73页，共81页解：解：查表查表Ks(LiF)=1.810-3,Ks(M

27、gF2)=7.410-11Li+被沉淀为被沉淀为LiF所需所需F-浓度：浓度：c1(F-)=molL-1=1.810-2molL-1Mg2+被沉淀为被沉淀为MgF2所需所需F-浓度浓度c2(F-)=molL-1=2.710-5molL-1c1(F-)c2(F-)，Mg2+先被沉淀出来。当先被沉淀出来。当LiF析出时析出时c1(F-)=1.810-2molL-1c(Mg2+)=molL-1=2.310-7molL-1Mg2+已沉淀完全，两种离子有可能分离开。已沉淀完全，两种离子有可能分离开。现在学习的是第74页，共81页例：在例：在1.0molL-1的的ZnSO4溶液中，含有杂质溶液中，含有杂质

28、Fe3+，欲使，欲使Fe3+以以Fe(OH)3形式沉淀除去，而不使形式沉淀除去，而不使Zn2+沉淀，问溶液的沉淀，问溶液的pH应控制在什应控制在什么范围？若溶液中还含有么范围？若溶液中还含有Fe2+，能否同时被除去？如何除去？，能否同时被除去？如何除去？解：解：Ks(Zn(OH)2)=1.210-17，Ks(Fe(OH)3)=4.010-38，Ks(Fe(OH)2)=8.010-16，Fe3+完全沉淀时：完全沉淀时：pH3.20现在学习的是第75页，共81页不使不使Zn2+生成沉淀的条件是：生成沉淀的条件是：pH5.54因此，控制溶液的因此，控制溶液的pH在在3.205.54之间，便既可除去杂

29、质之间，便既可除去杂质Fe3+，又不会生成又不会生成Zn(OH)2沉淀。沉淀。若溶液中还含有若溶液中还含有Fe2+，则考虑当溶液的，则考虑当溶液的pH为为5.54时，时，Fe2+可以可以残留在溶液中的浓度：残留在溶液中的浓度：此时此时Fe2+的浓度很大，所以的浓度很大，所以Fe2+不能同时被除去。不能同时被除去。现在学习的是第76页，共81页2 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，叫做沉淀的转化。把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，叫做沉淀的转化。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)Na2CO3PbCO3

30、Na2SPbS(白色沉淀白色沉淀)(黑色沉淀黑色沉淀)现在学习的是第77页，共81页例：例：将将0.010mol的的AgCl置于置于100mL纯水中达到平衡。向此体系中纯水中达到平衡。向此体系中加入加入0.0050mol的固体的固体KI，达到平衡后，有多少摩尔的，达到平衡后，有多少摩尔的AgCl转化转化为为AgI？溶液中？溶液中Ag+、Cl-、I-的平衡浓度各的平衡浓度各为多少？（设加入为多少？（设加入AgCl和和KI后，水的体积变化忽略不记，也不考虑后，水的体积变化忽略不记，也不考虑Ag+与与Cl-、I-形成配离子）形成配离子）解：设每升中有解：设每升中有xmol/LAgCl发生转化：发生转

31、化：AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)平衡平衡/(molL-1)0.00501000/100 xx=0.050-x现在学习的是第78页，共81页n(AgCl)=c(Cl-)V总总=0.0500.1=0.005(mol)所加入的所加入的AgCl有有0.005mol转化成了转化成了AgI。现在学习的是第79页，共81页问：问：用用Na2CO3溶液处理溶液处理AgI沉淀，使之沉淀，使之转化为转化为Ag2CO3沉淀。沉淀。（1）这一反应的平衡常数是多少？）这一反应的平衡常数是多少？（2）如果在）如果在1.0LNa2CO3溶液中要溶解溶液中要溶解0.010molAgI，Na2CO3的最初浓度应为多的最初浓度应为多少？这种转化能否实现？少？这种转化能否实现？现在学习的是第80页，共81页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第81页，共81页