无机化学 沉淀溶解平衡.ppt

8 1难溶电解质的溶度积8 2沉淀的生成和溶解 第八章沉淀溶解平衡 8 1 1溶度积常数 例 AgCl s Ag Cl 8 1难溶电解质的溶度积 可溶 100克水中溶解1克以上 微溶 100克水中溶解0 01 1克 难溶 100克水中溶解0 01克以下 初始v溶 v沉平衡v溶 v沉 Ag r Cl r 称为难溶电解质的沉淀溶解平衡常数 简称溶度积 一般难溶电解质 AmDn s mAn aq nDm aq An rm Dm rn 决定于难溶电解质的本性 与温度有关 与溶液浓度无关 8 1 2溶度积与溶解度的关系 溶解度 S 一升溶液中所溶解溶质的物质的量 量纲 mol L 1 g 100gH2O 1 AD型 如AgCl AgI CaCO3 AD s A aq D aq 溶解度 SS A r D r S2 2 AD2或A2D型 Mg OH 2 Ag2CrO4 AD2 S A2 aq 2D aq 溶解度 S2S A2 r D r2 S 2S 2 4S3 3 AD3或A3D型 如Fe OH 3 Ag3PO4 A3D s 3A aq D3 aq 溶解度 3SS A r3 D3 r 3S 3S 27S4 4 A2D3或A3D2型 如Ca3 PO4 2 A3D2 s 3A2 2D3 溶解度 S3S2S 解 AgCl的摩尔质量 143 4g mol 1S 1 92 10 3 143 4 1 34 10 5 mol L 1 S2 1 8 10 10 例 已知AgCl在298K时溶解了1 92 10 3g L 1 计算其 解 例 298K时 Ag2CrO4的 1 1 10 12 计算其溶解度S 比较 S AgCl Ag2CrO4 补充 溶度积与自由能 rGm RTlnK rGm T RTlnK T rGm T rHm T rSm fGm 66 3277 11 51 67kJ mol fHm 62 38105 9 55 94kJ molSm 114 273 93109 37J K mol 例 根据热力学数据计算298K时AgI的Ksp 解 AgI s Ag I 方法二 rHm 105 9 55 94 62 38 112 34 kJ mol rSm 73 93 109 37 114 2 69 1J K mol rGm rHm T rSm 112 34 298 69 1 10 3 91 75 kJ mol 91 75 103 8 314 298 lnKsp Ksp 8 3 10 17 8 1 3溶度积规则 任意态的离子积用Qc表示 AmDn s mAn nDm 平衡时 An rm Dm rn 溶度积规则 Qc 无沉淀生成 加入沉淀可溶解 Qc 有沉淀生成 Qc 平衡态 既无沉淀生成 也不能溶解沉淀 8 1 4影响沉淀溶解平衡的因素1 同离子效应和盐效应AgCl s Ag Cl 加入NaCl NaCl Na Cl 若加入KNO3 KNO3 K NO3 2 酸效应3 配位反应4 氧化还原反应 解 2Ag CrO42 Ag2CrO4 Qc cr2 Ag cr CrO42 0 002 3 8 10 9 8 2沉淀的生成和溶解 8 2 1沉淀的生成 Qc 例 0 004mol L 1AgNO3与0 004mol L 1K2CrO4等体积混合 有无Ag2CrO4沉淀生成 Ag2CrO4的 1 1 10 12 解 AgCl s Ag Cl 平衡SS 0 01 S S 0 01 1 8 10 10 例 计算298K时 AgCl在0 01mol L 1NaCl溶液中的溶解度 已知 AgCl 1 8 10 10 Qc Ag2CrO4 有Ag2CrO4沉淀生成 因为S 0 01 0 01S 1 8 10 8mol L 1 例 取5ml0 002mol L 1Na2SO4与等体积的0 02mol L 1的BaCl2混合 计算SO42 是否沉淀完全 即c SO42 10 5mol L 1 BaSO4的 1 1 10 10 定性看 溶液中残留离子的浓度小于10 5mol L 1 即可认为沉淀完全 定量看 溶液中残留离子浓度小于10 6mol L 1 即可认为沉淀完全 平衡x0 009 x0 001 x 解 SO42 Ba2 BaSO4 初0 0010 01mol L 1 0 009 x x 1 1 10 100 009 x 0 009x 1 2 10 8 10 5SO42 已沉淀完全 NH3 H2ONH4 OH 平衡0 1 xxx 解 c Mg2 0 2 2 0 1 mol L 1 c NH3 H2O 0 2 2 0 1 mol L 1 例 在50ml0 2mol L 1MgCl2溶液中加入等体积的0 2mol L 1的氨水 有无Mg OH 2 生成 Mg OH 2的 1 8 10 10 氨水的 1 78 10 5 cr Mg2 cr2 OH 0 1 1 33 10 3 2 1 78 10 7 Qc Mg OH 2 有Mg OH 2沉淀生成 影响沉淀生成的因素 1 难溶物的溶度积 如 SO42 Ba2 BaSO4Ksp 1 1 10 10SO42 Ca2 CaSO4Ksp 2 4 10 5 2 沉淀剂的用量一般过量20 50 3 沉淀剂的解离度 用NaOH比用NH3 H2O沉淀Mg OH 2的效果好 8 2 2分步沉淀在相同浓度的Cl Br I 的溶液中逐滴加入AgNO3溶液 AgI最先沉淀 其次是AgBr 最后是AgCl 因为 AgI AgBr AgCl 不同类型的难溶电解质要通过计算来确定沉淀的先后次序 解 生成PbCrO4时 CrO42 的最低浓度为cr Pb2 cr CrO42 1 8 10 14cr CrO42 1 8 10 14 0 05 3 6 10 13 例 在含0 05mol L 1Pb NO3 2和0 05mol L 1AgNO3混合液中 逐滴加入K2CrO4溶液 设体积不变 问PbCrO4和Ag2CrO4哪种先沉淀 PbCrO4的 1 8 10 14 Ag2CrO4的 1 1 10 12 生成Ag2CrO4时 CrO42 的最低浓度为cr2 Ag cr CrO42 1 1 10 12cr CrO42 1 1 10 12 0 052 4 4 10 10先产生的沉淀为PbCrO4 解 生成AgCl时Ag 的最低浓度为 Ag r 1 8 10 10 0 05 3 6 10 9生成Ag2CrO4时Ag 的最低浓度为 AgCl先沉淀出来 问当Ag2CrO4开始沉淀时 溶液中残留的Cl 浓度为多少 Cl r 1 8 10 10 4 7 10 6 3 8 10 5可认为Cl 基本沉淀完全 溶液的pH值 酸度 往往要影响沉淀的溶解度 所以人们常通过控制溶液的pH值使得沉淀生成或者溶解 常见的难溶氢氧化物和硫化物就是取决于溶液的酸度 而且开始沉淀和沉淀完全的pH值也不同 解 H2S2H S2 CuS开始沉淀时 S2 8 5 10 45 0 001 8 5 10 42 mol L MnS开始沉淀时 S2 1 4 10 15 0 001 1 4 10 12 mol L 只有CuS析出 无MnS析出 平衡时残留Cu2 浓度为 Cu2 8 5 10 45 1 1 10 19 7 7 10 26 mol L 分离很完全 例 在1mol L 1CuSO4溶液中含有少量的Fe3 杂质 pH值控制在什么范围才能除去Fe3 使c Fe3 10 5mol L 1 解 Fe OH 3的 2 6 10 39 Cu OH 2的 5 6 10 20 Fe OH 3Fe3 3OH Fe3 r OH r3 2 6 10 39 pOH 11 2 pH 2 8pH 2 8 pOH 9 6 pH 4 4控制pH范围 2 8 pH 4 4 Cu OH 2Cu2 2OH Cu2 r OH r2 5 6 10 20 1 生成弱电解质例 CaC2O4 s Ca2 C2O42 CaC2O4 s 2H H2C2O4 Ca2 8 2 3沉淀的溶解 Qc 例 今有ZnS和HgS两种沉淀各0 1mol 问要用1升多少浓度的盐酸才能使它们溶解 ZnS的 2 5 10 22 HgS的 4 0 10 53 称为竟争平衡常数 越大 越小 酸越弱 则越大 沉淀越易溶解 解 ZnS 2H H2S Zn2 平衡x0 10 1 盐酸的初浓度 2 0 2 2 2 mol L 1 HgS 2H H2S Hg2 平衡 y0 10 1 HgS不能溶于盐酸 例今有0 1molMg OH 2和0 1molFe OH 3沉淀 问需用一升多少浓度的铵盐才能使它们溶解 解 Mg OH 2 2NH4 Mg2 2NH3 H2O平衡 mol L 1 x0 10 2 0 1 0 22 5 6 10 2x2 x 0 27 mol L NH4 的初浓度 0 47 mol L Fe OH 3 3NH4 Fe3 3NH3 H2O平衡 mol L 1 y0 10 3 0 1 0 33 6 8 10 24y3 y 7 3 106 mol L 1 Fe OH 3不能溶于铵盐 2 发生氧化还原反应而溶解CuS s Cu2 S2 HNO3 S NO 3CuS 8HNO3 3Cu NO3 2 3S 2NO 4H2O 3 生成配离子而溶解AgCl s 2NH3 Ag NH3 2 Cl 4 利用氧化还原反应和配位反应 王水的应用HgS HgCl4 2 S 8 2 4沉淀的转化AgCl Br AgBr Cl 沉淀转化方向 AgCl AgBr AgI 越大 沉淀转化越彻底 即生成的沉淀越小 转化越彻底 Ag2CrO4 2Cl 2AgCl CrO42 砖红白色 很大 反应向右进行 AgI Cl AgCl I Kj 很小 不容易转化 能否转化 自测题 1 Mg OH 2在室温时的溶度积为 在0 1mol L 1NaOH溶液中 其溶解度Sr为A 10B 100C 200D 4 1 3 2 Ca3 PO4 2的溶解度为a 2mol L 1 其为A 36a5B C D Ca3 PO4 23Ca2 2PO42 Sr3Sr2Sr 3Sr 3 2Sr 2 108Sr5 108 a 2 5 3 0 208 g g 的BaCl2溶液中 SO42 离子的允许浓度是多少 解 cr Ba cr SO42 BaSO4 cr SO42 1 1 10 10 0 01 1