高中化学：沉淀溶解平衡精品课件（很全）新人教版选修4.ppt

第10章沉淀平衡 10 1溶度积原理10 2沉淀与溶解习题 10 1溶度积原理 一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力的大小 物质溶解度 g 100g水 易溶物 0 1 微溶物 0 01 0 1 难溶物 0 01 对难溶物来说 在它的饱和溶液中存在多相离子平衡 一定t时 溶解溶解baso4 s baso4 aq ba2 aq so42 aq 沉淀沉淀 一 溶度积常数 baso4 s baso4 aq 全部电离 ba2 aq so42 aq 平衡时ksp ba2 so42 ksp称为溶度积常数 简称溶度积 solubilityproduct 表示一定温度下 难溶电解质的饱和溶液中 各离子平衡浓度幂的乘积为一常数 ba2 so42 baso4 s ba2 aq so42 aq 简写为baso4 s 设ambn s man nbm ksp an m bm n 溶度积常数 见p419附表6 ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大 反之越小 二 溶度积与溶解度的相互换算溶解度s的单位g l或mol l 即饱和时的浓度 ambn s man nbm smsnsksp an m bm n ms m ns n mmnnsm n 例1 室温下 agcl的溶解度是1 93 10 3g l 求agcl的溶度积 已知agcl的摩尔质量为143 3g mol 解 把agcl溶解度单位 g l 换算成mol l 1s 1 93 10 3g l 143 3g mol 1 35 10 5mol l 1 求kspagcl s ag cl 饱和 平衡1 35 10 51 35 10 5ksp agcl ag cl 1 35 10 5 2 1 82 10 10答 agcl的ksp为1 82 10 10 例2 mg oh 2的ksp 1 20 10 11在298k时 mg oh 2的溶解度为多少 解 mg oh 2 s mg2 2oh 设溶解度为s平衡时s2sksp mg2 oh 2 s 2s 2 4s3 1 2 10 11 s 1 44 10 4mol l 1答 氢氧化镁在298k时的溶解度为1 44 10 4mol l 1 例3 ag2cro4在298k时溶解度s 1 34 10 4mol l 1求 ksp解 ag2cro4 s 2ag cro42 平衡时2 1 34 10 41 34 10 4ksp ag 2 cro42 2 1 34 10 4 2 1 34 10 4 9 62 10 12答 铬酸银在298k时的ksp 9 62 10 12由以上三个例题的结果可得到如下结论 同种类型的难溶电解质 在一定温度下 ksp越大则溶解度越大 不同类型则不能用ksp的大小来比较溶解度的大小 必须经过换算才能得出结论 三 溶度积原理根据溶度积常数可以判断沉淀 溶解反应进行的方向 某难溶电解质溶液中 其离子浓度系数次方之积称离子积 用j表示 如 ag2cro4任意情况下的离子积为 j c2 ag c cro42 当j ksp是饱和溶液无沉淀析出即平衡状态 当jksp是过饱和溶液 向生成沉淀的方向移动 例在20ml0 0020mol l 1na2so4溶液中加入20ml0 020mol l 1bacl2溶液 有无baso4沉淀生成 并判断so42 离子是否沉淀完全 已知baso4的ksp 1 07 10 10 解 1 有baso4沉淀生成 即1 07 10 10 0 0090 x x so42 1 2 10 8mol l 1 设平衡时 so42 xmol l 1 沉淀完全是指离子残留量 10 5mol l 1 故加入bacl2可使so42 沉淀完全 ksp ba2 so42 0 0090 x x 起始浓度 mol l 10 0100 0010平衡浓度 mol l 10 010 0 0010 x x baso4 s ba2 so42 0 0090 x 0 0090 x很小 四 同离子效应和盐效应 同离子效应 pbi2饱和溶液 ki aq 黄 在难溶电解质溶液中加入含有共同离子的易溶强电解质 使难溶电解质溶解度降低的现象 2 盐效应 在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质 将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象 例 298k时硫酸钡的溶解度为1 04 10 5mol l 1 如果在0 010mol l 1的硫酸钠溶液中的溶解度是多少 解 先求kspbaso4 ba2 so42 1 04 10 51 04 10 5ksp ba2 so42 1 04 10 5 1 04 10 5 1 08 10 10 求sna2so4 2na so42 baso4 ba2 so42 初00 01平衡ss 0 01 0 01ksp ba2 so42 s 0 01s ksp 0 01 1 08 10 10 0 01 1 08 10 8mol l 1s 0 01 即前面的近似是合理的 答 溶解度是1 08 10 8mol l 1 可见在溶液中离子的浓度不可能为零 我们通常当溶液中被沉淀离子浓度小于10 5mol l 1时即可认为沉淀完全了 10 2沉淀与溶解 一 沉淀的生成欲使某物质析出沉淀 必须使其离子积大于溶度积 即增大离子浓度可反应向着生成沉淀的方向转化 例 将等体积的4 10 3mol l 1的agno3和4 10 3mol l 1的k2cro4溶液混合是否能析出ag2cro4沉淀 ksp ag2cro4 1 0 10 12解 混合后因ag2cro4 2ag cro42 c ag 2 10 3mol l 1 c cro42 2 10 3mol l 1j c2 ag c cro42 2 10 3 2 2 10 3 8 10 9j ksp 有沉淀析出 答 能析出ag2cro4沉淀 例 向1 0 10 3mol l 1的k2cro4溶液中滴加agno3溶液 求开始有ag2cro4沉淀生成时的 ag cro42 沉淀完全时 ag 假设反应前后体积不变 已知ksp ag2cro4 1 0 10 12解 ag2cro42ag cro42 ksp ag 2 cro42 cro42 沉淀完全时的浓度为1 0 10 5mol l 1 故有 例 向0 1mol l 1的zncl2溶液中通h2s气体至饱和时 溶液中刚有zns沉淀生成 求此时溶液的 h 已知ksp zns 2 0 10 22 h2s的ka1 1 3 10 7 ka2 7 1 10 15 解 znszn2 s2 h2s2h s2 0 21mol l 1 二 沉淀的溶解j ksp 1 生成弱电解质 生成弱酸 caco3 s 2h ca2 h2co3 h2o co2 生成弱酸盐 pbso4 s 2ac pb ac 2 so42 生成弱碱 mg oh 2 s 2nh4 mg2 2nh3 h2o 生成水 fe oh 3 s 3h fe3 3h2o 发生氧化还原反应 3cus 8hno3 稀 3cu no3 2 3s 2no 4h2o 生成配离子 agcl 2nh3 ag nh3 2 cl j ksp 溶解 ag s2 j ksp 溶解 课堂练习 在agcl的饱和溶液中 有agcl固体存在 当分别向溶液中加入下列物质时 将有何种变化 加入物质平衡agcl溶液中浓度引起变化移动溶解度 ag cl 原因 hcl 0 1mol l 1 agcl s ag cl 不变不变不变稀释 生成配离子 盐效应 同离子效应 agno3 0 1mol l 1 kno3 s nh3 h2o 2mol l 1 h2o 同离子效应 三 酸度对沉淀和溶解的影响 例计算298k时使0 010mol l 1fe3 开始沉淀和沉淀完全时溶液的ph值 已知fe oh 3的ksp 2 64 10 39 解 fe oh 3 s fe3 3oh 开始沉淀 fe3 oh 3 ksp poh 13 lg6 42 12 19 ph 1 81 1 金属氢氧化物沉淀的生成和溶解 沉淀完全 fe3 10 5mol l 1 ph 14 12 lg6 42 2 81 注 由此可见 氢氧化物沉淀不一定在碱性环境 不同氢氧化物的ksp值不同 沉淀的ph值也不同 因此可通过控制ph值分离金属离子 见p344图10 3 硫化物大部分为难溶物 硫化物的ksp相差很大 其沉淀 溶解情况比较复杂 在用酸溶解硫化物 或用h2s使金属离子沉淀为硫化物 时 体系中同时存在硫化物的沉淀溶解平衡及h2s的电离平衡 ms s m2 s2 ksps2 2h h2sk 1 ka1ka2 其中ka1 5 7 10 8 ka2 1 2 10 15ms s 2h m2 h2sk ksp ka1ka2 m2 h2s h 2 2 难溶硫化物沉淀与溶解 例 使0 01molsns溶于1l的盐酸中 求所需盐酸的最低起始浓度 已知ksp sns 1 0 10 25 h2s的ka1 1 3 10 7 ka2 7 1 10 15 故所需盐酸的起始浓度为 0 96 0 02 0 98mol l 1 0 01molsns溶解将产生0 01mol的h2s 解 sns 2h sn2 h2s 四 分步沉淀如果溶液中同时含有几种离子 当加入某种沉淀剂时 沉淀反应将依怎样的次序进行呢 实验 取0 02mol l 1氯化钠溶液20毫升 0 02mol l 1碘化钠溶液20毫升混合后 逐滴加入1mol l 1的agno3溶液观察现象 现象 先生成黄色沉淀agi而后才生成白色沉淀agcl 对于同一类型的难溶电解质agcl agi沉淀析出的顺序是溶度积小的agi先沉淀 溶度积大的agcl后沉淀 这种先后沉淀的作用叫分步沉淀 我们通过溶度积计算来说明已知 agcl的ksp 1 56 10 10 agi的ksp 1 56 10 16所以生成agcl沉淀所需ag 离子最低浓度为 ag 1 56 10 10 0 01 1 56 10 8 mol l 1 生成agi沉淀所需ag 离子最低浓度为 ag 1 5 10 16 0 01 1 5 10 14 mol l 1 生成agi沉淀所需ag 离子浓度少 所以先沉淀 当agcl开始沉淀时 i 离子是否沉淀完全 当agcl开始沉淀时溶液中 ag 为1 56 10 8mol l 1此时 i 1 5 10 16 1 56 10 8 9 6 10 9 mol l 1 1 10 5 mol l 1 i 离子早已沉淀完全 所以利用此原理可以分离两种离子且两种沉淀的溶度积相差越大 分离越完全 例1 如果溶液中fe3 和mg2 的浓度均为0 10mol l 1 使fe3 定量沉淀而使mg2 不沉淀的ph条件是什么 已知ksp fe oh 3 4 0 10 39 ksp mg oh 2 1 8 10 11 poh 11 1 ph 2 9 解 fe oh 3fe3 3oh ksp fe3 oh 3 4 0 10 39fe3 沉淀完全时的 oh 为 mg2 开始沉淀的ph值为 poh 4 9 ph 9 1因此 只要控制ph值在2 9 9 1之间即可使fe3 定量沉淀而使mg2 不沉淀 例2 如果溶液中zn2 和mn2 的浓度均为0 10mol l 1 能否利用通入h2s气体使zn2 和mn2 定量分离 zn2 和mn2 分离完全的ph值为多少 已知ksp zns 2 93 10 25 ksp mns 4 65 1