沉淀溶解平衡 习题课

1、1,第九章,沉淀溶解平衡,习题课,化学学院,陈维林,2,本章内容小结,教材,P260,例,9-7,书后习题,3,本章内容小结,1,溶度积常数,K,sp,2,溶度积原理,3,同离子效应和盐效应,4,沉淀的生成和溶解,5,分步沉淀,6,沉淀的转化,4,1,溶度积常数,K,sp,A,a,B,b,s,a,A,b,b,B,a,K,sp,A,b,a,B,a,b,as,a,bs,b,a,a,b,b,s,a,b,s,溶解度,注意,溶度积常数表达式中的浓度项应为相对浓度,c,c,但为书写简便，用浓度代替相对浓度,见教材,P239,页底注解,5,溶度积常数,K,sp,K,sp,大小与浓度无关，随温度变化而改,变,

2、溶度积和溶解度,s,之间可进行相互换算,但,溶,解,度,必,须,用,物,质,的,量,浓,度,即,mol,dm,3,来表示,6,2,溶度积原理,Q,i,K,sp,沉淀从溶液中析出,Q,i,K,sp,饱和溶液与沉淀物平衡,Q,i,K,sp,不饱和溶液，若有沉淀物,则发生溶解,离子积,b,B,a,A,i,a,b,c,c,Q,7,3,同离子效应和盐效应,1,同离子效应：在难溶电解质饱和溶液,中,加入与其具有相同离子的强电解,质，使难溶电解质溶解度减小,2,盐效应：在难溶电解质饱和溶液中,加入与其不具有相同离子的强电解质,使难溶电解质溶解度增大,3,同离子效应一般比盐效应大得多,8,4,沉淀的生成和溶解

3、,1,沉淀的生成：创造条件,使有关离子浓度,增大,造成,Q,i,K,sp,常用方法：加入沉淀剂，应用同离子效,应，控制溶液,pH,值,2,沉淀的溶解：创造条件,使有关离子浓度,减小,造成,Q,i,K,sp,常用方法：酸溶解，生成弱电解质，发,生氧化还原反应，生成配合物,9,MS,型沉淀的酸溶解计算公式,MS,M,S,H,H,MS,S,H,H,M,H,M,S,H,sp,2,2,a2,a1,a2,a1,sp,2,2,2,2,2,2,2,2,K,K,K,K,K,K,S,S,K,MS + 2H,M,2,H,2,S,10,可溶于稀盐酸,0.3 mol,L,1,的硫化物沉淀,FeS,黑色, CoS,黑色,

4、 NiS,黑色, ZnS,白色,MnS,肉红色,Al,2,S,3,白色,Cr,2,S,3,黑色,注,Al,2,S,3,和,Cr,2,S,3,在水中完全水解，分别生成,白色的,Al(OH,3,和灰绿色的,Cr(OH,3,金属硫化物的酸溶性,11,金属硫化物的酸溶性,不溶于稀盐酸的硫化物沉淀,SnS,褐色,Sb,2,S,3,桔红色,PbS,黑色,CdS,黄色,Bi,2,S,3,棕黑色,As,2,S,3,黄色,CuS,黑色, Ag,2,S,黑色,HgS,黑色,可溶于浓盐酸,不溶于浓盐酸，可溶于硝酸,在浓盐酸和硝酸中均不溶解，只溶于王水,V,浓,HCl,V,浓,HNO3,3:1,12,M(OH,n,型

5、沉淀的酸溶解计算公式,n,n,n,K,K,K,K,OH,OH,K,M(OH,M,H,M(OH,H,M,H,M,n,sp,n,n,w,n,w,n,sp,n,n,n,n,M(OH,n,nH,M,n,nH,2,O,13,酸溶平衡常数,用酸溶解难溶电解质的反应统称,酸溶反应,难溶弱酸盐,和,难溶的金属氢氧化物,都有可能,溶解在强弱不同的酸中，而决定酸溶反应能,否自发进行的重要因素是反应的平衡常数,称为,酸溶平衡常数,14,酸溶平衡常数,决定酸溶反应能否发生的因素还有,反应速率,和沉淀物的结构,反应速率很慢的酸溶反应,实际上难以实现；某些加热过的金属氢氧化,物,如,Al(OH,3,Al,2,O,3,难溶

6、于任何酸,15,酸溶平衡常数,根据酸溶平衡常数,K,判断酸溶反应能否发,生的经验规律,当,K,10,7,相当于,r,G,m,40 kJ,mol,1,时,酸溶反应能自发进行，而且进行得较彻底,如,MnS(s,可溶于盐酸中,K,2.7,10,7,16,酸溶平衡常数,当,K,10,7,相当于,r,G,m,+40 kJ,mol,1,时,酸溶反应不能自发进行，如,CuS(s,不溶于盐,酸中,K,5.5,10,16,只能溶解在有氧化性,的,HNO,3,中,当,10,7,K,10,7,相当于,40 kJ,mol,1,r,G,m,+40 kJ,mol,1,时，需根据具体情况来判断,有时可通过提高,H,浓度使沉

7、淀溶解,17,5,分步沉淀,溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可,生成沉淀，则,沉淀生成的先后按,Q,值大于,K,sp,的先后顺序分步沉淀,一,般,溶,液,中,被,沉,淀,离,子,浓,度,小,于,10,5,mol,L,1,时，认为已沉淀完全,6,沉淀的转化,一般,由溶解度大的沉淀向溶解度小的沉淀,转化,18,教材,P244,例,9-7,使,0.01molZnS,溶于,1dm,3,盐酸中，求所需盐酸,的最低浓度,已知,K,sp,ZnS)=2.5,10,22,H,2,S,的,K,1,1.1,10,7,K,2,1.3,10,13,19,教材,P244,例,9-7,解,解法一：分步计算,当,0.01

8、mol,的,ZnS,全部溶解于,1 dm,3,盐酸时,生成的,Zn,2,= 0.01,mol?dm,3,与,Zn,2,相平,衡的,S,2,可由沉淀溶解平衡求出,ZnS,Zn,2,S,2,K,sp,ZnS) = Zn,2,S,2,S,2,K,sp,ZnS) / Zn,2,= 2.5,10,22,0.01,2.5,10,20,20,解法一,当,0.01 mol,的,ZnS,全部溶解时，产生的,S,2,将与盐酸中的,H,结合生成,H,2,S,且假设,S,2,全部,生成,H,2,S,则溶液中,H,2,S = 0.01,mol?dm,3,根据,H,2,S,的解离平衡，由,S,2,和,H,2,S,可求,出

9、与之平衡的,H,教材,P244,例,9-7,解,H,2,S,2H,S,2,S,H,S,H,2,2,2,2,1,K,K,因为,21,076,0,10,5,2,01,0,10,3,1,10,1,1,S,S,H,H,20,13,7,2,2,2,1,所以,K,K,教材,P244,例,9-7,解,解法一,此浓度为平衡浓度，原来的盐酸中的,H,与,0.01 mol S,2,结合生成,H,2,S,时消耗掉,0.02 mol,故所需盐酸的起始浓度为,0.076 + 0.02,mol?dm,3,0.096 mol?dm,3,22,解法二：可通过,ZnS,溶解反应的总的反应方程式,来计算,ZnS + 2H,H,2

10、,S + Zn,2,起始相对浓度,c,0,0 0,平衡相对浓度,c,0,0.02 0.01 0.01,2,13,7,22,2,1,sp,2,2,2,2,2,2,2,2,10,75,1,10,3,1,10,1,1,10,5,2,ZnS,S,S,H,Zn,S,H,H,Zn,S,H,K,K,K,K,教材,P244,例,9-7,解,23,2,2,0,2,2,10,75,1,02,0,Zn,S,H,c,K,即,3,0,2,2,2,0,dm,mol,096,0,076,0,10,75,1,01,0,01,0,SZn,H,02,0,c,K,c,所以,教材,P244,例,9-7,解,解法二,24,P248 9

11、-8,室温下测得,AgCl,饱和溶液中,Ag,和,Cl,的浓,度均约为,1.3,10,5,mol,dm,3,试求反应,aq,Cl,aq,Ag,AgCl(s,的,r,G,m,值,书后习题,25,P248,9-8,解,aq,Cl,aq,Ag,AgCl(s,K,sp,Ag,Cl,1.3,10,5,1.3,10,5,1.69,10,10,r,G,m,RT,ln,K,sp,8.314 J?mol,1,K,1,298K,ln(1.69,10,10,55.7 kJ?mol,1,26,P248 9-9,某溶液中,Ba,2,和,Sr,2,的浓度均为,0.01mol,dm,3,向其中滴加,Na,2,CrO,4,溶

12、液。通过计算说明，当,SrCrO,4,开始生成时,Ba,2,是否已经被沉淀完全,已,知,BaCrO,4,的,K,sp,1.2,10,10,SrCrO,4,的,K,sp,2.2,10,5,27,P248 9-9,解,SrCrO,4,Sr,2,CrO,4,2,K,sp,SrCrO,4,= Sr,2,CrO,4,2,CrO,4,2,K,sp,SrCrO,4,/ Sr,2,2.2,10,5,0.010,2.2,10,3,即：当,CrO,4,2,= 2.2,10,3,mol?dm,3,时,开始生成,SrCrO,4,沉淀,28,BaCrO,4,Ba,2,CrO,4,2,K,sp,BaCrO,4,= Ba,

13、2,CrO,4,2,Ba,2,K,sp,BaCrO,4,/ CrO,4,2,1.2,10,10,2.2,10,3,5.5,10,8,所以，当,SrCrO,4,开始生成时,Ba,2,5.5,10,8,mol?dm,3,1.0,10,5,mol?dm,3,Ba,2,已经被沉淀完全,P248 9-9,解,29,P248 9-10,Ba,2,和,Sr,2,的混合溶液中，二者的浓度均为,0.10mol,dm,3,将极稀的,Na,2,SO,4,溶液滴加到,混合溶液中。已知,BaSO,4,的,K,sp,1.1,10,10,SrSO,4,的,K,sp,3.4,10,7,试求,1,当,Ba,2,已有,99,沉淀

14、为,BaSO,4,时的,Sr,2,2,当,Ba,2,已有,99.99,沉淀为,BaSO,4,时,Sr,2,已经转化为,SrSO,4,的百分数,30,P248,9-10,解,1,浓度为,0.10,mol,dm,3,的,Ba,2,已沉淀,99,这时体系中,Ba,2,0.10,1-99,1.0,10,3,mol,dm,3,BaSO,4,Ba,2,SO,4,2,K,sp,Ba,2,SO,4,2,7,3,10,2,sp,2,4,10,1,1,10,0,1,10,1,1,Ba,SO,K,31,Q(SrSO,4,Sr,2,SO,4,2,0.10,1.1,10,7,1.1,10,8,由于,Q(SrSO,4,K

15、,sp,SrSO,4,故此时尚未,生成,SrSO,4,沉淀，因而,Sr,2,仍为起始浓度,0.10,mol,dm,3,P248 9-10,解,32,2,浓,度,为,0.10,mol,dm,3,的,Ba,2,已,沉,淀,99.99,这时体系中,Ba,2,0.10,1,99.99,1.0,10,5,mol,dm,3,BaSO,4,Ba,2,SO,4,2,K,sp,BaSO,4,Ba,2,SO,4,2,5,5,10,2,sp,2,4,10,1,1,10,0,1,10,1,1,Ba,SO,K,P248 9-10,解,33,K,sp,SrSO,4,Sr,2,SO,4,2,69,100,10,0,031,

16、0,10,0,031,0,10,1,1,10,4,3,SO,SrSO,Sr,5,7,2,4,4,sp,2,则,K,Sr,2,已经转化成,SrSO,4,的百分数为,69,P248 9-10,解,34,P248 9-12,已知,AgCl,的,K,sp,1.8,10,10,试求,AgCl,饱,和溶液中,Ag,若加入盐酸，使溶液的,pH,值,3.0,再求溶液中的,Ag,35,P248 9-12,解,Cl,Ag,AgCl,K,sp,Ag,Cl,= 1.8,10,10,在,AgCl,饱和溶液中,Ag,= Cl,故,Ag,= 1.3,10,5,mol?dm,3,加入盐酸，体系,pH = 3.0,则,HCl

17、= 1.0,10,3,mol?dm,3,所以,Cl,= 1.0,10,3,mol?dm,3,7,3,10,sp,10,8,1,10,0,1,10,8,1,Cl,AgCl,Ag,K,36,P248 9-13,向,0.50mol,dm,3,的,FeCl,2,溶液通,H,2,S,气体至饱和,若控制不析出,FeS,沉淀，试求溶液,pH,的范围,已知,FeS,的,K,sp,6.3,10,18,H,2,S,的,K,a,1.3,10,20,37,解法,2,Fe,2,H,2,S FeS + 2H,平衡相对浓度,0.50 0.10 H,3,18,20,sp,2,a,2,2,2,2,2,2,2,2,10,1,2,

18、10,3,6,10,3,1,FeS,K,S,H,S,S,S,H,Fe,H,S,H,Fe,H,K,K,1.99,pH,0102,0,10,0,50,0,10,1,2,H,10,1,2,10,0,50,0,H,S,H,Fe,H,3,3,2,2,2,2,所以,又,K,P248 9-13,解,pH,应小于,1.99,38,P248 9-14,在,1.0mol,dm,3,CuCl,2,溶液中含有,10.0,mol,dm,3,HCl,通入,H,2,S,至饱和。试求已达到平,衡时，溶液中的,H,和,Cu,2,39,P248 9-14,解,反应过程中涉及两个平衡,H,2,S,2H,S,2,CuS,Cu,2,S

19、,2,两式相减即得,Cu,2,H,2,S,CuS + 2H,15,36,20,sp,2,a,10,06,2,10,3,6,10,3,1,CuS,K,S,H,K,K,40,1.0,mol,dm,3,的,Cu,2,完全与,H,2,S,反应后,将生成,2,mol,dm,3,的,H,故体系中,H,10.0,2.0,mol,dm,3,12,mol,dm,3,依题设,H,2,S,饱和，故,H,2,S,0.1,mol,dm,3,13,15,2,2,2,2,2,2,2,10,0,7,1,0,10,06,2,12,S,H,H,Cu,S,H,Cu,H,K,K,可得,由,即,Cu,2,= 7.0,10,13,mol

20、,dm,3,41,P248 9-15,采用加入,KBr,溶液的方法，将,AgCl,沉淀转化,为,AgBr,试求,Br,的浓度必须保持大于,Cl,的,浓度的多少倍,已知,AgCl,的,K,sp,1.8,10,10,AgBr,的,K,sp,5.4,10,13,42,P248 9-15,解,沉淀的转化过程涉及两个沉淀溶解平衡,13,sp,10,sp,10,4,5,AgBr,Br,Ag,AgBr,10,8,1,AgCl,Cl,Ag,AgCl,K,K,两式相减即得,AgCl,转化为,AgBr,的反应式,Cl,AgBr,Br,AgCl,Br,Cl,10,3,3,10,4,5,10,8,1,AgBr,AgC

21、l,2,13,10,sp,sp,K,K,K,43,Cl,10,0,3,Cl,10,3,3,1,Cl,1,Br,3,2,K,所以,故必须保持,Br,3.0,10,3,Cl,即,Br,大于,Cl,的,3.0,10,3,倍,44,P248 9-16,将足量,ZnS,置于,1dm,3,盐酸中，收集到,0.10mol,H,2,S,气体。试求溶液中,H,和,Cl,已,知,ZnS,的,K,sp,2.5,10,22,H,2,S,的,K,a,1.3,10,20,45,P248 9-16,解,ZnS,2H,Zn,2,H,2,S,依题意收集到,0.10mol,H,2,S,气体，这说明四个问题,1,溶液已饱和，其中,

22、H,2,S,0.10,mol,dm,3,2,逸出的和存在于饱和溶液中的,H,2,S,共,0.20,mol,3,生成,0.20,mol,H,2,S,同时有,0.20,mol,Zn,2,存在,于溶液中，即,Zn,2,0.20,mol,dm,3,4,生成,0.20,mol,H,2,S,同时将有,0.40,mol,Cl,存在,于溶液中，即,此部分,Cl,0.40,mol,dm,3,46,2,20,22,2,a,sp,2,2,2,10,92,1,10,3,1,10,5,2,S,H,ZnS,H,Zn,S,H,K,K,K,02,1,10,92,1,20,0,10,0,Zn,S,H,H,2,2,2,K,溶液中

23、,H,1.02,mol,dm,3,同时也将因此,有,1.02,mol,dm,3,的,Cl,存在于溶液中，故溶液,中,Cl,1.02,0.40,mol,dm,3,1.42,mol,dm,3,47,习题册习题,P106 8.5,下列化合物中，在氨水中溶解度最小,的是,A) Ag,3,PO,4,(B) AgCl; (C) AgBr; (D) AgI,已知,K,sp,AgCl) = 1.77,10,10,K,sp,AgBr) = 5.35,10,13,K,sp,AgI) = 8.52,10,17,K,sp,Ag,3,PO,4,= 8.89,10,17,答案为,D) AgI,48,解题分析,含银沉淀一般可与氨水发生配位反应，生,成,Ag(NH,3,2,配离子，方程式如下,AgX + 2NH,3,H,2,O,Ag(NH,3,2,X,2H,2,O,所以,含银沉淀在氨水中的溶解度将大于,其在水中的溶解度,而它们在水中的溶解度越,大，解离出的,Ag,就越多，则其在氨水中的溶,解度越大,因而只需通过,K,sp,计算出各沉淀在水,中的溶解度，即可得知其在氨水中的溶解度顺,序,P106 8.5,49,P1