第六章 沉淀溶解平衡╱无机化学课件

1、 第六章第六章 沉淀沉淀溶解平衡溶解平衡 6.3 6.3 两种沉淀之间的平衡两种沉淀之间的平衡 6.2 6.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解 6.1 6.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积 6.1 6.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积 一一. 溶解度溶解度 定义 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。 对水溶液来说，通常以饱和溶液中每100g 水 所含溶质质量来表示，即以：g /100g水表示。 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。 二二. 溶度积溶度积 在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等 时，便建

2、立了一种动态的多相离子平衡，可 表示如下： 溶度积常数，简称溶度积 (solubility product)。 k sp )(so)(ba)baso( 2 4 2 4 -+ =cc可简写为：ksp )/(so)/(ba)baso( 2 4 2 4 -+ =cccc ksp 溶解 )(aqso(aq)ba (s)baso 2 4 2 4 -+ + 沉淀 若平衡式为:anbm(s) n am+ + m bn- 二.溶度积和溶解度关系 溶解度溶解度:单位g /100g 换算为 moll-1. 设溶解度为s(moll-1) a. ab型(1:1型) 如 agcl(s) ag+ (aq) + cl- (

3、aq) c平 s s 则 k sp= cn(am+)cm(bn- ) k sp = s2 ag2cro4(s) 2ag+ + cro4 2- c平 2s s k sp = (2s)2s = 4s3 k sp = s (2s)2 = 4s3 同一类型电解质 agcl agbr agi k sp 1.77 10-10 5.35 10-13 8.51 10-17 溶解度减小溶解度减小 不同类型电解质不同类型电解质 agcl ag2cro4 k sp 1.77 10-10 1.12 10-12 溶解度减小溶解度减小 例例 ：25oc，agcl的溶解度为的溶解度为1.9210-3 gl-1， 求同温度下

4、求同温度下agcl的溶度积。的溶度积。 )l/(mol 1- ss平衡浓度平衡浓度 3 .143mr(agcl) =解：已知 131 3 lmol1034. 1lmol 3 .143 1092. 1 - - = =s )aq(cl(aq)ag agcl(s) -+ + 102 1080. 1)cl()ag()agcl( -+ =sccksp 2 )l/(mol 1 xx - 平衡浓度 42 331.7)cromr(ag= 1215 lg102 . 2lg 331.7105 . 6 - =s 5312 105 . 6 ,4101 . 1 - =xx 例：25oc，已知 (ag2cro4)=1.1

5、10-12，求 同温下s(ag2cro4)/gl-1。 ksp )aq(cro(aq)2ag (s)croag 442 2-+ + 2 4 2 42 )cro()ag()croag( -+ =cc ksp 解： 间的关系与的思考题：求 243 )(pocas ksp 5 108 s = ksp 类型化学式溶度积 ksp溶解度s(moldm-3) ab 型(1:1) agi agbr agcl 8.310-17 5.010-13 1.810-10 9.110-8 7.110-7 1.310-5 a2b 型 ag2cro4 1.110-126.510-5 ab2型 caf2 2.710-111.9

6、10-4 表 一些难溶电解质的溶度积与溶解度的关系 注意注意 ksp 只与温度有关 只与温度有关, ,与溶液中离子浓度与溶液中离子浓度 无关无关, ,而溶解度不仅与温度有关而溶解度不仅与温度有关, ,也与溶也与溶 液中离子浓度有关液中离子浓度有关 6.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解 四四. 配合物的生成对溶解度的影响配合物的生成对溶解度的影响 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解 三三. ph 值对溶解度的影响值对溶解度的影响 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解 二二. 同离子效应同离子效应 一一. 溶度积规则溶度积规则 mnnm )(b)a( -+ =ccj 沉淀沉淀溶解平衡的反应商判据溶解平衡的反应商

7、判据,即即溶度积规则溶度积规则： 一一. 溶度积规则溶度积规则 (aq)mb(aq)na (s)ba nm mn -+ + j 平衡向左移动，沉淀析出；ksp j = 处于平衡状态，饱和溶液；ksp j 平衡向右移动，无沉淀析出； 若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。 ksp pbcro4(s) 例： 22 2 3 coohco2h+ -+ baco3的生成。 加 bacl2 或 na2co3 加酸 (aq)co(aq)ba (s)baco 2 3 2 3 -+ + 利于 baco3 的溶解。 2 3 )(co jjc - + )(ba 2 cksp 溶度积规则的应用溶度积规则的应用 沉淀的生成沉淀

8、的生成 (1).开始沉淀与沉淀完全 开始沉淀开始沉淀: : j ksp 沉淀完全 沉淀完全: : ci 3 100 . 2 - 4 108 . 4 - )l/(mol 1- 反应前浓度 103 101 . 1)1052. 1 ( - =+xx 33 1052. 11052. 1 - +xx很小， x+ -3 1052. 1x)l/(mol 1- 平衡浓度 (aq)so (aq)ba (s)baso 2 4 2 4 -+ + 5.6g2330 .50108 . 4 4 = - 2330 .50)108 . 4()(baso 4 4 -= - xm 182 4 lmol103 . 7)so( -

9、=c 8 103 . 7 - =x 二二. 同离子效应同离子效应 1.同离子效应 在难溶电解质溶液中加入与其含有 相同离子的易溶强电解质，而使难溶电 解质的溶解度降低的作用。 例题：求 25时， ag2cro4在 0.010 moll-1 k2cro4溶液中的溶解度。 x.x + - 0100 2 )l/(mol 1 浓度平衡 0.010 0 )l/(mol 1- 浓度初始 解：(aq)cro(aq)2ag (s)croag 2 442 -+ + 15 lmol106.5 - =s纯水中 16 42 1 lmol102 . 5 croklmol010. 0 - =s中 6 102 . 5 -

10、=x 010. 0010. 0 + xx很小 12 sp 2 101 . 1)010. 0()2( - =+kxx 三. ph 值对溶解度的影响值对溶解度的影响 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解 1.难溶金属氢氧化物 溶于酸 n 6 sp n n sp n n sp sp2 n n 100 . 1 oh m oh m oh ohohh )(aqnoh(aq)m (s)m(oh) - - + - + - -+ -+ = + + 沉淀完全 开始沉淀 使加酸， k k k kjj ph=14+1/n lgksp/mn+ ph=14+1/n lgksp/10-6 溶于酸也溶于碱 o(l)3h(aq)al (a

11、q)3h(s)al(oh) 2 3 3 + + (aq)al(oh) (aq)oh(s)al(oh) 43 - + 类似的化合物，只要金属具两性，均可类似的化合物，只要金属具两性，均可 得到如此曲线得到如此曲线. . 如如 cu(oh)2、zn(oh)2 、cr(oh)3等等. . zn(oh)2生成生成 zn(oh)2沉淀沉淀 zn(oh)2溶解溶解 溶于铵盐 22 mn(oh) mg(oh) 例如： 上。加入铵盐溶解，道理同(s)mn(oh)2 1312 102.1 10.15 - ksp )aq(2oh)aq(mg (s)mg(oh) 2 2 + -+ -+ )aq(ohnh )aq(o

12、h)aq(nh 234 + 使 jj ksp o c 0.050 66 o 6 105 . 4 105 . 4 105 . 4050. 0 )l(mol/ 1 c+- - 平衡浓度 g3 . 4g)5 .5340. 020. 0()clnh( 4 =m 25. 0 101 . 5 )mg( )(mg(oh) )oh( 12 2 2 - + - = c c ksp mg(oh) )2( 2 j沉淀析出，为了不使ksp 423 (aq)oh (aq)nh o(l)h (aq)nh+ -+ 1 4o 5o 6 lmol20. 0)nh( 108 . 1 050. 0 105 . 4 -+- - =

13、c c 53.5cl)(nhm 4r = 四. 配合物的生成对溶解度的影响配合物的生成对溶解度的影响 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解 (aq)cl(aq)ag(nh (aq)2nhagcl(s) 233 -+ + (aq)agi (aq)iagi(s) 2 - + 当难溶化合物的溶度积不很小，且当难溶化合物的溶度积不很小，且 配合物的生成常数比较大时，就有利于配合物的生成常数比较大时，就有利于 配位溶解反应的发生。配位溶解反应的发生。 = sp kkk 稳 )lmol /( 1- 平衡浓度x10. 0 3 103.00 - = 710 1067. 1108. 1 - = 11 23o l2.0m

14、oll0.20)mol1.8(o)hnh( - =+=c 8 . 1=x 10. 0 例题：室温下，在1.0l氨水中溶解0.10mol 固体的agcl(s)，问氨水的浓度最小应为多少? (aq)cl(aq)ag(nh (aq)2nhagcl(s) 233 -+ +解： 3 2 103.00 10. 010. 0 - = k x 23fsp )ag(nh()agcl( + =kkk 氧化配位溶解： 223 ) l (o4h2no(g)3s(s)aq()3cu(no+ 242 o(l)4h3s(s)2no(g)(aq)hgcl3h+ 氧化还原溶解： 36 sp 102 . 1)cus(k= - 3

15、 )aq(8hno3cus(s)+ ， sp 22 )s( s(s) skjjc -hno3 53 sp 104 . 6hgs)(k= - 3(aq) 2hno12hcl(aq)3hgs(s)+ sp 22 22 4 2 )s( s(s) s )hg( hgcl hg kj c c - +-+ 使 使 浓hcl 浓 hno3 沉淀溶解的方法： + 4 nh酸（碱或 盐）溶解 氧化还原溶解 配位溶解 氧化 配位（王水）溶解 沉淀生成的计算与应用沉淀生成的计算与应用 根据溶度积原理，当溶液中根据溶度积原理，当溶液中 q ksp 时，将有时，将有 沉淀生成。沉淀生成。 例：例： 向向 1.0102

16、moldm3 cdcl2 溶液中通入溶液中通入 h2s 气体气体 ， 1) 求开始有求开始有 cds 沉淀生成时的沉淀生成时的 s2 ； ； 2) cd2+ 沉淀完全时，沉淀完全时，s2 是多大？ 是多大？ 已知已知 ksp ( cds ) = 8.01027 当当 s2 8.01025 moldm3 时，开始有时，开始有 cds 沉淀生成。沉淀生成。 2） 一般情况下，离子与沉定剂生成沉淀物一般情况下，离子与沉定剂生成沉淀物 后在溶液中的残留浓度低于后在溶液中的残留浓度低于 1.0105 moldm3 时，则认为该离子已被沉淀完全。时，则认为该离子已被沉淀完全。 依题意依题意 cd2+1.0

17、105 moldm3 时的时的 s2 为所 为所 求。求。 即当即当 s2 8.01022 moldm3 时，时，cd2+ 已被沉淀完全。已被沉淀完全。 4.3 两种沉淀之间的平衡两种沉淀之间的平衡 二二. 沉淀的转化沉淀的转化 一一. 分步沉淀分步沉淀 - - cllmol100 . 1 ilmol100 . 1 13 13 3 13 agno lmol100 . 1 - 逐滴加入 后析出 先析出 agcl(s) agi(s) 1l溶液 一一. 分步沉淀分步沉淀 实验： - + i 1 )ag(c - + cl 2 )ag(c 114 lmol103 . 8 - = - + i 1 )ag(

18、c 7 108.1 - = 1 lmol - - + cl 2 )ag(c 开始沉淀时：agcl -15-110 lmol100 . 1lmol106 . 4cc )(i102 . 2 6- =c )(ag)ag( i 2 cl 1 + = -cc 也可能先析出时当agcl,)i ()cl( - c c )i ( )(agi )cl( )(agcl spsp - = c k c k )i ( 103 . 8 108 . 1 )i ( )(agi )(agcl )cl( 17 10 sp sp- - - - =cc k k c 与被沉淀离子浓度有关 -2 4 cro 例题：某溶液中含cl和 ，它

19、们 的浓度分别是 0.10mol.l-1和0.0010mol.l-1， 通过计算证明，逐滴加入agno3试剂，哪 一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时， 第一种离子是否被沉淀完全(忽略由于加入 agno3所引起的体积变化)。 - + cl 1 )(agc - + 2 4 cro 2 )(agc先析出agcl 19 lmol108 . 1 - =- + cl 1 )(agc 15 lmol103 . 3 - = - + 2 4 cro 2 )(agc 解：析出agcl(s)所需的最低ag+浓度 - + cl 1 )(agc 10. 0 108 . 1 10- = )cl( (agcl) sp -

20、= c k - + 2 4 cro 2 )(agc 0010. 0 101 . 1 12- = )(cro )cro(ag 2 4 42sp - = c k ,croag 42 开始析出时当 16 lmol105 . 5 - = 5 100 . 1 - 1 lmol - )cl( - c )cl( - c 5 10 103 . 3 108 . 1 - - = )(ag (agcl) 2 sp + = c k 例例: 使使 0.01 mol zns 溶于溶于 1dm3 盐酸中，求所需盐酸的盐酸中，求所需盐酸的 最低浓度。最低浓度。 已知已知 ksp ( zns ) = 2.51022，h2s 的

21、的k 11.1107， k 21.31013 解：解：当当 0.01mol 的的 zns 全部溶解于全部溶解于 1dm3 盐酸时，盐酸时，生生 成的成的 zn2+ 0.01 moldm3，与与 zn2+ 相平衡的相平衡的 s2 可由可由 沉淀溶解平衡求出。沉淀溶解平衡求出。 zns zn2+ s2 22 zns +- = sp k 当当 0.01mol 的的 zns 全部溶解时，产生的全部溶解时，产生的 s2 将与盐酸将与盐酸 中的中的 h+ 结合成结合成 h2s ，且假设且假设 s2 全部生成全部生成 h2s ，则溶液则溶液 中中 h2s0.01 moldm3 根据根据 h2s 的电离平衡，

22、由的电离平衡，由 s2 和和 h2s 可以求出与可以求出与 之平衡的之平衡的 h+ ， 22 12 2 h s h s k k +- = h2s 2 h+ s2 22 220 2 2.5 10 s 2.5 10 zn 0.010 - - + = sp k 故故 122 2 h s h s k k + - = 713 20 1.1 101.3 100.010 2.5 10 0.076 - - = = 这个浓度是平衡时溶液中的这个浓度是平衡时溶液中的 h+，原来的盐酸中的原来的盐酸中的 h+ 与与 0.01mol 的的 s2 结合生成结合生成 h2s 时消耗掉时消耗掉 0.02 mol 。故故 所

23、需的盐酸的起始浓度为所需的盐酸的起始浓度为 0.096 moldm3。 上述计算可以通过总的反应方程式进行上述计算可以通过总的反应方程式进行 反应开始时浓度反应开始时浓度 h+0 0 0 平衡时相对浓度平衡时相对浓度 h+00.02 0.01 0.01 222 22 222 h sznh szns h h s k +- +- = 22 22 2 zns h s h s +- +- = zns 2 h+ h2s zn2+ 即即 2 2 2 2 0 h szn 1.75 10 (h 0.02) + - + = - 所以所以 2 2 0 2 h szn0.01 0.01 h 0.020.076 1.

24、75 10k + + - -= 故有故有 h+0 0.096 moldm3 22 713 12 2 2.5 10 1.1 101.3 10 1.75 10 k k - - - = = sp k 二二. 沉淀的转化沉淀的转化 9 5 109 . 4 101 . 7 - - = 4 104 . 1= (aq)so(s)acoc (aq)co(s)caso 2 43 2 34 - + )(ca)(co )(ca)(so 22 3 22 4 +- +- = cc cc k )(caco )(caso 3sp 4sp k k = 沉淀的转化沉淀的转化:把一种沉淀转把一种沉淀转 化为另一种沉淀的过程。化为另一种沉淀的过程。 条件条件:生成沉淀的溶解度小生成沉淀的溶解度小 于反应沉淀的溶解度。于反应沉淀的溶解度。 7 101 . 7 - =x x)lmol/( 1- 平衡浓度 010. 0 )cona( 320 c 1 lmol010.0 - 17 lmol)010. 0101 . 7( - += 例题：在1lna2co3溶液中使0.010mol的 caso4全部转化为caco3,求na2co3的最初 浓度为多少? 解： (aq)so(s)caco (aq)co(s)caso 2 43 2 34 - + 4 104 . 1 010 . 0 = = k x 结论： 沉淀类型不同，计算反应的