第八章难溶强电解质的沉淀溶解平衡

1、无无机机化化学学 12022-3-2 第八章第八章 (p202)(p202) 难溶难溶强强电解质的电解质的沉淀沉淀 溶解平衡溶解平衡第一节第一节 溶度积和溶解度溶度积和溶解度第二节第二节 沉淀沉淀- -溶解平衡的移动溶解平衡的移动第三节第三节 沉淀反应的某些应用沉淀反应的某些应用无无机机化化学学 22022-3-2学习要求：学习要求：1. 1.掌握溶度积的掌握溶度积的基本概念基本概念以及溶度以及溶度积和溶解度之间的积和溶解度之间的换算换算。2.2.应用溶度积常数进行应用溶度积常数进行计算计算并并判断判断沉淀的生成和溶解。沉淀的生成和溶解。3.3.理解沉淀的生成和溶解与理解沉淀的生成和溶解与同离

2、子同离子效应、效应、pHpH值值等的关系。等的关系。无无机机化化学学 32022-3-2第一节第一节 溶度积和溶解度溶度积和溶解度 溶度积溶度积 溶度积和溶解度溶度积和溶解度的关系的关系 溶度积规则溶度积规则无无机机化化学学 42022-3-2一、溶度积一、溶度积 (p202)(p202)难溶电解质难溶电解质： 指指常温下常温下溶解度小于溶解度小于0.01g/100gH0.01g/100gH2 2O O的电解的电解质。如质。如AgClAgCl、BaSOBaSO4 4、Fe(OH)Fe(OH)3 3等。等。 难溶难溶强强电解质电解质 溶解极溶解极少少的那部分却的那部分却是是完全电离完全电离的物质

3、的物质。沉淀沉淀溶解平衡溶解平衡 指溶解速率和沉淀速率相等时的平衡状指溶解速率和沉淀速率相等时的平衡状态态( (饱和溶液饱和溶液).).（简称（简称“沉淀平衡沉淀平衡”）。）。如如BaSOBaSO4 4(s)(s)BaBa2+2+(aq) + (aq) + SOSO4 42 2- -(aq)(aq)溶解溶解沉淀沉淀 反应达平衡时：反应达平衡时：无无机机化化学学 52022-3-2达平衡时：达平衡时： K Kapap0 0= a(Ba= a(Ba2+2+)(SO)(SO4 42-2-) ) 224()()speqeqKcBacSO 得得：叫叫溶度积溶度积( (常数）常数） 又如又如: : CaC

4、a3 3(PO(PO4 4) )2 2 (s)(s) 3 3CaCa2+2+ + + 2 2POPO4 43-3-即：即：一定温度下一定温度下, ,难溶电解质的难溶电解质的饱和饱和溶液中溶液中, ,各离子浓度幂的乘积各离子浓度幂的乘积简称简称溶度积溶度积.(p203).(p203) 2322943()()2.0 10speqeqKc Cac PO 无无机机化化学学 62022-3-2不同类型难溶盐的溶度积表达式不同类型难溶盐的溶度积表达式：33speqeq333333Peqeq4S4Kc (Fe3. A BAB : Fe(OH) ,Ag PO , )c (OH )Kc (Ag; ) c (PO

5、) 或或如如：3eqc ()(1.Ag)ClBaCOspeqAgcClAB K K型型：如如，等等, , mnn+m-mnA B+ AB任任一一反反应应式式：mnn+m- eqmnAeBq=c()Kspc()AB通通式式：2222224224K(Mg )(OH )K(Ag )(2. ABA B: Mg OHAg CrO) ; speqeqspeqeqccccCrO 或或型型如如（） ，等等， 注意：注意：KspKsp的大小的大小只只与盐和温度有关与盐和温度有关， 与溶液浓度无关。与溶液浓度无关。无无机机化化学学 72022-3-2二、二、溶度积和溶解度的关系溶度积和溶解度的关系(p(p2032

6、03) )溶度积和溶解度的溶度积和溶解度的异同点：异同点： 溶度积溶度积(Ksp(Ksp) )是指难溶电解是指难溶电解质在一定温度下饱和溶液中质在一定温度下饱和溶液中各离子浓各离子浓度幂的乘积度幂的乘积。 溶解度溶解度(S)(S)是指一定温度时是指一定温度时某某物质饱和溶液的浓度物质饱和溶液的浓度。 相同点：都能代表难溶电解质相同点：都能代表难溶电解质的溶解能力。的溶解能力。无无机机化化学学 82022-3-2溶解度溶解度与与溶度积溶度积换算换算时注意时注意: : 1. 1. 把溶解度把溶解度 x xg g/100gH/100gH2 2O O 换算成换算成 S S mol/L mol/L时时,

7、 ,由于难溶物溶解度很小由于难溶物溶解度很小, , 即溶液很稀，可即溶液很稀，可把把饱和溶液的饱和溶液的密度看成密度看成1g/ml (1g/ml (纯水密度纯水密度) ) 即即 x xg g/100gH/100gH2 2O O x xg g/100ml/100ml溶液溶液 ygyg/1L /1L mol/Lmol/L 2.2.电解质电解质A AmmB Bn n的溶解度若为的溶解度若为S S(mol/L) (mol/L) ，则则 溶液中溶液中AAn+n+= = mmS S，BBm-m-= n nS S 溶解度溶解度: : 溶质溶质g/100gHg/100gH2 2O O 用用mol/Lmol/L

8、表示表示. .mnnm,A BSPmnA B K 溶溶度度积积无无机机化化学学 92022-3-2KspKsp与与S S的定量关系的定量关系: : (p (p204-205204-205) ) ABAB型型： BaSOBaSO4 4 Ba Ba2+2+ SO+ SO4 42-2-溶解度为溶解度为s s mol molL L1 1 S SS SKspKsp= c= ceqeq(Ba(Ba2+2+)c )ceqeq(SO(SO4 42 2- -) = ) = S S S S = = S S2 22 ; spSPKSSK ABAB2 2 、A A2 2B B型型：Mg(OH)Mg(OH)2 2，Ag

9、Ag2 2SOSO4 4 AgAg2 2CrOCrO4 4 2 2AgAg+ + CrO+ CrO4 42 2- -KspKsp=c=ceqeq(Ag(Ag+ +) )2 2c ceqeq(CrO(CrO4 42 2- -)= ()= (2 2S) S)2 2 S = S =4S4S3 3 334 ; 4 SPSPKSSK 2S S2S S无无机机化化学学 102022-3-2 ABAB3 3 、A A3 3B B型型: : Fe(OH)Fe(OH)3 3，AgAg3 3POPO4 4 AgAg3 3POPO4 4 3 3Ag+ + POAg+ + PO4 43-3-4427 ; 2 7 sp

10、spKSSK 55108 ; 108SPSPKSSK KspKsp=c=ceqeq(Ag(Ag+ +) )3 3c ceqeq( (POPO4 43 3- -)=()=(3 3S) S)3 3S = S = 27 S27 S4 4 A A2 2B B3 3 、A A3 3B B2 2型型: : FeFe2 2S S3 3，CaCa3 3(PO(PO4 4) )2 2 , , CaCa3 3(PO(PO4 4) )2 2 3 3CaCa2 2+ + + 2 2POPO4 43 3- -KspKsp=c=ceqeq(Ca(Ca2 2+ +) )3 3c ceqeq(PO(PO4 43 3- -)

11、)2 2=(=(3 3S) S)3 3 2 2S S2 2 = = 108S108S5 5无无机机化化学学 112022-3-2KspKsp与与 S S 换算条件：换算条件： 适用于适用于s s小小, ,离子浓度小、可用离子浓度小、可用c c代替代替计算的计算的难溶盐。难溶盐。不适合于溶水后水解显著的难溶盐。不适合于溶水后水解显著的难溶盐。适用于溶解后一步完全电离的难溶盐。适用于溶解后一步完全电离的难溶盐。注：注：同一类型的难溶盐，同一类型的难溶盐，KspKsp越小其溶解度越小其溶解度S S越小。越小。不同类型的盐，不同类型的盐，KspKsp越小其溶解度越小其溶解度S S不一定越小。不一定越小

12、。无无机机化化学学 122022-3-2 CaCO CaCO3 3 Mg(OH) Mg(OH)2 2 Ksp Ksp 2.82.81010-9-9 1.81.81010-11-11 S S 5.35.31010-5 -5 1.71.71010-4-4 不同类型盐的不同类型盐的K KSPSP与与 S S 比较比较 : : 不同类型的难溶电解质不同类型的难溶电解质, , 不能用不能用KspKsp直直接比较溶解度的大小，需通过计算来比较。接比较溶解度的大小，需通过计算来比较。 AgCl Ag AgCl Ag2 2CrOCrO4 4 Ksp Ksp 1.8 1.81010-10-10 1.11.110

13、10-12-12 S 1.3 S 1.31010-5-5 6.56.51010-5-5无无机机化化学学 132022-3-232424SP-2 Ag CrO10Ag CrOK. 2 2例例8 8的的S S= =2 2. .1 1/ /1 10 00 0g gH H O O, ,求求的的-123243,CrOS 1.0100gH O100ml0g ml2.1 10 g/2.1 10 g/ Ag - -1 1- - -解解：先先将将溶溶解解度度单单位位换换算算为为: :m mo ol l L L的的 小小，其其饱饱和和溶溶液液密密度度可可认认为为是是：, ,溶溶液液即即35112.1 106.5

14、10100/1000( ) 332gSmol LLg mol 244CrO2AgCrO 2s s 2Ag 据据沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡：平平衡衡浓浓度度：234523212()()(2 )41.1 1046.5 10 )eqSPcAgcCrOssKs eq (p205无无机机化化学学 142022-3-2用来判断难溶盐是否生成沉淀或溶解：用来判断难溶盐是否生成沉淀或溶解：三、溶度积规则三、溶度积规则 在任意状态时在任意状态时, ,AmBn(s) mAn+nBm- 浓度商浓度商: : J=c(An+)m c(Bm- )n(1) (1) J J Ksp Ksp 过饱和溶液过饱和溶液, , 有新沉淀

15、析出。有新沉淀析出。J J：任意情况下任意情况下, ,各离子浓度幂的乘积各离子浓度幂的乘积. .KspKsp越小的越小的盐盐越易沉淀，越易沉淀，KspKsp越大的越大的盐盐越易溶解。越易溶解。无无机机化化学学 152022-3-2 第第二节二节 沉淀沉淀- -溶解平衡的移动溶解平衡的移动一、沉淀的生成一、沉淀的生成二、二、沉淀的溶解沉淀的溶解三、同离子效应与盐效应三、同离子效应与盐效应(p(p207207) )沉淀生成沉淀生成分步沉淀分步沉淀沉淀转化沉淀转化无无机机化化学学 162022-3-2一、沉淀的生成一、沉淀的生成 (p(p207207) )22115SPMg(OH)bH OK1.8

16、10; K1.74 10 3 3，N NH H已已知知：( (一一) ) 沉淀生成的沉淀生成的条件：条件： J KspJ Ksp 【例例8-38-3】 J=c(BaJ=c(Ba2+2+)c(CrO)c(CrO4 42-2-) Ksp) Ksp 有沉淀有沉淀. .【例例8-48-4】 J=c(PbJ=c(Pb2+2+)c(I)c(I- -) ) 2 2 Ksp K1.8 10 ; J 有有沉沉淀淀生生成成。无无机机化化学学 182022-3-2( (二二) ) 分分步步沉淀沉淀 分步沉淀分步沉淀 加入一种沉淀剂，使溶液中的多种离加入一种沉淀剂，使溶液中的多种离子先后沉淀析出的现象。子先后沉淀析出

17、的现象。原理：首先达到原理：首先达到 J KspJ Ksp 的离子先沉淀的离子先沉淀, , 或同类型或同类型, ,则需要沉淀剂则需要沉淀剂较少较少者先析出。者先析出。10SP117SP2 1 K(Ag ) (Cl )1.8 10 K(Ag ) (I )8.3 10cccc 解解：）【例例8-68-6】在同含在同含0.01mol/L0.01mol/L ClCl- -和和I I- -的溶液中的溶液中, ,加入加入AgNOAgNO3 3溶液溶液, , 请问哪种沉淀先析出？请问哪种沉淀先析出？ MM2 2- -时时MM1 1- -是否是否完全？完全？108117152 c (Ag )1.8 10/1.

18、8 10 () c (Ag )8.3 100.0/1.8 10()10I.01AAgCgl 先先后后无无机机化化学学 192022-3-2 2)2) 当当ClCl- -开始开始时时, c(, c(AgAg+ +)=1.8)=1.81010-8-8, ,求这时的求这时的c( c(I I- -) )=？据据: : KspKsp= c= ceqeq(Ag(Ag+ +)c )ceqeq( (I I- -)=)=1.81.81010-8-8c ceqeq( (I I- -)=8.3)=8.31010- -1717则：则： c ceqeq( ( I I- -)= 8.3)= 8.31010-17-17/1

19、.8/1.81010-8-8= = 4.64.61010-9-9 当当 ClCl- -开始开始时时, , I I- -离子浓度离子浓度 101, 1, 转化可进行转化可进行, , K K10106 6, , 转化完全。转化完全。K K 1, 1,转化较转化较不容易不容易实现实现。但可采取。但可采取多次多次转化法转化法。22441. PbCrO S PbS(s) + CrOSPSPKK 的的转转化化为为的的： 例例：) )大大小小（s s2243342. BaSO CO PbCO (s) + SOSPSPKK 的的转转化化为为的的： 例例：（s)s)小小大大无无机机化化学学 212022-3-2

20、二二、沉淀的溶解、沉淀的溶解spJK 溶溶解解条条件件： 使使 。生成弱酸生成弱酸: CaCO: CaCO3 3、 FeSFeS、CaCCaC2 2OO4 4等等 + + H H+ + (p99)(p99)生成弱碱生成弱碱: Mg(OH): Mg(OH)2 2 , , Mn(OH) Mn(OH)2 2 + + NHNH4 4- - 盐盐 (p101)(p101)加氧化性酸加氧化性酸: CuS, PbS +: CuS, PbS +HNOHNO3 3 (p(p101101) )生成水生成水: Mg(OH): Mg(OH)2 2 , Cu(OH) , Cu(OH)2 2 , , Fe(OH)Fe(O

21、H)3 3 + + H H+ + (p100)(p100)3CuS+2NO3CuS+2NO3 3- -+8H+8H+ +=3S+2NO+4H=3S+2NO+4H2 2O+3CuO+3Cu2+2+加配合剂加配合剂: AgCl, Cu(OH): AgCl, Cu(OH)2 2+ +氨水氨水; ; AgI+AgI+CNCN- - (p(p102102) )氧化氧化剂剂+ +配配合剂合剂: HgS+: HgS+HNOHNO3 3+ +HClHClS S, , HgHgClCl4 4 2-2- (p(p102102) )生成难溶盐生成难溶盐: PbSO: PbSO4 4+Ac+Ac- - Pb(Ac)

22、Pb(Ac)2 2 (p101)(p101)无无机机化化学学 222022-3-2三、同离子效应三、同离子效应和盐效应和盐效应 【在难溶电解质溶液中在难溶电解质溶液中, ,加入与难溶电解质加入与难溶电解质含有相同离子含有相同离子的的强强电解质电解质, ,使难溶电解质使难溶电解质溶解溶解度降低度降低的现象称同离子效应。的现象称同离子效应。】 【例例8-78-7】自习自习( (一一) )同离子效应同离子效应 ( (二二) )盐效应盐效应 【在难溶电解质溶液中在难溶电解质溶液中, ,加入与难溶电解加入与难溶电解质质不相同离子不相同离子的的强强电解质，使难溶电解质电解质，使难溶电解质溶解度略有增大溶解

23、度略有增大的现象称的现象称盐盐效应。效应。】无无机机化化学学 232022-3-2 ,spJK 加加NaClNaCl： 加入加入KIKI： 加入加入KNOKNO3 3 ： AgClAgCl溶解度减小溶解度减小; ; ( (同离子效应同离子效应) )AgClAgCl转变为转变为AgIAgI；( (沉淀转化沉淀转化) )AgClAgCl溶解度增大。溶解度增大。( (盐效应盐效应) ) ,spJK 加入同离子，加入同离子，平衡左移平衡左移,溶解度减小。溶解度减小。 加入不同离子加入不同离子,I ,I 增大增大, ,活度活度小小, ,溶解。溶解。AgCl Ag Cl 例例：无无机机化化学学 24202

24、2-3-2第三节、沉淀反应的某些应用第三节、沉淀反应的某些应用 在在稀的稀的热溶液中热溶液中缓慢缓慢进行，生成的沉进行，生成的沉淀须经淀须经沉淀老化沉淀老化（使小晶体溶解，大晶体（使小晶体溶解，大晶体长大），所得颗粒粗大且纯净。长大），所得颗粒粗大且纯净。 沉淀经过滤、洗涤、干燥、杂质检查、沉淀经过滤、洗涤、干燥、杂质检查、测含量。符合药典标准方可测含量。符合药典标准方可药用药用 ( (作作X X光光造影剂，诊断胃肠道疾病造影剂，诊断胃肠道疾病) ) 。42242ClNaNaCBaBaSOlSO 一、在药物生产上的应用一、在药物生产上的应用（一）（一）硫酸钡的制备硫酸钡的制备：无无机机化化学学

25、 252022-3-2（二）（二）氢氧化铝的制备氢氧化铝的制备：232424 3224 323224233()3()32 ()333AlOHSOAl SOHOAl SONaCOHOAlSOOCOHNa 在在较浓较浓的热溶液中的热溶液中快速快速沉淀，沉淀不沉淀，沉淀不必老化，立即过滤。必老化，立即过滤。 沉淀经洗涤、干燥、杂质检查、含量沉淀经洗涤、干燥、杂质检查、含量测定，符合药典标准方可测定，符合药典标准方可药用药用( (抗酸药，治抗酸药，治胃酸过多，胃溃疡、十二指肠溃疡等胃酸过多，胃溃疡、十二指肠溃疡等) )。无无机机化化学学 262022-3-2产品质量鉴定：产品质量鉴定：杂质检查杂质检查

26、、含量测定。、含量测定。例：例：重金属离子重金属离子的的检查：在弱酸性溶液中检查：在弱酸性溶液中(pH(pH3)3) 与与H H2 2S S试液作用生成试液作用生成棕色或暗棕色棕色或暗棕色的硫化物沉淀的硫化物沉淀。如含。如含PbPb 、 AgAg、 CuCu* *、 ZnZn* *、 CoCo* *、NiNi* *、 HgHg 、AsAs* * 、 SbSb 、 BiBi 、 SnSn* *等盐类。等盐类。 杂质检查杂质检查即即利用沉淀反应检查药物中杂质利用沉淀反应检查药物中杂质, ,这是药品中重要的一个检查项目这是药品中重要的一个检查项目 ： 常以常以PbPb为代表作检查！为代表作检查！*

27、*必需微量元素必需微量元素, , 有害元素有害元素二、在药物质量控制上的应用二、在药物质量控制上的应用无无机机化化学学 272022-3-2含量测定：例如含量测定：例如注射注射用水含用水含ClCl- -的测定的测定 50ml水样水样 +稀稀HNO3(2mol/L,5滴滴) + AgNO3(0.1mol/L,1ml) 放半分钟无放半分钟无为合为合格。求格。求Cl- 的的允许限度允许限度是多少是多少 ？原理：原理： Cl- + Ag+ = AgCl ，已知已知Ksp =ceq(Ag+ )ceq(Cl- )= 1.7710-10ceq(Ag+)=0.11/(50+1)=2.010-3若若无沉淀，则应

28、无沉淀，则应 Jceq(Ag+)ceq(Clceq(Ag+)ceq(Cl) ) Ksp108eq31.77 10c (9 10/()2.0 10SPeqKClmol LcAg ) )9 91010-8-8即即注射注射用水含用水含ClCl- -的最高限度。的最高限度。无无机机化化学学 282022-3-2三、沉淀的分离三、沉淀的分离 利用金属氢氧化物、金属硫利用金属氢氧化物、金属硫化物的难溶性、化物的难溶性、K KSPSP相差大，可相差大，可通过沉淀反应来通过沉淀反应来分离分离某些离子。某些离子。关键是通过控制不同关键是通过控制不同pHpH使沉淀使沉淀分离分离 。无无机机化化学学 292022-

29、3-2323-53223331,()eq2214, ()CrCdCd c ()()6.3 10, ? Cr 1.0 10 ()()2.51 10 SP Cr OHeqSP Cd OHeqeqKCrcOHKcCdcOH 解解：分分离离和和，使使，而而不不完完全全: :据据：14 ? ? 2.51 10 323114,(),()(6.3 10, 2.51 10)SP Cr OHSP Cd OHKK 331993356.3 10()4.0 10 ;14lg4.0 10()1.0 105.60SPeqCreqpKcOHcCrH 2146622.51 10()1.6 10 ;14 lg1.6 10()0

30、.018.20SPeqCdeqpHKc OHc Cd 【例例8-8 8-8 】含含0.010.01mol/L mol/L 的的CrCr3+3+和和 CdCd2+2+, ,只要只要CrCr3+3+而而 CdCd2+2+不不 ,pH,pH值应控制在什么范围？值应控制在什么范围？pHpH控制在控制在5.68.25.68.2之间即可分离两离子。之间即可分离两离子。无无机机化化学学 302022-3-23eq2eqeq320.2 10cFe) 0.1 , 200.2 100.2 10 c ()0.1 ; c ()0.1 ,2020MgNHH O 解解：混混合合后后各各离离子子浓浓度度为为： ( ( 32

31、3811,(),()(4.0 10, 1.8 10)SP Fe OHSP Mg OHKK 385311334.0 10)1.6()1.0 1010eqSPKFFeecOH e eq q时时： 淀淀完完全全c c沉沉( (21125eeqqc (Mg )0.101.8 10 c ()1.3 10SPKMgOH 开开始始沉沉淀淀时时： 【例例8-9 8-9 】各为各为10ml10ml均含均含0.200.20mol/L mol/L 的的FeFe3+3+和和 MgMg2+2+混合液中混合液中, ,加入加入10ml 10ml 0.200.20mol/L mol/L 的氨水，欲使的氨水，欲使FeFe3+3+和和 M