普通化学 第五章 沉淀溶解平衡

1、3/22/202213/22/202221. 沉淀的生成：沉淀的生成：l溶液中的溶液中的离子离子什么条件下能产生沉淀？什么条件下能产生沉淀？l使离子沉淀完全可以采取那些措施？使离子沉淀完全可以采取那些措施？l如果溶液中存在多种离子，谁先沉淀？怎如果溶液中存在多种离子，谁先沉淀？怎 样才能使它们分别沉淀出来？样才能使它们分别沉淀出来？本章要解决的问题本章要解决的问题3/22/202233. 沉淀是否可以发生转化？在什么条件下沉淀是否可以发生转化？在什么条件下沉淀可以转化？转化的完全程度由什么因沉淀可以转化？转化的完全程度由什么因素决定？素决定？2. 沉淀在什么条件下能溶解？沉淀在什么条件下能溶解

2、？ 沉淀溶解的方法有哪几种？沉淀溶解的方法有哪几种？3/22/202245.1.1 溶度积常数溶度积常数 (solubility product)BaSO4 (s) Ba2+ (aq) + SO42-(aq)溶解溶解沉淀沉淀此反应为一多相平衡体系，平衡时：此反应为一多相平衡体系，平衡时：K= c(Ba2+)/c c(SO42- )/c = Ksp5.1 溶度积原理溶度积原理平衡状态即为该温度下此物质的饱和溶液。平衡状态即为该温度下此物质的饱和溶液。溶度积溶度积3/22/20225AnBm(s) nAm+ (aq) +mBn- (aq) Ksp (AnBm) = c(A)/c n c(B)/c

3、m难溶电解质的溶度积与哪些因素有关？难溶电解质的溶度积与哪些因素有关？是否可以通过热力学函数计算出来？是否可以通过热力学函数计算出来？3/22/202265.1.2 溶度积和溶解度换算溶度积和溶解度换算 l溶解度；溶解度；l溶解度的影响因素；溶解度的影响因素；l不同类型难溶物溶解度的计算；不同类型难溶物溶解度的计算；3/22/20227则由 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) c(Ag+) = c(Cl-)= 1.2410-5 mol/LKsp (AgCl) = c(Ag+)/c c(Cl-) /c = 1.5610-10Example 5.1：AgCl的溶解度为的溶解度为1.

4、7910-3g/L, 求其溶度积求其溶度积常数。常数。M(AgCl) = 143.4g/mol.-351.79 10/s(AgCl) 1.24 10/143.3 /g Lmol Lg mol3/22/20228Exmple 5.2 已知已知Ag2CrO4在在25时的时的 Ksp = 9.010-12, 求其溶解度。求其溶解度。解：设解：设Ag2CrO4的溶解度为的溶解度为x, 则由则由Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)ceq 2x xKsp (Ag2CrO4 ) = c(Ag+)/c 2c(CrO42-) /c = 4(x/ c)3 = 9.010-12 解得解得

5、 x = 1.310-4 mol/L所以所以Ag2CrO4在在 25时的溶解度为时的溶解度为1.310-4 mol/L。3/22/20229Ksp (Ag2CrO4 ) (2) NH3+H2O=NH4+ + OH- 45100 . 3108 . 1005. 0c/ )OH( c所以有Mg(OH)2沉淀生成。sp102422K104.5100 . 3005. 0c/ )OH( cc/ )Mg( cQ）（,500K/ )c/c ( ,L/005mol. 0)NH( c ,L/005mol. 0)Mg( cb323/22/202214 练练 习习 30 mL 0.02 mol/L的的BaCl2溶液与

6、溶液与 30 mL 0.2 mol/L Na2SO4溶液混合，是否会产生溶液混合，是否会产生BaSO4沉沉淀？反应后溶液中淀？反应后溶液中 Ba2+ 浓度是多少？浓度是多少？1.0810-10定性沉淀完全，定性沉淀完全，c 10-5 mol/L; 定量沉淀完全，定量沉淀完全，c 3.543/22/202219向含有浓度相同的向含有浓度相同的I-，Cl-混合液中加入混合液中加入AgNO3，那种沉，那种沉淀先生成淀先生成?向含有向含有CrO42-和和Cl-的混合液中加入的混合液中加入AgNO3?哪种沉淀先哪种沉淀先生成生成?先生成黄色的先生成黄色的AgI沉淀，后生成白色的沉淀，后生成白色的AgCl

7、沉淀；沉淀；先生成白色的先生成白色的AgCl沉淀，后生成砖红色的沉淀，后生成砖红色的Ag2CrO4沉淀。沉淀。思考？?3/22/202220把混合液中离子被先后沉淀的现象称为分步沉淀。把混合液中离子被先后沉淀的现象称为分步沉淀。 反应商首先达到溶度积反应商首先达到溶度积 Q Ksp的的离子先沉淀。离子先沉淀。即：需沉淀剂量少的先沉淀。即：需沉淀剂量少的先沉淀。5.3 分步沉淀分步沉淀(Selective Precipitation) 3/22/202221Example 5.6：计算说明向：计算说明向I-，Cl-离子浓度均离子浓度均0.1molL-1混混合液中滴加合液中滴加AgNO3，那种离子

8、先被沉淀？，那种离子先被沉淀？.106.11.0106.1c/)(105.81.0105.8c/)(c/)(c/)(9101617先沉淀解：AgIAgcAgcKXcAgcAgClAgIsp同类型的同类型的沉淀，离沉淀，离子浓度相子浓度相近时，近时，K Kspsp小的小的先沉淀先沉淀,106 . 1)(,105 . 8)(1017AgClKAgIKspsp3/22/202222 向含有向含有Cl- 和和CrO42-各为各为0.1 mol/L的混合溶液中滴的混合溶液中滴加加AgNO3, 请问哪种沉淀先生成？请问哪种沉淀先生成？10()1.6 10spKAgClKsp(Ag2CrO4) = 1.11

9、0-1261224sp103 . 31 . 0101 . 1c/ )CrO( cKc/ )Ag( c42CrOAg9)Ag( c106 . 1c/ )Ag( c所以AgCl先沉淀。3/22/2022232.分步沉淀的应用分步沉淀的应用离子的分离离子的分离 将混合液中离子完全分离的条件：将混合液中离子完全分离的条件： 离子沉淀完全（离子沉淀完全（10-5), 并且另一些离子没有产生沉淀。并且另一些离子没有产生沉淀。3/22/2022241,spZnSMnSKZnS解：（）两种沉淀，类型相同离子浓度相同小的先沉淀先沉淀。3/22/202225225218222232231222233182(ZnS

10、)(2)Zn(Zn)10(S)/1.2 10(Zn)/H S2H O2H OS(H O )/ (S)/(H S)/9.23 100.1(H O )/8.8 101.2 10pH2.062.06spaaKcccccccccKKccccZnpH沉淀完全沉淀完全的2211 521 42 2531 4()0 .11 .41 0() /1 .41 00 .19 .2 31 00 .1() /8 .11 01 .41 04 .0 92 .0 64 .0 9M nc M nm o lLc Scc HOcp Hp H不 沉 淀3/22/202226练习练习 在保持在保持c(H+)0.30 molL -1的溶液

11、中不断通入的溶液中不断通入H2S(g)以使以使H2S保持饱和保持饱和c(H2S)0.10 molL -1，下列离子，下列离子(浓度浓度均为均为0.01 molL-1)哪些可被沉淀完全哪些可被沉淀完全?哪些不被沉淀哪些不被沉淀? Pb2+、Hg2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Ni2+ 3/22/202227212122221- 2100 . 130. 010. 0102 . 9/ )H(S)/H(/ )S( ccccKKccaa解解：3/22/202228Ag2CrO4(NH4)2SAg2CrO4 + S2- = Ag2S + CrO42-Ag2S3/22/202229 由一种沉淀

12、转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。 5.4 沉淀的转化沉淀的转化3/22/202230 Ag2CrO4+S2- = Ag2S +CrO42-1224374929 105.6 101.6 10spspKAg CrOKKAg SK非常大，沉淀转化非常完全。总趋势总趋势:转化成溶解度更小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀; ;溶解度小的转化成溶解度大的很难溶解度小的转化成溶解度大的很难; ;调节试剂浓度来实现转化。调节试剂浓度来实现转化。3/22/202231 分析能否实现下列沉淀的转化，为使转化完分析能否实现下列沉淀的转化，为使转化完全需要采取什么措施

13、？全需要采取什么措施？1. BaSO4+CO32- = BaCO3+SO42-2. Ag2CrO4+2Cl- = 2AgCl+CrO42-3. AgI+Cl- = AgCl+I-K = 0.04K =3.57107K =4.810-73/22/202232 欲使欲使0.2 mol BaSO4完全转化为完全转化为BaCO3,若每次若每次用用1L饱和饱和Na2CO3溶液溶液(1.6 mol/L)，需处理几次？，需处理几次？解：设一次转化，x molBaSO4 + CO32- = BaCO3 + SO42-初始 1.6 0 mol/L平衡 1.6-x x mol/LxxBaCOKBaSOKKspsp

14、6 . 1/ )(34x = 0.059mmol/L,所以需用饱和NaCO3,处理0.2/0.059 4次。3/22/2022335.5 沉淀反应在分析化学中的应用离子鉴定离子鉴定离子分离离子分离重量分析重量分析滴定分析滴定分析3/22/202234牙釉主要成分是Ca5(PO4)3OH，龋齿主要是由口腔中酸性物质与其反应形成的，反应如下：Ca5(PO4)3OH(s)+4H+(aq) 5Ca2+(aq) + 3HPO42-(aq)+H2O(l) 若存在F-, 则Ca5(PO4)3OH会转化为Ca5(PO4)3F，从而防止龋齿的形成，牙齿得到保护。试分析为什么Ca5(PO4)3F比Ca5(PO4)

15、3OH有更强的耐酸腐蚀性？3/22/202235方解石(calcite)和文石(aragonite)是碳酸钙两种不同的晶体类型。珊瑚是方解石，而珍珠是文石。已知25时，Ksp 方解石 = 5.010-9,Ksp 文石 =7.010-9,请分析： (1) 哪种晶型在水中的溶解度更大？ (2) 在水中两者是否可以相互转化？ (3) 廉价的珊瑚是用石膏（CaSO42H2O）制作的。设计一简单的实验用于区分真假珊瑚。3/22/202236a. 酸溶法酸溶法： CaCO3(s)=Ca2+CO32-+2H+=CO2+H2OMg(OH)2= Mg2+ + 2OH- +2NH4+=NH3+2H2O沉淀溶解沉淀

16、溶解沉淀溶解沉淀溶解5.5 沉淀的溶解沉淀的溶解1、常见溶解沉淀的方法、常见溶解沉淀的方法：3/22/202237b.配位溶解法配位溶解法:AgCl = Ag+ + Cl-+2NH3=Ag(NH3)2+c.氧化还原溶解法氧化还原溶解法:CuS = Cu2+S2-+HNO3 S+NO+H2O沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解3/22/2022382、一些沉淀的酸溶分析、一些沉淀的酸溶分析3/22/202239例 判 断C u S , M n S 是 否 能 溶 于 盐 酸 中 2222115361023.8)(104.1)(100.6)( SHKKMnSKCuSKaaspsp 23223 61 5

17、62 212C u S2 HOC uHS2 HO6 .01 06 .51 01 09 .2 31 0C u SspaaKKKK 解 ：不 能 溶 于 盐 酸23221 562 212M n S2 HOM nHS2 HO1 .21 01 .31 09 .2 31 0M n SspaaKKKK易 溶 于 盐 酸3/22/202240 Mg(OH)2 + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3 + 2H2OK= Ksp/(Kb)2 = 5.61 10-12/(1. 8 10-5)2 =0.017Mg(OH)2可溶于一定浓度的氯化铵溶液。可溶于一定浓度的氯化铵溶液。Fe(OH)3+3NH4+=Fe3+

18、3NH3+3H2OK= Ksp/(Kb)3=2.64 10-39/(1. 8 10-5)3=4.5 10-15Fe(OH)3不溶于氯化铵溶液。不溶于氯化铵溶液。 试分析试分析Mg(OH)2和和Fe(OH)3能否溶解在一定浓能否溶解在一定浓度的度的NH4Cl溶液中？溶液中？3/22/202241计算在计算在1升升NH4Cl溶液中溶解溶液中溶解0.1mol Mg(OH)2， NH4Cl初初始浓度至少要多大？始浓度至少要多大？22224320 Mg(OH)2NHMg2NH2H O1.73 100.20.10.2spbKKKcxeqxc练习练习122223224 (Mg )/ ()/0.1 0.21.

19、73 100.48 (NH )/ccc NHcKxccx111414()0.48mol L0.1mol L20.68mol L0.68mol Lc NHNH Cl 浓度至少是。122() 5.61 10spKMg OH另一种解法？另一种解法？3/22/202242 HgS不溶于单一的强酸中，却溶于王水中（浓不溶于单一的强酸中，却溶于王水中（浓HNO3和浓和浓HCl）,试综合利用沉淀溶解法解释这种试综合利用沉淀溶解法解释这种现象。现象。3HgS +2HNO3(浓浓) + 12HCl(浓浓) 3S + 3H2HgCl4 +2NO +4H2O 2FeCl3 + HgS + 2HCl S + H2Hg

20、Cl4 + 2FeCl23/22/202243三大强酸：三大强酸： H2SO4: HCl: 配位性，氧化还原性配位性，氧化还原性 HNO3：强氧化性：强氧化性3/22/202244练习练习2 将将0.10 mol ZnS完全溶于完全溶于1.0 L盐酸中，计盐酸中，计算盐酸的最低浓度，算盐酸的最低浓度，Ksp(ZnS)= 2.9310-25, Ka1(H2S)= 1.310-7, Ka2(H2S)= 7.110-15,ZnS Zn2+ + S2-H2S + H2O HS- + H3O+ HS- + H2O S2- + H3O+Ksp(ZnS)Ka1(H2S)Ka2(H2S)3/22/202245

21、解： 解法1(1) 要使要使ZnS完全溶解，完全溶解，溶液中，溶液中，S2-的最高浓度的最高浓度2425221093. 210. 01093. 2/ )(cZncZnSKcScsp(2) ZnS + 2H+ = Zn2+ + H2S平衡时，平衡时， 0.10 0.10 mol/L H2S(aq) = 2H+(aq) +S2-(aq)K = K a1 K a2 =c(H+)/c2 c(S2-)/c/c(H2S)/c 3/22/202246cSccSHcKKcHcaa/ )(2221 = 5.61 平衡时盐酸的浓度为平衡时盐酸的浓度为5.61 mol/L,反应过反应过程中消耗了程中消耗了0.2mo

22、l/L, 所以盐酸的最低浓度为所以盐酸的最低浓度为5.81mol/L.3/22/202247解法解法 2设所需盐酸浓度为设所需盐酸浓度为x mol/LZnS + 2H+ = Zn2+ + H2SZnS Zn2+ + S2-H2S + H2O HS- + H3O+ HS- + H2O S2- + H3O+-初始初始 0.10 x 0 0平衡平衡 0 x-0.20 0.10 0.10解得解得 x = 5.81 mol/L3/22/202248判断题判断题1. 一一 定定 温温 度度 下，下，AgCl 饱饱 和和 水水 溶溶 液液 中，中，c(Ag+)/cc(Cl-) /c的的 乘乘 积积 是是 一一 个个 常数。常数。 Ksp( Ag2Cr