沉淀溶解平衡普化原理学习教案

1、会计学1沉淀溶解平衡普化沉淀溶解平衡普化(p hu)原理原理第一页，共28页。第1页/共27页第二页，共28页。 dissolve AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) deposit 未溶固体未溶固体(gt) v溶溶 v沉沉 溶液中的离子溶液中的离子一、溶度积常数一、溶度积常数(chngsh)（solubility product constant，Ksp）AaBb(s) aAb+(aq) + bBa- -(aq) KspAb+a Ba- -b 在一定在一定(ydng)(ydng)温度下，难溶电解质饱和溶液中，离子浓度的系数次方的积为一常数。温度下，难溶电解质饱和溶液中，离子浓

2、度的系数次方的积为一常数。 +Ag Cl spAgClKaa-第2页/共27页第三页，共28页。NoImage积第3页/共27页第四页，共28页。二、溶度积与溶解度的关系二、溶度积与溶解度的关系(gun x) AaBb(s) a Ab+(aq) bBa- - (aq)()spa babKSab平衡平衡(pnghng) c饱和饱和S aS bSAb+aS Ba- -bSKsp (aS) a (bS)b aabbS (a+b)第4页/共27页第五页，共28页。 AB(s) A(aq)B- -(aq)at equilibrium A BS 4、A3B2型化合物型化合物 a3 b2 ab5 at eq

3、uilibrium Ksp(3S)3 (2S) 2108S5spSK2、AB2(A2B)型化合物型化合物 a1 b2 ab3 at equilibrium Ksp4S33/4spSK3、AB3型化合物型化合物 a1 b3 ab4 at equilibrium Ksp27S 44/27spSK5/108spSKKsp aabbS (a+b)()spa babKSab AaBb(s) a Ab+(aq) bBa (aq)第5页/共27页第六页，共28页。例例1 比较比较(bjio)CaSO4和和BaSO4的溶解度的溶解度453Ca O3S4.93 17. mol dm02 100spSK-4103

4、BaSO51.08 101 mo.0m0l d4 1spSK-24333A12r5g C O1.12/4/4 mol6.510d0m1spSK-例例3在在Cl = 0.1 mol dm- -3中中AgCl的溶解度的溶解度1、同类型电解质，Ksp大则S大；2、不同类型，不能直接比较，以S为准；3、Ksp与溶液(rngy)的浓度无关，S 与溶液(rngy)中的浓度有关。 103AgCl51.78 101 mo.3m0l d3 1spSK-例例2比较比较(bjio)Ag2CrO4和和AgCl的溶解度的溶解度Ksp(AgCl)=Ag+Cl-= x(0.1+x)S(AgCl) = x = Ksp(AgC

5、l) / 0.1 = 1.5610-9 moldm-3AgCl(s) Ag+(aq) + Cl(aq)起始 0 0.1平衡 x 0.1+x0.1同离子效应第6页/共27页第七页，共28页。1、Qi Ksp 溶液未饱和，无沉淀析出；如果溶液中有足量的固体溶液未饱和，无沉淀析出；如果溶液中有足量的固体(gt)存在，存在，沉淀将溶解，直至饱和为止；沉淀将溶解，直至饱和为止；2、Qi Ksp 溶液饱和，达到动态平衡溶液饱和，达到动态平衡3、Qi Ksp 溶液过饱和，有沉淀析出，直至饱和为止。溶液过饱和，有沉淀析出，直至饱和为止。 1、 实验测定：饱和溶液(bo h rn y)离子浓度 Ksp 2、 通

6、过反应的rG计算 rG 2.303RT lg Ksp rG = vi(fG)如 Fe(OH)3 Qi = cFe3+ c3OH 三、溶度积的确定三、溶度积的确定(qudng)(Determine of solubility product):四、溶度积规则（四、溶度积规则（Regulation of solubility product ）: 离子积(反应商)第7页/共27页第八页，共28页。解：解： 溶液溶液(rngy)等体积混合后，各物质的浓度比反应前均减小一半，则等体积混合后，各物质的浓度比反应前均减小一半，则 饱和饱和(boh)CO2水溶液中水溶液中 CO32Ka25.611011 m

7、oldm-3例例根据溶度积判断在下列条件下能否有沉淀生成：根据溶度积判断在下列条件下能否有沉淀生成： 将将10mL 0.020 mol/L CaCl2溶液与等体积同浓度的溶液与等体积同浓度的Na2C2O4溶液混合溶液混合 在在1.0 mol/L CaCl2溶液中通入溶液中通入CO2气体至饱和。气体至饱和。 Ksp(CaC2O4)2.34109 CaC2O4(s) Ca2(aq)C2O42(aq) 起始浓度起始浓度/( modm-3) 0.010 0.010Q(Ca2)( C2O42)0.0100.0101.0104Q Ksp(CaC2O4)2.34109 因此，溶液中有因此，溶液中有CaC2O

8、4沉淀析出。沉淀析出。 CaCO3(s) Ca2(aq)CO32(aq) 起始浓度起始浓度/( moldm-3) 1.0 5.6110- -11Q(Ca2)( CO32)1.05.6110- -115.6110- -11Q Ksp(CaCO3)4.96109 因此，因此，CaCO3沉淀不会析出。沉淀不会析出。第8页/共27页第九页，共28页。 AgNO3溶液溶液(rngy)中中解：解： 在在Ag2CrO4的饱和水溶液中，存在下列的饱和水溶液中，存在下列(xili)平衡平衡 Ag2CrO4(s) 2Ag(aq)CrO42(aq) KspCrO42Ag21.121012例分别例分别(fnbi)计算

9、计算Ag2CrO4在纯水，在纯水，0.10 moldm-3 AgNO3溶液或溶液或0.10 moldm-3Na2CrO4溶液中的溶解度（溶液中的溶解度（S） SAg/2CrO42 6.5105 moldm-3312341012. 14-spK224122103422 CrO 1.12 10CrO 1.12 10 mol dm0.10spspKAgKSAg- Ag2CrO4(s) 2Ag(aq) CrO42(aq) 0.1平衡平衡/( moldm-3) 2S+0.100.10 SAg2CrO4的溶解度也比在纯水中的溶解度也比在纯水中降低近降低近50万倍。万倍。第9页/共27页第十页，共28页。

10、在在Na2CrO4溶液溶液(rngy)中，中， Ag2CrO4(s) 2Ag(aq)CrO42(aq)起始浓度起始浓度/( moldm-3) 0 0.10平衡浓度平衡浓度/( moldm-3) 2S S+0.100.1012631.12 101.7 10 mol dm0.1 40.10 4spKS-Ag2CrO4的溶解度比在纯水中降低的溶解度比在纯水中降低(jingd)近近38倍。倍。 (2S)2 0.1 = Ksp第10页/共27页第十一页，共28页。例例 若往若往10 mL 0.020 mol/L10 mL 0.020 mol/L的的BaCl2BaCl2溶液中加入溶液中加入: (1) 10

11、 mL 0.020 mol/L: (1) 10 mL 0.020 mol/L的的NaSO4NaSO4溶液溶液, (2) 10 mL , (2) 10 mL 0.040 mol/L0.040 mol/L的的NaSO4NaSO4溶液。溶液中的溶液。溶液中的Ba2+Ba2+是否沉淀是否沉淀(chndin)(chndin)完全？完全？2253634SO Ba1.03 10 mol dm1 10 mol dmspSK- 10283241.07 10Ba1 .1 10 mol dm0.010spKSSO-浓度浓度(nngd)/( moldm-3) 0.010 0.010 平衡平衡 S S Q0.0100.

12、0101.010-4 Ksp 有有BaSO4沉淀沉淀(chndin)析出析出解解 BaSO4(s) Ba2+(aq)SO42(aq) Ksp1.71010 平衡平衡 S S+0.0100.010 第11页/共27页第十二页，共28页。盐效应（异离子效应）盐效应（异离子效应） 在难溶电解质的饱和溶液中加入在难溶电解质的饱和溶液中加入(jir)不相同离子的强电解质，将使难不相同离子的强电解质，将使难电解质电解质 的溶解度增大的现象。的溶解度增大的现象。同离子效应：同离子效应： 因加入有相同离子的强电解质而使难溶电解质溶解度降低的效应。因加入有相同离子的强电解质而使难溶电解质溶解度降低的效应。 因分

13、析天平只能称准到因分析天平只能称准到104g，所以在定量分析，所以在定量分析(dnglingfnx)中，只要溶液中，只要溶液中中 剩余的离子浓度剩余的离子浓度1106 moldm-3，就可认为沉淀已经，就可认为沉淀已经“完全完全”了。了。(1) 同离子效应同离子效应(xioyng)对难溶电解质的溶解度的影响远大于盐效应对难溶电解质的溶解度的影响远大于盐效应(xioyng)； 盐效应盐效应(xioyng)： 某种程度地使产物浓度某种程度地使产物浓度，故平衡向右移动，略，故平衡向右移动，略 同离子效应同离子效应(xioyng)：使产物浓度大幅度：使产物浓度大幅度，故平衡向左移动，大幅度，故平衡向左

14、移动，大幅度 (2) 当外加电解质浓度较大，电荷较高及当外加电解质浓度较大，电荷较高及Ksp较大时，须考虑盐效应较大时，须考虑盐效应(xioyng)；当；当溶液中各离子浓度不大或溶液中各离子浓度不大或Ksp较小时，不考虑盐效应较小时，不考虑盐效应(xioyng)。(3) 沉淀剂适当过量（沉淀剂适当过量（2025），使沉淀完全），使沉淀完全(离子离子1106 moldm-3)(4) 选择适当洗涤剂，使损耗减小选择适当洗涤剂，使损耗减小(5) 有些同离子可能与沉淀生成配离子。有些同离子可能与沉淀生成配离子。 如如 AgCl(s) + Cl AgCl2第12页/共27页第十三页，共28页。 制造条件

15、使制造条件使Qi Ksp, 可使沉淀析出可使沉淀析出, 那么那么(n me)相应减小难溶盐饱和相应减小难溶盐饱和溶液中某一离子的浓度溶液中某一离子的浓度, 使使Qi Ksp, 沉淀就会溶解沉淀就会溶解, 减小离子浓度的办法有减小离子浓度的办法有:3、生成配合物、生成配合物 AgCl(s) + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl 总反应常数总反应常数 K K稳稳Ksp2、氧化还原反应、氧化还原反应 3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O1、生成弱电解质、生成弱电解质 (H2O或气体或气体) 沉淀物沉淀物 酸酸 H2O（或或NH3H2O） 气体

16、气体如：如： CaCO3(s)2H3O(aq) Ca2(aq)CO2(g)3H2O(l) Mg(OH)2(s)2H3O(aq) Mg2(aq)4H2O(l)第13页/共27页第十四页，共28页。二、酸溶沉淀二、酸溶沉淀 例如例如MnS和和CuS的的Ksp分别为分别为4.651014和和1.271036，前者可溶于盐酸，前者可溶于盐酸(yn sun)而后者不而后者不溶。因为溶。因为(1) MnS Mn2S2 Ksp4.651014 (2) S2H3O HSH2O 1/ Ka21/(1.11012)(3) HSH3O H2SH2O 1/ Ka11/(9.1108)总总 MnS2H3O Mn2H2S

17、2H2O 5124.65 10 spaaKKK K同理同理 CuS2H3O Cu2H2S2H2O 17121.2710spaaKKKK-第14页/共27页第十五页，共28页。溶解溶解(rngji)0.010 mol MnS所需所需1.0 dm 3 HAc的浓度为的浓度为 cHAc0.0200.0170.037 moldm-32242(0.010) (0.020)=1.4 10 x-22()12()sp MnSHAcaaH SKKKK K解：解： MnS(s)2HAc Mn2 H2S 2Ac x 0.010 0.010 0.020例例9.5 欲溶解欲溶解(rngji)0.010 mol MnS，

18、需要，需要1.0 dm3多大浓度的多大浓度的HAc？ MnS(s) Mn2S2 Ksp(MnS)4.651014 HAc HAc KHAc1.76105 H2S H HS Ka19.1108 HS H S2 Ka21.11012xHAc0.017 moldm-3由由2可得总反应式，因此可得总反应式，因此(ync)有有第15页/共27页第十六页，共28页。把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程(guchng)叫沉淀的转化。叫沉淀的转化。由于第二步沉淀使由于第二步沉淀使Pb2变得非常变得非常(fichng)小，打破了第一个平衡，小，打破了第一个平衡

19、， 例例 PbCrO4 (s，黄黄) S2-(aq) PbCrO4(s) Pb2(aq)CrO42- -(aq) KspPb2CrO42- -1.7710- -14 (NH4) 2S(aq) S2(aq)2NH4(aq) PbS(s，black) KspS2- -Pb29.0410- -29使使Qsp(PbCrO4) Ksp(PbCrO4) ，因而固体因而固体PbCrO4不断溶解，不断溶解，PbS不断生成。不断生成。PbCrO4 (s，黄黄) PbS(s)沉淀的转化沉淀的转化 = - - 所以所以, 的平衡常数的平衡常数 K Ksp(PbCrO4) / Ksp(PbS) = 1.961014

20、PbS(s，黑黑)CrO42- -第16页/共27页第十七页，共28页。 解：解： BaSO4(s)CO32(aq) BaCO3 (s)SO42(aq)平衡平衡(pnghng)浓度浓度/(moldm-3) 1.6x x例例 有有0.2 mmol的的BaSO4沉淀，每次用沉淀，每次用1.0 cm3 饱和饱和NaCO3溶液溶液(浓度为浓度为1.6 moldm-3)处处理理(chl)。若使。若使 BaSO4沉淀全部转化到溶液中，需要反复处理沉淀全部转化到溶液中，需要反复处理(chl)几次？几次？第17页/共27页第十八页，共28页。BaSO4(s) Ba2+SO42(aq)BaSO4(s)CO32(

21、aq) BaCO3 (s)SO42(aq)BaCO3(s) Ba2+CO32(aq)3()sp BaCOK4()sp BaSOK2423SOKCO-)()(34BaCOspBaSOspKK第18页/共27页第十九页，共28页。 x0.064 moldm-3 解：解： BaSO4(s)CO32-(aq) BaCO3 (s)SO42-(aq)平衡平衡(pnghng)浓度浓度/(moldm-3) 1.6x x2423SOKCO-)()(34BaCOspBaSOspKK9101058. 21007. 1-xx6 . 1241例例 有有0.2 mmol的的BaSO4沉淀，每次用沉淀，每次用1.0 cm3

22、 饱和饱和NaCO3溶液溶液(浓度为浓度为1.6 moldm-3)处理。若使处理。若使 BaSO4沉淀全部转化到溶液中，需要沉淀全部转化到溶液中，需要(xyo)反复处理几次？反复处理几次？至少需要至少需要(xyo)的次数为：的次数为： 0.2/0.064 3次次每次溶解的每次溶解的BaSO4(s) 的量为的量为: 0.064 moldm- -31.0 cm3 = 0.064 mmol第19页/共27页第二十页，共28页。9.5 分步沉淀分步沉淀(chndin)（Fractional Precipitation）在一定条件下，使一种离子先沉淀，而其它离子在另一条件下在一定条件下，使一种离子先沉淀

23、，而其它离子在另一条件下沉淀的现象叫作分步沉淀或称选择性沉淀。沉淀的现象叫作分步沉淀或称选择性沉淀。 相反的过程可称为相反的过程可称为(chn wi)分步溶解或选择性溶解。分步溶解或选择性溶解。例例 向向Cl-和和I-浓度均为浓度均为0.010moldm-3的溶液中，逐滴加入的溶液中，逐滴加入AgNO3溶溶液，哪一种离子液，哪一种离子(lz)先沉淀？第一种离子先沉淀？第一种离子(lz)沉淀到什么程度，第沉淀到什么程度，第二种离子二种离子(lz)才开始沉淀？才开始沉淀？Ksp(AgCl)=1.7710-10 Ksp(AgI)=8.5210-17解：解：AgCl和和AgI开始沉淀所需的开始沉淀所需

24、的Ag+ 分别为：分别为：I先沉淀第20页/共27页第二十一页，共28页。当当Cl-刚开始沉淀时，溶液对刚开始沉淀时，溶液对AgCl来说已达到来说已达到(d do)饱和，这时饱和，这时Ag+同时满同时满足这两个沉淀溶解平衡，故有：足这两个沉淀溶解平衡，故有：当当Cl-开始开始(kish)沉淀时，沉淀时，I-早已沉淀完全了（早已沉淀完全了（I- 10-6 moldm-3）。）。 对于同类型的沉淀来说，Ksp小的先沉淀，溶度积差别越大，后沉淀离子的浓度越小，分离(fnl)的效果就越好。0.010第21页/共27页第二十二页，共28页。22+212+2-22-+23 (1) H S, Fe + H S FeS + 2H (1) (1) = (2) +(3)1 Fe + S FeS (2) (FeS) H S S + 2H (3) ooospKKKK解：在溶液中通入有如下平衡反应： 该反应等于以下两反应之和，即 1222(H S)(H S)oooaaKK例 (1)在0.1mol/L的FeCl2中通入H2S,欲使Fe2+不生成FeS,溶液的pH最高为多少？(2) 某溶液中含有(hn yu)FeCl2和CuCl2, 两者的浓度均为0.10mol/L, 通入