无机化学第9章-沉淀溶解平衡课件

1、第 9 章沉淀溶解平衡 9 1 溶度积常数 9 1 1 沉淀溶解平衡的实现 CI4D00016.swf 当溶解过程产生的 Ag+ 和 Cl 的数目和沉淀过程消耗的 Ag+ 和 Cl 的数目相同，即两个过程进行的速率相等时，便达到沉淀溶解平衡。可以表示成： 平衡常数表达式为: 该平衡常数又可称为溶度积常数，用 Ksp 表示。由于难溶性强电解质的溶液都是极稀的溶液，可用浓度代替活度。故上述沉淀溶解平衡的 Ksp 可以表示为： AgCl Ag+ Cl PbCl2 Pb2+ 2Cl 反应 和其它平衡常数一样， Ksp 也随温度变化而改变。 例如反应ZnS Zn2+ S2 平衡时： 平衡时：9 1 2

2、溶度积原理 Q (Ab+ )a ( Ba- ) b 当 Q Ksp 时，沉淀从溶液中析出； 当 Q Ksp 时，饱和溶液与沉淀物平衡； 当 Q Ksp 时，溶液不饱和，若体系中有沉淀物，则沉淀物将发生溶解。 溶度积原理：AaBb ( s ) a Ab+ b Ba 化合物Ksp化合物KspAgCl1.81010FeS6.31018AgI8.51017Hg2Cl21.41018Ag2CrO41.11012Hg2Br26.41023Ag2S6.31050Hg2I25.21029BaCO32.6109Mg(OH)25.61012BaSO41.11010MnS2.51013BaCrO41.21010Pb

3、CO37.41014CaCO32.8109PbCrO42.81013CaC2O42.3109Pb(OH)21.41015CaF25.3109PbSO42.5108CuS6.31036PbS8.01028CuI1.31012ZnS2.51022Fe(OH)32.81039Zn(OH)231017 向饱和的 AgCl 溶液中加入 KNO3 固体，溶液的离子强度增大，使 Ag+和 Cl 的活度降低，导致 。这时若有 AgCl 固体与离子共存，它将溶解以保持平衡。也就是说盐效应使 AgCl 的溶解度增大。 9 1 3 盐效应对溶解度的影响 CI2D00017.jpg9 1 4 溶度积与溶解度的关系 例

4、：已知 AgCl 的 Ksp 1.81010 ，求 AgCl 的溶解度。 起始浓度 0 0 平衡浓度 x x 故 AgCl 的溶解度为 1.3105 moldm3 解： AgCl Ag+ Cl 平衡时浓度 2x x 饱和溶液中 CrO42 可以代表 Ag2CrO4 的溶解度，而 Ag+ 则是 Ag2CrO4 溶解度的 2 倍。 例： 已知某温度下 Ag2CrO4 的溶解度为 6.50105 moldm3，求 Ag2CrO4 的 Ksp 。 解： Ag2CrO4 2Ag+ CrO42 结论： Ksp 和溶解度之间具有明确的换算关系。但尽管两者均表示难溶物的溶解性质，但 Ksp 大的其溶解度不一定

5、就大。 为什么同样可以定量表示物质溶解性能的 Ksp 和溶解度，在大小关系上却不一致呢？ 其原因是 AgCl 的正负离子数目之比为 1：1，而Ag2CrO4 为 2：1 ，故 Ksp 与溶解度的关系会出现上述情形。不难得出结论，只要两种难溶物具有相同的正负离子个数比，其 Ksp 和溶解度的大小关系就会一致。9 1 5 同离子效应对溶解度的影响 例: 求在 1.0 moldm3 的盐酸中，AgCl 固体的溶解度。 解： 起始浓度 0 1.0 平衡浓度 x 1.0 + x 达到饱和时 Ag+ 可以代表 AgCl 的溶解度 AgCl Ag+ Cl 纯水中 AgCl 的溶解度为 1.3105 mold

6、m3，故： x 1.0 ， 1.0 + x 1.0 x Ksp 1.81010 在 1 moldm3 的盐酸中，AgCl 的溶解度为 1.81010 moldm3 。它仅是 AgCl 在纯水中溶解度 1.3105 moldm3 的 7.2 万分之一。 在难溶性强电解质的溶液中，加入与其具有相同离子的强电解质，将使难溶性强电解质的溶解度减小，这一作用称为同离子效应。 9 2 沉淀生成的计算与应用 根据溶度积原理，当溶液中 Q Ksp 时，将有沉淀生成。 例： 向 1.0102 moldm3 CdCl2 溶液中通入 H2S 气体 ， 1) 求开始有 CdS 沉淀生成时的 S2 ； 2) Cd2+

7、沉淀完全时，S2 是多大？ 已知 Ksp ( CdS ) = 8.01027 解： 当 S2 8.01025 moldm3 时，开始有 CdS 沉淀生成。 2） 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 1.0105 moldm3 时，则认为该离子已被沉淀完全。 1） CdS Cd2+ + S2 故 依题意 Cd2+1.0105 moldm3 时的 S2 为所求。 即当 S2 8.01022 moldm3 时，Cd2+ 已被沉淀完全。 CdS Cd2+ S2 故 使用相同的计算方法，根据 Ksp (FeS) = 6.31018 ，可得使1.0102 moldm3 Fe2+ 开

8、始沉淀的 S2 等于 6.31016 moldm3，而当 S2 6.31013 moldm3 时，Fe2+ 已被沉淀完全。 控制体系中 S2 ，是采用通 H2S 气体和调体系 pH值来实现的。 这些数据提示我们，当溶液中同时存在适当浓度的 Cd2+ 和 Fe2+ 时，可以通过控制体系中 S2 的做法使 Cd2+ 沉淀而 Fe2+ 保留在溶液中，从而实现分离 Cd2+ 和 Fe2+ 的目的。 例：向 0.10 moldm3 FeCl2 溶液中通 H2S 气体至饱和(浓度约为 0.10 moldm3 ) 时，溶液中刚好有 FeS 沉淀生成，求此时溶液的 H+ 。 解： Fe S Fe 2+ S2

9、H2S 2H+ S2 故 H+ 较大，应是 FeCl2 溶液原有的。如果原来 FeCl2 溶液的 H+ 再大一些，那么即使 H2S 饱和也不会有 FeS 沉淀生成。 根据一些硫化物的溶度积常数，通过计算可得如下结论：若在一定浓度的盐酸中通入 H2S 气体，其中的Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As3+、Sb3+ 和 Sn2+ 等离子将生成沉淀，而 Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+ 和 Mn2+ 等离子继续保留在溶液中。 如果一种溶液中同时含有 Fe3+ 和 Mg2+ ，当慢慢滴入氨水时，刚开始只生成 Fe(OH)3 沉淀；加入的氨水到一定量时才出现 Mg(OH)2 沉淀

10、。这种先后沉淀的现象，称为分步沉淀。 例：溶液中 Fe3+ 和 Mg2+ 的浓度都为 0.010 moldm3，求使 Fe3+ 沉淀完全而 Mg2+ 不沉淀的 pH 范围。已知 Ksp Fe(OH)3 2.81039 Ksp Mg(OH)2 5.61012。 Fe3+ 沉淀完全时的 OH 可由下式求得： 解： Fe(OH)3 Fe3+ 3OH 此时 pOH 11.2，故 Fe3+ 沉淀完全时的 pH2.8 。 用类似的方法求得 0.010 moldm3 Mg2+ 开始产生Mg(OH)2 沉淀时， OH2.4105 pOH4.6 即 Mg2+ 开始产生 Mg(OH)2 沉淀时，体系中pH9.4。

11、 因此只要将 pH 值控制在 2.89.4 之间，即可将 Fe3+ 和 Mg2+ 分离开来。 Mg(OH)2 Mg2+2OH 1) 氧化还原法，使有关离子浓度变小； 2) 生成配位化合物的方法，使有关离子浓度变小； 3) 使有关离子生成弱酸的方法。9 3 沉淀的溶解和转化 9 3 1 沉淀在酸中的溶解 沉淀物与饱和溶液共存，如果能使 Q Ksp ，则沉淀物要发生溶解。使 Q 减小的方法有几种： FeS 沉淀可以溶于盐酸， FeS Fe2+ S2 生成的 S2 与盐酸中的 H+ 可以结合成弱电解质 H2S，于是使沉淀溶解平衡右移，引起 FeS 的继续溶解。这个过程可以示意为: 2 HCl 2Cl

12、 2H+ H2S 只要 H+ 足够大，总会使 FeS 溶解。 FeS Fe2+ S2 例: 使 0.01 mol ZnS 溶于 1dm3 盐酸中，求所需盐酸的最低浓度。 已知 Ksp ( ZnS ) = 2.51022，H2S 的K 11.1107， K 21.31013 解：当 0.01mol 的 ZnS 全部溶解于 1dm3 盐酸时，生成的 Zn2+ 0.01 moldm3，与 Zn2+ 相平衡的 S2 可由沉淀溶解平衡求出。 ZnS Zn2+ S2 当 0.01mol 的 ZnS 全部溶解时，产生的 S2 将与盐酸中的 H+ 结合成 H2S ，且假设 S2 全部生成 H2S ，则溶液中

13、H2S0.01 moldm3 根据 H2S 的电离平衡，由 S2 和 H2S 可以求出与之平衡的 H+ ， H2S 2 H+ S2 故 这个浓度是平衡时溶液中的 H+，原来的盐酸中的H+ 与 0.01mol 的 S2 结合生成 H2S 时消耗掉 0.02 mol 。故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 反应开始时浓度 H+0 0 0 平衡时相对浓度 H+00.02 0.01 0.01 ZnS 2 H+ H2S Zn2+ 即 所以 故有 H+0 0.096 moldm3 9 3 2 沉淀的转化 若难溶性强电解质解离生成的离子，与溶液中存在的另一

14、种沉淀剂结合而生成一种新的沉淀，我们称该过程为沉淀的转化。 例如：白色 PbSO4 沉淀和其饱和溶液共存于试管中，向其中加入 Na2S 溶液并搅拌，观察到的现象是沉淀变为黑色 白色的 PbSO4 沉淀转化成黑色的 PbS 沉淀。这就是由一种沉淀转化为另一种沉淀的沉淀的转化过程。 Na2S S2 2Na + PbS 此过程可表示为： 由一种难溶物质转化为另一种更难溶的物质，过程是较容易进行的。我们来讨论转化的条件，若上述两种沉淀溶解平衡同时存在，则有 PbSO4 Pb2 SO42 两式相除得 这说明在加入新的沉淀剂 S2 时，只要能保持 则 PbSO4 就会转变为 PbS 。对于 S2 的这种要

15、求已经是再低不过了。 反过来，由溶解度极小的PbS转化为溶解度较大的PbSO4 则非常困难。从上面的讨论中可以看出，只有保持 SO42 大于 S2 的 3.21019 倍时，才能使 PbS 转化为 PbSO4 。这样的转化条件等于告诉我们这种转化是不可能的。实际上要完成 PbS 向 PbSO4 转化，是通过氧化反应实现的。 如果两种沉淀的 Ksp 值比较接近，倍数不大，由一种溶解度较小的沉淀物转化为溶解度较大的沉淀物，还是有可能的，也才是有意义的。例如 两式相除得 这说明只要能保持 CrO42 0.046 CO32，则BaCO3 就会转变为 BaCrO4 ；反过来，只有保持 CO32 大于 C

16、rO42 的 22 倍时，才能使 BaCrO4 转化为BaCO3 ，这样的转化条件在实验室中是可以实现的。 例: 0.20 dm3 1.5 moldm3 的 Na2CO3 溶液可以使多少克 BaSO4 固体转化掉？ 初始浓度 1.5 0 平衡浓度 1.5x x SO42 的平衡浓度 x 是转化掉的 BaSO4 造成的。 解： BaSO4 CO32 BaCO3 SO42 解得 x0.060， 即 SO42 0.060 moldm3 于是在 0.20 dm3 溶液中有 SO42 1.2 102 mol 相当于有 1.2102 mol 的 BaSO4 被转化掉。 故转化掉的 BaSO4 的质量为 2

17、33 gmol1 1.2102 mol 2.80 g 。 卖油翁下课了，回顾学习一个小故事吧！学习目标1、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。2、学会利用文中关键词句分析人物形象。3、体会文章所揭示的深刻道理。故事发生的时间、地点、人物、事件的起因、经过和结果要复述清楚。看图复述课文内容自学指导(一)1、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文中找出具体句子进行分析。并说说你是如何看待这两个人物的。2、从这个故事中你懂得了什么道理？自学指导(二)陈尧咨（善射）卖油翁（善酌）动作神态语言睨之无他，但手熟尔以我酌油知之我亦无他，惟手熟尔汝亦知射乎吾射不亦精乎尔安敢轻吾射释担而立 但微颔之取 置 覆 酌 沥性格:自矜（骄傲）谦虚对比道理:熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。忿然 笑而遣之笑而遣之1、联系生活、学习，说说熟能生巧的事例。 2、你认为一个人应该如何看待自己的长处？又如何看待他人的长处？课外延伸人外有人，