东北大学无机化学课件：第7章 无机化学-沉淀-溶解平衡

1、第7章 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡沉淀的生成沉淀的溶解沉淀的转化7.1 沉淀-溶解平衡难溶物质：溶解度小于0.01g/100gH2O的物质。微溶物质：溶解度在0.011.0g /100gH2O的物质。溶解度：一定温度下，饱和溶液中每100g水中所含溶质的质量。溶解过程：BaSO4（s）Ba2+(aq) + SO42-(aq)沉淀过程：Ba2+ (aq) + SO42-(aq)BaSO4(s)一 难溶电解质的溶度积常数和溶解度1 溶度积常数（Ksp）AmBn(s)=mAn+nBm-Ksp =C C(An+)mC C(Bm-)n=C C(An+)mm+nC(Bm-)n在含有固体难溶电解质的饱和溶液中

2、，存在难溶电解质与由它离解产生的离子之间的平衡：BaSO4(s)=Ba2+(aq)+SO42-(aq)沉淀-溶解平衡Ksp ：溶度积常数，是温度的函数，反映了难溶电解质的溶解能力。对于难溶弱电解质：C C(AB)AB(s)=AB(aq)K1 =AB(aq) =A+B- K2 =C(A+)C(B-)C(AB)C +:AB(s)=A+ +B-Ksp=K1K2=C(A+)C(B-)(C)22 溶度积常数（Ksp）与溶解度（S）的相互换算几种常见类型的难溶强电解质的Ksp与S的关系如下：（1）AB型：AgX, BaSO4, CaCO3AB(s)=Ax+Bx-平衡浓度/molL-1S SKsp =S2

3、/(C)2S=(2) AB2或A2B型：PbCl2，PbI2，Ag2CrO4，CaF2AB2(s)=A2+2B-平衡浓度/molL-1 S 2SKsp =S(2S)2 /(C)3=4S3/ (C)3S=(3) AB3型：Al(OH)3，Fe(OH)3AB3(s)=A3+3B-平衡浓度/molL-1S 3SKsp =S(3S)3 /(C)4=27S4/(C)4S=例1 25时，AgCl的溶解度为1.9210-3gL-1，求Ksp (AgCl).解：在Ksp的表达式中，浓度的单位为mol L-1 ，首先将溶解度的单位换算为mol L-11.9210-3gL-1S=143.32gmol-1=1.34

4、10-5molL-1Ksp =S2 /(C)2 =1.810-10例2 298K时Ag2CrO4的Ksp=1.1210-12 ，求其溶解度(gL-1)解：S=6.5410-5mol L-1=6.5410-5mol L-1331.74gmol-=2.1710-2gL-1比较AgCl, AgBr, Ag2CrO4的S和Ksp分子式KspS(molL-1)AgCl1.7710-101.310-5AgBr5.3510-137.310-7Ag2CrO41.1210-126.510-5说明：只有对于同一类型的难溶电解质，Ksp与S是一致的，Ksp大，S也大，可以直接比较它们的Ksp来比较溶解度的相对大小。

5、注意：上述规律不适用于下列两种情况：(1) 易水解的难溶电解质。难溶弱电解质及在溶液中以离子对等形式存在的难溶弱电解质7.2 沉淀的生成一、溶度积规则针对于：AmBn(s)=mAn+nBm-J=C C(An+)mm+nC(Bm-)nrGm=RTlnJK J Ksp ， rGm Ksp， rGm 0，反应逆向进行，沉淀生成应用溶度积规则，我们可以直接判断沉淀能否生成或溶解例3 在0.1molL-1 FeCl3溶液中，加入等体积的含有0.2 molL-1 NH3H2O和2.0molL-1 NH4Cl的混合溶液，问能否产生Fe(OH)3沉淀？分析：要产生Fe(OH)3沉淀，必须J Ksp ，J=C(

6、Fe3+)C(OH-)3解：混合后：C(NH3H2O)=0.1molL-1 C(NH4Cl)=1.0molL-1 C(OH-)= Kb C(NH3H2O)C(NH4Cl)=1.810-6C(Fe3+)=0.05molL-1 J=C(Fe3+)C(OH-)3=2.510-19Ksp Fe(OH)3=2.7910-39JKsp ，会有Fe(OH)3沉淀产生。二、同离子效应对沉淀反应的影响在难溶电解质的溶液中加入含有相同离子的强电解质时，使得难溶电解质的溶解度降低。例4 计算298K时BaSO4在纯水中和0.10molL-1 Na2SO4溶液中的溶解度S。解：Ksp (BaSO4)=1.0810-1

7、0纯水中：S=1.0410-5molL-1 Na2SO4溶液中：BaSO4(s)=Ba2+SO42-平衡浓度/molL-1S 0.1+SKsp =S(0.1+S)0.1S=1.0810-10S=1.0810-9molL-1 【沉淀完全】三、pH值对沉淀反应的影响1、难溶金属氢氧化物的生成与pH值的关系：M(OH)n=Mn+nOH-J=C C(Mn+)n+1C(OH-)nM(OH)n开始沉淀时，OH-的最低浓度为：C(OH-)molL-1 Mn+沉淀完全(C(Mn+)105molL-1 )，OH-的最低浓度为：C(OH-)molL-1 例4 溶液中含有Fe3+和Fe2+，它们的浓度都是0.1mo

8、lL-1 ，如果要求Fe(OH)3沉淀完全而Fe2+不生成沉淀，需要控制pH值在何范围？已知： Ksp(Fe(OH)3)=2.79 10-39； Ksp(Fe(OH)2)=4.87 10-17解：Fe(OH)3沉淀完全：C(OH-)molL-1 =6.5310-12molL-1 pOH11.18pH 2.82 Fe2+不沉淀：C(OH-)7.66pHKsp C(S2-)H2S=2H+S2-K1 K2 =C(H+)=式（1）式（2）M2产生MS沉淀：将式（1）带入式（2）：M2+要产生MS沉淀，溶液中C(H+)满足：C(H+)若使M2+沉淀完全，溶液中C(H+)满足：C(H+)由于不同MS沉淀的

9、Ksp 不同，决定不同金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH值不同，因此，控制pH值，可达到金属离子分离的目的。例5 在0.1molL-1Co2+盐溶液中含有少量Cu2+杂质，应用硫化物 沉淀法除去Cu2+的条件是什么？已知ksp(CoS)=4.010-21； ksp(CuS)=6.310-36解：Cu2沉淀完全，溶液中H+满足：C(H+)=0.19molL-1溶液中H+满足：0. 19molL-1C(H+)Ksp(AgCl)2Ag+CrO42-Ag2CrO4J=C2(Ag+)C(CrO42-)/(C )3 Ksp(Ag2CrO4)欲生成AgCl沉淀，所需Ag+的最低浓度为：C1(Ag+)=molL

10、-1=1.7710-8molL-1 欲生成Ag2CrO4沉淀，所需Ag+的最低浓度为：C2(Ag+)=molL-1=1.0610-5molL-1 C1(Ag+)C2(Ag+)AgCl的溶度积先满足，先析出AgCl沉淀当Ag2CrO4开始沉淀时，C(Ag+)=1.06 10-5molL-1 C(Cl-)=molL-1 =1.6710-5molL-1 说明此时Cl-已经基本沉淀完全。7.3 沉淀的溶解根据溶度积规则，当J Ksp ，沉淀溶解。因此，一切能降低平衡体系中各种离子浓度的方法，都能促使沉淀-溶解平衡向着沉淀溶解的方向移动。1、酸碱溶解法难溶电解质与H+、OH-、NH4+等形成弱酸、弱碱或

11、水，促进沉淀溶解。(1) 难溶金属硫化物与H+形成H2S而溶于酸中。MS+2H+=M2+H2SK =C(M2+)C(H2S)C(H+)2C(S2-)C(S2-)=Ksp (MS)Ka1 Ka2 Ksp越大， Ka越小，酸溶反应越容易进行。一些常见的金属硫化物在酸中的溶解状况金属硫化物Ksp溶解状况MnS2.510-10溶于稀醋酸FeS6.310-18溶于稀盐酸ZnS2.510-22溶于稀盐酸CoS2.010-25溶于稀盐酸NiS3.210-19溶于稀盐酸CdS8.010-27溶于浓盐酸CuS6.310-36溶于浓硝酸Ag2S6.310-50溶于浓硝酸HgS410-53溶于王水问题：若将0.1m

12、ol的CuS溶于1.0L盐酸中，计算所需盐酸的最低浓度。从计算结果说明盐酸能否溶解CuS？解：已知ksp(CuS)=6.010 -36CuS + 2H+ Cu2+ + H2S平衡浓度/molL-1 c 0.1 0.1c=1.24106所以，盐酸不能溶解CuS。(2) 难溶金属氢氧化物可溶于强酸或铵盐M(OH)n+nH+=Mn+ +nH2OK =C(Mn+)C(H2O)nC(H+)nC(OH-)nC(OH-)n=KspKwnM(OH)n+nNH4+=Mn+ +nNH3H2OK =C(Mn+)C(NH3H2O)nC(NH4+)nC(OH-)nC(OH-)n=KspKbnKsp越大，溶解反应越容易进

13、行。例如：Mg(OH)2 (Ksp=5.6110-12)可溶于强酸和铵盐溶液Fe(OH)3 (Ksp=2.7910-39)只溶于强酸溶液一些难溶的两性氢氧化物即可溶于强酸，又可溶于强碱。2 氧化还原溶解法借助氧化还原反应降低难溶电解质组分离子的浓度，使J Ksp。例如：CuS溶于浓硝酸CuS=Cu2+S2-S2- +4H+2NO3 - =S+2NO2+2H2OCuS+4HNO3 =Cu(NO3)2+S+2NO2 +2H2O3 配位溶解法加入配位剂，使难溶电解质的组分离子形成稳定的配离子而导致浓度降低，使J Ksp。例如：AgCl溶于氨水：AgCl+2NH3H2O =Ag(NH3)2+Cl-+2

14、H2O3HgS+2NO3-+12Cl-+8H+ =3HgCl42-+3S+2NO+4H2O7.4 沉淀的转化借助某一试剂的作用，把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程 ，叫沉淀的转化。例：CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-K =C(SO42-)C(CO32-)C(Ca2+)C(Ca2+)=Ksp (CaSO4)Ksp(CaCO3)通常，溶度积较大的难溶电解质易于转化为溶度积较小的难溶电解质，且二者的溶度积相差越大，沉淀转化越完全。沉淀反应的应用作业：P1556、7、8、13、15、16一 填空1、CaF2的溶度积常数表达式为，Bi2S3的溶度积常数表达式为。2、Cr(OH)3

15、饱和溶液中，C(Cr3+)=1.23610-8molL-1 ，则Cr(OH)3的Ksp= ， 其饱和溶液的pH= 。在中性溶液中Cr(OH)3的溶解度为molL-1 。3、 在AgCl、CaCO3、Fe(OH)3、MgF2中，溶解度不随pH值变化的是。4、在CaCO3(Ksp=2.810-9)、CaF2 (Ksp=5.210-9)、Ca3(PO4)2 (Ksp=2.0710-29)的饱和溶液中，Ca2+的浓度由大到小的顺序为。1、有一CaF2 (Ksp=5.210-9)与CaSO4(Ksp=4.9310-5)饱和溶液的混合体系， 已知C(F-)=1.810-3，则C(SO42-)=（）molL-1 A 0.031 B 5.710-3 C 3.1 D 2.210-22、在分步沉淀中下列叙述正确的是（） A 浓度积先达到Ksp的先沉淀出来； B 沉淀时所需沉淀试剂小者先沉淀出来C 溶解度小的物质先沉淀； D 被沉淀离子浓度大的先沉淀3、欲使CaCO3在水溶液中溶解度增大，可以采用的方法是（） A 加入1.0molL-1 Na2CO3 B 加入2.0molL-1 NaOHC 加入0.1molL-1 edta D 降低溶液的pH值二 选择三 计算题1、