难溶电解质的沉淀与溶解

1、难溶电解质的沉淀与溶解第1页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四一、溶度积常数 一定T, AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)当溶解与结晶速度相等时，达到平衡状态。 此时AgCl的溶解达到饱和。 K = Ag+Cl- 为一常数，该常数称为溶度积常数，用Ksp，AgCl表示。例1、计算298K时AgCl的Ksp,AgCl解： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 第2页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四 通式: AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq)则Ksp，AnBm= Am+nBn-m 在一定温度下，难溶电解质的

2、沉淀-溶解平衡常数Ksp为该温度下饱和溶液中各离子浓度系数次方的乘积，为常数。 例如： Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- ; Ksp=Fe3+OH3 MgNH4PO4 Mg2+ + NH4+ PO43- Ksp = Mg2+NH4+ PO43-第3页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四 Ksp的意义: a.具有平衡常数的一切性质b.反应了该物质在一定温度下的最大溶解程度，故称溶度积常数, 简称溶度积。同一类型的电解质，可以用Ksp直接比较溶解度的大小，不同类型的难溶电解质，不能用Ksp比较。例 Ksp, AgCl 1.77 10-10， Ksp, AgBr 5.35 1

3、0-13 溶解度AgClAgBr与Ksp,Ag2CrO4 1.08 10-10不能比较。C. 反应了难溶电解质的生成难易程度 。 Ksp越大,越难沉淀 第4页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四例2 已知Ksp,AgCl 1.78 10-10， Ksp,Ag2CrO4 1.12 10-12，试求AgCl和Ag2CrO4在水中的溶解度(2)设Ag2CrO4的溶解度为S2（mol. dm-3),则： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)平 2S2 S2解：（1）设AgCl的溶解度为S1（mol. dm-3),则： AgCl(s) Ag+(aq) + C

4、l-(aq) 平 S1 S1 第5页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平 S S 1 1Ksp与溶解度进行直接换算须反应无其他副反应(如水解,络合等)注意:应用: 沉淀洗涤,为减少损失,用具有相同离子的酸或碱洗涤例3、把足量的AgCl放入1dm3 1 .0 mol .dm-3的盐酸溶液中溶解度是多少? 由于同离子效应,溶解度大大降低.第6页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四附: 溶度积与溶解度的关系概念不同溶度积 指一定温度下难溶强电解质 饱和溶液中，离子浓度系数次方的乘积。用Ksp表示溶解度 指一定

5、温度下饱和溶液的浓度。即该溶质在此温度下的最大溶解度。用S表示，单位是：g / 100mL水。 溶解度的数值还与溶液中溶解的离子有关，但Ksp不管在什么溶液中都是常数。 Ksp只适用于难溶强电解质；但 S 适用于强电解质、弱电解质和难溶电解质。第7页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四二、溶度积规则及其应用 AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) (1) QKsp 时，沉淀从溶液中析出（溶液过饱和）(2) Q=Ksp 时，沉淀与饱和溶液的平衡 QKsp 时，溶液不饱和，若体系中有沉淀， 则沉淀会溶解其中Q = (CA)n (CB)m1. 溶度积规则第8页，共3

6、2页，2022年，5月20日，1点12分，星期四解：CCa2+ = CCO32- = 0.110-3 0.01/1.0 = 10-6 mol.dm-3 Q = CCa2+ CCO32- = 10-12 Ksp,CaCO3 因此有CaCO3沉淀生成。第9页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四（1）沉淀的生成: a 有无沉淀生成? 判据：当 QKsp 时有沉淀生成 b 沉淀的完全程度? 依据：溶液中被沉淀离子浓度10-6mol/l AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) 二、溶度积规则的应用第10页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四解: （1）

7、CCa2+ =0.002 x 20/40=0.001mol/l CSO42-=0.001mol/l Q = CCa2+ CSO42-=10-6 Ksp BaSO4=1.1 x 10-10 有沉淀产生例1、(1)取0.002 mol/l 的Na2SO4溶液20ml加入到 20ml 0.002 mol/l 的CaCl2 溶液中, 问（1）有无沉淀生成? （2）若用0.002 mol/l 的BaCl2溶液代替,有无沉淀生成?第11页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四(3) Ba2+可否沉淀完全? Ba2+SO42- = Ksp (BaSO4) =1.1x10-10 Ba2+=(K

8、sp)1/2=10-5mol/l 10-6 故 不完全沉淀.解决办法：加入过量Na2SO4 (同离子效应)(4)取0.004 mol/l 的Na2SO4溶液20ml ，Ba2+可否沉淀完全? BaSO4 Ba2+ + SO42-平衡浓度 X X+0.0010.001X= Ba2+=Ksp/ SO42-=1.1x10-10/0.001 =1.1x10-7mol/lBa2+可沉淀完全由于 CSO42-=0.001mol/l，CBa2+ =0.001mol/l 等量反应但反应后 BaSO4 Ba2+ + SO42- 沉淀溶解平衡仍存在与Ba2+反应后剩余 CSO42-=（0.004 x 20-0.0

9、02 x 20）/40 = 0.001 mol/l第12页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四结论:1. 沉淀的产生及完全程度主要与Ksp的大小有关。 ( Ksp小的物质,易于产生沉淀；且易完全沉淀.) 2. 对于Ksp稍大的物质,可加入过量沉淀剂使其完全沉淀；沉淀剂不宜过量50%(a.防止盐效应发生。b. 沉淀剂与沉淀形成配合物等)第13页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四分析 ZnS沉淀过程：H2S 2H+ + S2- 随着S2-与Zn2+的反应, H+ 浓度不断改变。 QKsp时不会有沉淀产生。刚有沉淀时, 指Q=Ksp时，H2S需至少电离多少S2-

10、 ，此时H+是多少 Zn2+沉淀完全,即溶液中Zn2+剩有10-6时, 需H2S电离多少S2-,此时H+是多少？例2、向0.1 moldm-3 的ZnCl2溶液中通H2S气体至饱和时，溶液中刚有ZnS沉淀生成，求此时溶液的H+ = ?Zn2+沉淀完全时, H+ =? Zn2+ + S2- ZnS第14页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四解: 溶液中刚有ZnS沉淀生成 ZnS Zn2+ + S2- H2S 2H+ + S2-= 0.85 moldm-3第15页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四解: 溶液中ZnS沉淀完全 H2S 2H+ + S2-=2.7x

11、10-3moldm-3H+在0.85 2.7x10-3moldm-3之间沉淀,即pH = 0.07 2.57第16页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四H2S 2H+ + S2- Ka=Ka1Ka2Zn2+ + S2- ZnS 1/Ksp 总反应 H2S + Zn2+ 2H+ +ZnS另一解法: H+在0.85 2.7x10-3moldm-3之间ZnS沉淀第17页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四例3. 将0.080dm3, 0.20 moldm-3的氨水和0.020 dm3, 0.10 moldm-3的MgCl2溶液混合后，(1)有无Mg(OH)2沉淀生

12、成？(2)要使体系中不产生Mg(OH)2沉淀，可在溶液中加入固体NH4Cl，问加入NH4Cl多少克可达到此目的？ (Ksp (Mg(OH)2)=1.810-11, Kb (NH3)=1.810-5, M(NH4Cl)=53.5) 分析:要产生Mg(OH)2,必须有OH-, OH-来源于NH3的电离 Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH-NH3+H2O NH4+ + OH-要不产生Mg(OH)2, QKsp, 有沉淀生成 NH4Cl加入后，具有同离子效应，或者说NH3 与NH4+组成缓冲溶液，则: CNH30.16mol/dm3 CMg2+0.02mol/dm3 若不生成Mg(OH)2沉淀，允许

13、存在的OH-最大浓度为：第19页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四 CNH4+0.096mol/dm3 第20页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四a. 对于同一类型电解质,由于Ksp不同,沉淀所需沉淀剂浓度不同,因此,可通过控制沉淀剂浓度使不同离子分别沉淀而达到分离的目的。b. 在化学研究中对于某些难溶物质尤其硫化物，其溶解度与酸度密切相关，不仅溶解不同硫化物需要的酸度不同，沉淀不同硫化物需要的酸度也不同；因此可通过控制酸度使不同金属离子分别沉淀而达到分离的目的。(2) 分步沉淀含有两种或两种以上离子的混合溶液中通过控制沉淀剂浓度或溶液酸度而使离子分别沉

14、淀的方法-分步沉淀第21页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四 对同一类型的沉淀，当离子浓度相同时, Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全; 对离子浓度不同或类型不同的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。例如： 在含有等浓度的 Cl- 和 I- 的混合溶液中，逐滴加入含 Ag+ 的溶液，则溶解度小的 AgI （Ksp=8.52x10-17）先沉淀，而溶解度大的 AgCl （Ksp=1.77x10-10）后沉淀, 通过控制Ag+浓度，可以使之分开。 第22页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四例1. 现有溶液中含有0.01mol/l的Ba(N

15、O3)2和0.01 mol/l的Pb(NO3)2,当逐滴加入K2CrO4 溶液时,通过计算说明产生沉淀的顺序。（Ksp（PbCrO4）=1.810-14，Ksp（BaCrO4）=1.210-10）解: 产生BaCrO4沉淀所需最小CrO42-为: CrO42- = Ksp/Ba2+=1.210-10/0.01= 1.210-8 moldm-3,产生PbCrO4沉淀所需最小CrO42-为:CrO42- = Ksp/ Pb2+ = 1.810-12 moldm-3 PbCrO4先沉淀。当Ba2+开始沉淀时, CrO42- 为1.2x10-8mol/l,此时 Pb2+为: Pb2+ = Ksp /

16、CrO42- =1.8 x 10-14/1.2 x10-8= 10-6 moldm-3, 已沉淀完全第23页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四例2：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 moldm-3, 使Fe3+定量沉淀完全而使Mg2+不沉淀的酸度条件是什么? pOH = 10.8 , pH = 3.2 时，沉淀完全解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全时的OH-为:第24页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四Mg开始沉淀的pH值为:即pOH = 4.9, pH =

17、9.1时，开始沉淀因此, 只要控制pH值在3.2 9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。第25页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四例3、如果溶液中Zn2+和Fe2+的浓度均为0.10 moldm-3,能否利用通入H2S气体使Zn2+和Fe2+定量分离？Zn2+和Fe2+分离完全的PH值为多少?（Ksp（ZnS）=210-22，Ksp（FeS）=610-18 Ka(H2S) = 10-20）解：初步判断ZnS先沉淀 Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ -1Fe2+ + H2S FeS + 2H+ -2第26页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，

18、星期四Zn2+ 沉淀完全时的pH值为：控制pH值在2.65-2.88之间即可将Zn2+和Fe2+分离完全Fe2+ 开始沉淀时的PH值为： pH = 2.65pH = 2.88第27页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四(3) 沉淀的转化 在含有沉淀的溶液中，加入适当试剂，与溶液某一离子结合成为更难溶的物质的现象。 如:BaCO3 (s)+ CrO42- BaCrO4 (s) + CO32-第28页，共32页，2022年，5月20日，1点12分，星期四 H2SFeS Fe2+ + S2- S + NO + H2O (4) 沉淀的溶解 Q Ksp 时,沉淀发生溶解。使Q减小的方法主要是降低某一离子的浓度，可以 (1) 利用氧化还原方法。 (2) 生成弱电解质。 （3）生成配离子如：pH