《工程化学》第五节 难溶强电解质的溶解-沉淀平衡

1、第五节 难溶强电解质的溶解-沉淀平衡难溶物质：溶解度小于0.1g/100gH2O 的物质。可溶物质：溶解度大于1g/100gH2O 的物质。微溶物质：溶解度介于可溶与难溶之间的。一、溶度积AgCl(s) Ag+(aq) + Cl(aq)Ag+(aq) + Cl (aq) AgCl(s)溶解：沉淀： 在一定温度下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，称为溶解-沉淀平衡。溶解沉淀Ks 与浓度无关，与温度有关。Ks 反映难溶强电解质的溶解程度。Ks 溶度积常数(solubility product) ，简 称溶度积。此时饱和溶液中AgCl的浓度即为其溶解度。Ag2CrO4 (s)

2、 2Ag+(aq) + CrO42(aq) AmBn(s) mAn+ + nBm 在有关溶度积的计算中，浓度必须采用molkg1，而溶解度的单位除了用 gkg1外，常见的还有g /100g水。因此，计算时要先将难溶电解质的溶解度S的单位换算为molkg1。例： 25， AgCl 的溶解度为 1.91103gkg1。求该温度下AgCl 的溶度积。已知：AgCl 的摩尔质量为 143.35 gmol1。解：平衡浓度(molkg1) S SAgCl(s) Ag+(aq) + Cl (aq)解：平衡浓度(molkg1 ) 2S S例：25，已知Ks (Ag2CrO4)=1.121012，求同温下Ag2

3、CrO4的溶解度(molkg1 )为多少？= (2S)2S = 1.121012S = 6.54105 molkg1Ag2CrO4 (s) 2Ag+(aq) + CrO42(aq)Ag2CrO4的溶解度为 6.54105 molkg1 。平衡浓度(molkg1) mS nSAmBn(s) mAn+(aq) + nBm(aq) = ( mS )m ( nS )n= mm nn Sm+n 思考题：已知Ca3(PO4)2的Ks ，求它的S？53m+n* 不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积 比较其溶解度的相对大小。* 相同类型的难溶电解质，其Ks 大的 S 也大。电解质溶度积溶解度/molkg1Ag

4、Cl1.7710101.33105AgBr5.3510137.31107AgI8.5110179.221010Ag2CrO41.1210126.54105 (1) 某难溶强电解质A2B，其相对分子质量为 80 gmol1 ，常温下在水中的溶解度为2.4103gkg1，则 Ks (A2B) = ( ) (A) 1.8109 (B) 8.61010 (C) 1.11013 (D) 2.71014C选择题C(2) 已知：Ks (AgCl) = 1.771010, Ks (Ag2CrO4) = 1.121012 , Ks (Ag2C2O4) = 5.41012 ,Ks (AgBr) = 5.35101

5、3 在下列难溶盐的饱和溶液中，Ag+ 浓度最大的是 ( ) (A) AgCl (B) Ag2CrO4(C) Ag2C2O4 (D) AgBr由Gm (T) = RTlnK ，可知其K 即Ks 。热力学方法计算溶度积fHm (H+,ao)=0，fGm (H+,ao)=0 ，Sm (H+,ao)=0T=298.15K ，H3O+的有效浓度为 1.0 molkg1规定:因此可以从热力学计算Ks 。例：根据热力学原理计算AgCl的溶度积。解：AgCl(s) Ag+(aq) + Cl (aq)fGm,B/kJmol1 109.789 77.107 131.228rGm = 55.67 kJmol1Ks

6、=K =1.7610 10= 22.458 lnK =称为离子积，简写为 B 。 B Ks ，溶液过饱和，将有沉淀析出。 B = Ks ，溶液饱和，达到动态平衡。 B Ks ，所以会产生 PbI2沉淀。b(Pb2+) = 0.1molkg1, b(I) = 0.1molkg1等体积混合，浓度减半。(1) 沉淀的生成根据溶度积规则，当B Ks 时，有沉淀生成。B = b(Pb2+)/b (b(I)/b 2 = 0.1(0.1)2 =1103例：在 0.50 molkg1 MgCl2溶液中，加入等体积 0.10 molkg1的氨水，问能否产生Mg(OH)2沉淀？已知解: 因为等体积混合，所以混合后

7、，溶液中存在着以下两个平衡：Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH(aq)NH3H2O NH4+(aq) + OH(aq)平衡浓度(molkg1) 0.05 x x x初始浓度(molkg1) 0.05 0 0NH3H2O NH4+(aq)+OH(aq)b(OH) = 9.43104 molkg1由反应计算b(OH) 。x 9.43104所以有Mg(OH)2沉淀析出。由反应计算B 。 (2) 沉淀的溶解 在含有沉淀的难溶强电解质的饱和溶液中，如果能降低难溶强电解质的正离子或负离子的浓度，使 B Ks ，沉淀就会溶解。生成弱电解质 生成弱酸 H2CO3、H2S、H2C2O4 生成水

8、生成弱碱 NH3H2O发生氧化还原反应生成配离子A.生成弱电解质a: 生成弱酸2HCl 2Cl + 2H+CaCO3(s) Ca2+ + CO32+H2CO3H2O+CO2CaCO3(s) + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2b(CO32)，B ， 总反应为Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH3HCl 3Cl + 3H+3H2Ob: 生成水Fe(OH)3(s) +3HCl FeCl3+ 3H2Ob(OH)， B ， 总反应为c: 生成弱碱2NH4Cl 2Cl + 2NH4+Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH+2NH3 H2OMg(OH)2(s)+2NH4Cl MgCl

9、2 + 2NH3 H2O 总反应为b(OH)，B ， C. 生成配离子B. 发生氧化还原反应加入氨水 2NH3 AgCl(s) Cl +Ag+ +Ag(NH3)2+3S2 +2NO3 + 8H+ = 3S+ 2NO + 4H2OKs (CuS)=1.271036CuS(s) Cu2+ + S2 3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+3S+4H2Ob(S2)，B ， b(Ag+)，B ， Na2CO32Na+ + CO32同离子效应：在难溶电解质的饱和溶液中，加入与其含有相同离子的强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的现象。CaCO3(s) Ca2+ + CO322. 同离子效应平衡

10、移动方向解：初始浓度(molkg1) 0 0.01平衡浓度(molkg1 ) 2x 0.01+x 0.01 molkg1 K2CrO4中 S = 5.29106 molkg1 x很小 0.01 + x 0.01解得 x = 5.29106纯水中 S = 6.54105 molkg1 (2x )2(0.01+x )= Ks = 1.121012例题：求 25时， Ag2CrO4在 0.01molkg1 K2CrO4溶液中的溶解度。 已知Ks (Ag2CrO4 )= 1.121012解：初始浓度(molkg1 ) 0.01 0平衡浓度(molkg1) 2x + 0.01 x x很小，2x + 0.

11、01 0.01解得 x = 1.121080.01 molkg1 AgNO3中 S = 1.12108 molkg1 纯水中 S = 6.54105 molkg1 (2x + 0.01)2 x = Ks = 1.121012题目若改为求 25时， Ag2CrO4 在 0.01 molkg1 AgNO3溶液中的溶解度。已知Ks (Ag2CrO4 )= 1.121012题目若改为: 已知25时， Ag2CrO4在水中的溶解度为6.54105 molkg1。求(1) Ag2CrO4在 0.01 molkg1 K2CrO4溶液中的溶解度。(2) Ag2CrO4在 0.01 molkg1 AgNO3溶液

12、中的溶解度。自己进行计算。在水中S=1.12104 molkg1 在0.5 molkg1氨水中S =6.23107 molkg1 练习：求25时Mg(OH)2在水中的溶解度和在0.5 molkg1氨水中的溶解度。已知：3. 沉淀的转化 借助于某一试剂的作用，把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，叫做沉淀的转化。Ks (CaSO4)=7.10105，Ks (CaCO3)=4.96109很大，这一转化反应容易。这一转化反应困难。小结：(1) 沉淀类型相同, Ks 大者向Ks 小者转 化容易，二者 Ks 相差越大转化越完全，反之 Ks 小者向 Ks 大者转化困难；(2) 沉淀类型不同，计算反应的 K 。

13、混合溶液实验：4. 分步沉淀和沉淀分离 这种混合溶液中离子发生先后沉淀的现象，称为分步沉淀。 逐滴加入AgNO3溶液0.010molkg1 I 0.010molkg1 Cl淡黄色AgI(s)先析出白色AgCl(s)后析出因此，AgI 先沉淀。 105 molkg1 AgCl开始沉淀时，溶液中残留的b(I)为 说明I已沉淀完全。因此， I与 Cl可以分离。沉淀完全：溶液中残留离子浓度 105molkg1例: 在含有 0.10 molkg1 Fe3+ 和 0.10 molkg1Ni2+ 的溶液中，欲除掉 Fe3+，使 Ni2+ 仍留在溶液中，应控制 pH 值为多少? 已知：Ks (Fe(OH)3) = 2.641039， Ks (Ni(OH)2) = 5.471016解:3控