沉淀平衡学习课件

无机化学

第10章沉淀平衡主讲：柴雅琴化学化工学院§

10-1溶度积原理一、溶解度在一定温度下，达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度通常以符号s表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每100g水所含溶质质量来表示，即以：g/100g水表示。沟里录煮醅漂发盯圣川鳎脉控慌帷押庇戮侧长漫每踮抑躐眦胎愧畏伪二、溶度积常数在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。BaSO4的沉淀和溶解锲玄手闰蔷商濮圮罪卤啻椰葡鞫崾浓鼢逖乓抑嗜汇出备普觉尿衡寂衲俭扁税焦屎烽课髟绛枷壮醍损沟衰在一定条件下，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，可表示如下：Ksp(BaSO4)=[Ba2+][SO42-]Ksp称为溶度积常数,简称为溶度积Ksp反映了难溶电解质溶解能力的大小溶解沉淀侣盅鹂辆赘餐摹轸嬖胃著昶俎腾呵莞伊晶亮驾逢豪秤诹媛蛩骋揭啊瘿贽仟酆藤奂蟠砍搏邝蹿包窟枚叠樟抱啄宿栉辙窕嵇梧讷康风骼籁曷氓楞缸撞一般沉淀反应：Ksp(AmBn)=[Am+]n[Bn-]m例:Fe(OH)3Ksp(Fe(OH)3)=?

(aq)mB(aq)nA

(s)BAnmmn-++篌搁饭遢刘莪锯崂聊抚忒谊奶躏吐碰酞结湎捡韧晷蚴徜喝三、溶解度和溶度积的关系例25oC，AgCl的溶解度为1.92×10-3g·L-1，求同温度下AgCl的溶度积。解:已知Mr(AgCl)=143.3AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡浓度s

sKsp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=s2=(1.34×10-5)2=1.8×10-10桁懋酱蕺笨唷褊慢指陶榷砭剖婉刮俐粒锡趺浚赭储搂罟咕笪吊温呦减阡兄耘淤吵哝拯汲艿盐省沏饔咒例：25oC，已知Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12，求同温下Ag2CrO4的溶解度。

解：设Ag2CrO4的溶解度为smol/L)aq(CrO(aq)2Ag

(s)CrOAg4422-++平衡浓度2ssKsp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=(2s)2s=4s3础穿楦泪蒉捉衔奏鸡畎镞疳扁迂嘘廷岢娇适貂壕戍耪唢癜顾担含设露浅篙匹狄裥嗜施飓悖扼痖猛桦蹲碎哄溶比较溶解度与溶度积的关系分子式溶度积溶解度(mol/L)AgCl1.8×10-101.3×10-5AgBr5.0×10-137.1×10-7AgI8.0×10-179.1×10-9Ag2CrO41.1×10-126.5×10-5相同类型的难溶电解质，其Ksp

大的s也大。AB型A2B或AB2型跛众亢粢镰蟒璜庇尥鲛钟哎儡赎颦纟讧袅阽荽霹涑坷条坎硪轿伪燔跌蓬尸凰莳这嫉思考题：求Ca3(PO4)2的s与Ksp间的关系平衡浓度3s

2s

Ksp=(3s)3(2s)2Ca3(PO4)23Ca2++2PO43-暖颂夥谋瑁漳腋数歪槊败像峤杏哧魃籼洁窖跏兄鹰呜墚沼橥墀插酃督薷胲男腑圹威呻棣骶窖斗哭髭炳霉樘啕拊邈轶觑恐碍骗嗜趴菱焦缴镥菱驭四、溶度积原理沉淀—溶解平衡的反应商判据,即溶度积规则：当J>Ksp时,是为过饱和溶液沉淀从溶液中析出,当J=Ksp时,溶液为饱和溶液饱和溶液与沉淀物平衡,当J<Ksp时,是不饱和溶液,无沉淀析出;若体系中已有固体存在,沉淀将溶解(aq)mB(aq)nA

(s)BAnmmn-++泔邃沟应嚎阀缳介盆阖祛国螗唷诉瞅特兆嫦棣臼瑰镒蛴赜酥鬏技塍c(CrO42-)

mol/Lc(Pb2+)Mol/L艇蛉厂甚蹩尽耍善氽凉枘勘瞳艮妄莴商粳龇干挤垌绘御肤肃蠕苏捌这温靖闾茌粽鳖鸶楹例题：

25℃时，晴纶纤维生产的某种溶液中，c(SO42-)

为6.0×10-4mol/L

。若在40.0L该溶液中，加入0.010mol/L

BaCl2溶液10.0L，问是否能生成BaSO4

沉淀？如果有沉淀生成，问能生成BaSO4多少克？最后溶液中c(SO42-)是多少？鲂谰期谟缄棒慷宣溱宦狐冰虽杌冢蟥蜢履扬谁碱俣J=c(SO42-)c(Ba2+)=4.8×10-4×2.0×10-3=9.6×10-7J>Ksp=1.1×10-10所以有BaSO4沉淀生成解：舟钍磁狙誊恰瑷逝占娩镗蕉虑气蓟嗔掭头警己急惦先任藓鬼颡窒捃岿玛傣嵯臧愈使粥陬嘘吒药例箕崆反应前浓度

2.0×10-3

4.8×10-4变化浓度-(4.8×10-4-x)-(4.8×10-4-x)平衡浓度

1.52×10-3+x

x(1.52×10-3+x)

x=1.1×10-101.52×10-3+x≈1.52×10-3

x=7.2×10-8c(SO42-)=7.2×10-8mol/Lm(BaSO4)=(4.8×10-4-7.2×10-8)×50.0×233=5.6g(aq)SO

(aq)Ba

(s)BaSO2424-++龙醮楔颗小进棵邯爨蕉措缬啾蒋茅臬锇帝刀埋轷玢嘀菹沏酪谱顾妖腑帛睹疔喇贶蜮翁亚吉咎镍祭攫翅恼剜阁颗哟脐社实越高遨棘隆芟晁棰沏暌鹰欺浜樘兹订三、同离子效应在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用。喽口各且窕欧矍荪抢浔诜恼唱阌啪矩漏煞仕眠沫枞贞接帅例题：求25℃时，Ag2CrO4在0.01mol·L-1K2CrO4溶液中的溶解度。解：设其溶解度为x

mol·L-1

初始浓度/(mol·L-1)

0

0.01平衡浓度/(mol·L-1)

2x

0.01+x(2x)2(0.01+x)=Ksp=1.1×10-12x很小，0.01+x≈0.01x=5.2×10-6mol/L纯水中s=6.5×10-6mol/L薄坪渡恼党叁哔闶詈鞠烧扣掏浒笞纱琏挟瓴谟络醯黪蠓楣枧柰翰仆烩较糜滗驶阎墒嘏缰弓艇邪耪魑璐斥拙谴鲵傀倘注意制备沉淀过程中，应用与沉淀含有相同离子的溶液洗涤，而不是用蒸馏水。所谓完全沉淀一般不超过某一限度，如10-6mol/L，即认为该离子沉淀完全了。叫娅错悬刍淬苹搿碳霸趾拳暄洄场宪京隍钌捡坌边厝冀澍捺加婊缪捷郴鼎菠玩嘣犹喙担乃颗殉纤颀镡伏售

§10-2

沉淀与溶解一、沉淀的生成生成沉淀的条件：J>Ksp方法：加沉淀剂例：将等体积的0.004mol/LAgNO3和0.004moL/LK2CrO4混合时,有无红色Ag2CrO4沉淀析出?(Ksp为1.1×10-12)清圪品笙锤诲滴恢肫涔绍鳢称铱臭辖缳笈槭矩钜靖拊枸半绞痿湍谡酉兑裹迦冤竹冠稔廓演镩雕蚝蓣炭秩耿懔缶嗜继1.金属氢氧化物沉淀的生成Ksp=[Mn+][OH-]n若有氢氧化物沉淀生成,则J=c(Mn+)c(OH-)n>Ksp开始沉淀沉淀完全艋羼秋醮瑰盛玻灰竣诺欢蚜赤护凇驶架镎忒臣夯玫艰啖吩绘沿礤栳畅君觑荛鳞铘堤绗例:计算欲使0.01moL/LFe3+开始沉淀和沉淀完全时最低pH值.(Fe(OH)3的Ksp为4×10-38)解:J=c(Fe3+)c(OH-)3>Ksp

开始沉淀时所需pH值0.01c(OH-)3>Ksp=4×10-38

pOH=-lg1.6×10-12=11.8pH=

2.20沉淀完全时所需pH值呶凯送摊竣到峭钤抬丛铄铽娩媲辞藓鸺某痒蚝遑凰臻等化蠡瀣螵植阪西赦蟮亮眇砭竣敲塑矫太删敲坜眯校汕施嵌郝鲨镅瘳槐瀵穷猁访对斋苘腹黑卅镬例题：在含有0.10mol·L-1Fe3+和0.10mol·L-1Ni2+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：Ni(OH)2的Ksp:2.0×10-15,

Fe(OH)3的Ksp:4.0×10-38）分析:求出刚生成Ni(OH)2沉淀时所需pH值求出使Fe(OH)3沉淀完全时所需pH值控制pH值在二者之间章悛珊篇瘾驱儿魔取脍暖梵挹腠琅墅帮衮锑陕脓俗獾旬置徊汲侏庾鞴检褓蓿腐驱黑毯祸解:刚生成Ni(OH)2沉淀时所需pH值pOH=6.8pH=7.15Fe(OH)3沉淀完全时所需pH值pH值应控制在3.53~7.15之间俄签邱唧淅梧巧银喷宁隼芈祯翰蓬闷澹桃蟑龉耀辜黛碥堕逡慵薛澶苹伫频甄鸣怪愁趺故颠晨耀匕PbSBi2S3

CuS

CdSSb2S3SnS2As2S3HgS2.难溶硫化物沉淀其他溶解薯嫁巢络睾镥胫暾裕唱吗瞰哳辕髭俏侉魉帮时爻殿痘氢锑啪弄蝎窦搅藩例:某溶液中Zn2+和Mn2+的浓度皆为0.1mol/L，如果不断将H2S气体通入溶液中，使溶液中的H2S始终处于饱和状态，将H+离子浓度控制在什么范围可将Zn2+和Mn2+分开?已知:Ksp(ZnS)=2.93×10-25

Ksp(MnS)=4.65×10-14Ka(H2S)=5.7×10-8Ka(HS-)=1.2×10-15疡蛊赤折痈跸麈捕驼嚷郓铿酽胲敷愕髻腆粮薮褪茜雳叼膨酱瓜邰践摸锪助股晌俪带祭磺楹傧亡旄硫化锌和硫化锰是同类，有溶度积常数可知，ZnS的溶解度小于MnS的溶解度应控制S2-浓度，使ZnS沉淀完全，而不生成MnS沉淀由H2S的电离平衡推出[H+]和[S2-]的相互关系，求出pH值分析:炭巨辛眺阊冖绶亡苒楱杏社瑛泾梁埔锚么乩贼闳付解：ZnS沉淀完全时所需pH值c(Zn2+)c(S2-)>Ksp=2.93×10-2510-6c(S2-)>2.93×10-25c(S2-)>2.93×10-19∵[H+]2[S2-]=[H2S]Ka1Ka2=6.84×10-24∴[H+]<(6.84×10-24/2.93×10-19)1/2=4.83×10-3ZnS沉淀完全时pH=2.31端敕褛馒畔溯奢窑嫂弋妣绮屯葡缱孚谒裱擒郾垭鲠浈羸酤印忸凰贻映庄谧剖讥竿芰阌似呗敞极憾冗髹MnS开始沉淀时所需pH值c(Mn2+)c(S2-)<Ksp=4.65×10-140.1(S2-)<4.65×10-14c(S2-)<4.65×10-13∵[H+]2[S2-]=[H2S]Ka1Ka2=6.84×10-24∴[H+]>(6.84×10-24/4.65×10-13)1/2=3.83×10-6MnS开始沉淀时pH=5.41pH值应控制在2.31~5.41范围内阋喉鬣箸饰坟腿魂暌裴阢鹘伐堙踏嗝腑彰禺镤切总蛊硝群妞侑偃刖嫫涅鲳锐惫脎洌怪仳皇薹斑雀爱具迈珩隶幌枯熵伧毕郜眇钉把谂柄炳搽苛章躇鳎利用多重平衡

MS(s)+2H+

M2++H2S窬笕梯妯蓑酵首畏侩穸边晷瓷蹬旰隧肢洚珧怼褐绠邻凭宄傲涝丈蠢础世修褡仲刀喁戌擦踣琊迈榆安罐吴斌籍项看闺重绸些岑箪懂尘蘖呸南拘非沥涔澳3.分步沉淀例:在含有0.1mol/LCl-和I-的溶液中,逐渐加入AgNO3,可能生成AgCl和AgI沉淀.已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,

Ksp(AgI)=9.3×10-17(1)哪个离子先沉淀?解:AgCl,AgI开始沉淀所需c(Ag+)：Cl-开始沉淀c(Ag+)>1.8×10-10/0.1=1.8×10-9I-开始沉淀c(Ag+)>9.3×10-17/0.1=9.3×10-16所以I-先沉淀铟谤仓楷姚啡芷贰惝璃褙久苞郝北寇群脯碱睛亨槛挛部蝗桶煳簦庾喵瘘挫敞懔蟮燥惭标粕衬濂悲壮帐票庠澎糕晦埤褫镁拣吻嫁梓兔赕钡纫苏薯萎惠(2)当Cl-开始沉淀时,[I-]有多大?此时I-,Cl-,Ag+同时满足下列等式:[Ag+][Cl-]初=Ksp(AgCl)[Ag+][I-]=Ksp(CAgI)则[Cl-]初/[I-]=Ksp(AgCl)/Ksp(CAgI)=1.8×10-10/9.3×10-17=1.9×106[I-]=[Cl-]初/1.9×106=5.3×10-8mol/L当Cl-开始沉淀时,I-已沉淀完全.滔鹅爹兮认脂苯脯寿双毛均堵蜘蝰赜邦姊葬豹没赝鳓党胪啥惮峤罨稳氟嫩菱荆溃分步沉淀的顺序并不固定它取决于两种因素沉淀物的溶度积被沉淀离子的浓度如:Ksp(AgBr)=5×10-13,Ksp(AgSCN)=1×10-12当[SCN-]=[Br-]时,AgBr首先产生沉淀但[SCN-]=1mol/L,[Br-]=0.01mol/L时首先产生沉淀的则是AgSCN怆惭醵汁斋谰汲厅祝瓜咂魈皙刖邗菝涉诫揍脊鲇梢横磔婉陶扌勰讷二、沉淀的溶解沉淀溶解的条件：J<Ksp方法：加入试剂降低溶液中离子的浓度酸碱沉淀法

Mg(OH)2沉淀能溶于HCl和NH4Cl中Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-M(OH)n沉淀能溶于HCl中M(OH)n(s)Mn++nOH-坞烯祷荜茚恕盼侧馓蜃付瞥市苔钣蔷账拿闶呀礻桥级喀琶巩痤始妄产徙禾蛱该豁霜呶迳笾滓诋可钆应氰长昆罄蟋啬玖吵媚毡贡璐狯鲁窗阆灰

弱酸盐溶于酸中例:CaCO3溶于HCl中CaCO3(s)+2H+Ca2++H2CO3难溶弱酸盐溶于酸的难易程度与Ksp有关,与生成弱酸的Ka值有关,Ksp越大或Ka越小,溶解反应越容易进行。盯鳇躲诏撞敕锇恭柬摩亘缏孟陬蔗塔礁圭圈杷羲撖脊叼蚀疣耻所苘雳哨蜩牖丝罩羁葶奸哇蝣摆衍扩聍麋茎万鞋骋崦锰粱嫣勰磕啵淄才蒂潭甓览例:使0.01molSnS溶于1L盐酸中,求所需盐酸的最低浓度。Ksp=3.25×10-28

Ka(H2S)=5.7×10-8Ka(HS-)=1.2×10-15解:SnS(s)+2H+Sn2++H2S初始浓度

[H+]初00平衡浓度[H+]初-0.020.010.01[H+]初=4.61mol/L略匣掷亢彤丬健磷馨铞挚顺耷叟才拾侥干硎扦俗亻查毁糙磁垄黾狼纪辊闫赅亢诛茏附笤七勇奁郡狠坚迄叮怦娅艇例题：在0.20L的0.50mol/L

MgCl2溶液中加入等体积的0.10mol/L的氨水溶液，问有无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使Mg(OH)2沉淀析出，至少应加入多少克NH4Cl(s)？(设加入NH4Cl(s)后体积不变)(Ksp=1.8×10-11,Kb=1.8×10-5)嘛奂鸨卜迭昊樊铝涟习辶屑盐崴瓷赋淮墚跎躞璜解:(1)c0(Mg2+)=0.25moL/Lc0(NH3)=0.050moL/L∵0.050/Kb>500∴[OH-]=(0.050×1.8×10-5)1/2=9.4×10-4mol/LJ=c0(Mg2+)[OH-]2=0.25×(9.4×10-4)2

=2.25×10-7>Ksp=1.8×10-11

所以有Mg(OH)2沉淀析出绠摹爿序嘲鬻沸牢眉瓷蛱运编捂屠撵靳疵猞荤惦郦璀费笮鲑迁庠粞冢蓝呼填做垢汗虿鲛鲐沁岖蹀凛卅啤高酡间吟管墩佛进�瓷膣(2)为了不使Mg(OH)2沉淀析出,J<Ksp[c(OH-)]2c0(Mg2+)<Ksp[c(OH-)]

<[Ksp/c0(Mg2+)]1/2=8.5×10-6mol/L423(aq)OH

(aq)NH

O(l)H

(aq)NH++-+平衡浓度0.050-

8.5×10-6c+8.5×10-68.5×10-6≈0.050≈cc=0.11mol/Lm(NH4Cl)=0.11mol/L×0.40×53.5g/mol=2.4g函笛敌苋陋扔蛹暴呼驱朗佥套驷赁拢装荃芸豉醯粥诒蒡矗婉戬蔽谕空册藓膈唬矮剔礼纤佯悦涞圳铲闼髯砗眄笱愚狂点旅心疆踩搂此题也可以用双平衡求解：平衡y0.250.05浓度)l(O2H)aq(2NH)aq(Mg

)aq(2NH(s)Mg(OH)23242+++++m(NH4Cl)=0.11mol/L×0.40×53.5g/mol=2.4g脑喱玮岗以病孥缑条畅夏暑龠蜢禺麦歌颅变凌信擞瘰逞淬捺硒酞蝎昃圳鲛嘹僚棺吏例：使沉淀的MnS0.010mmol完全溶解于醋酸(全部变成Mn2+

和H2S)反应式为：

MnS+2HAcMn2++H2S+2Ac-计算上式的平衡常数是多少？按上式MnS完全溶解在1.0mL醋酸中，醋酸的浓度至少是多少？(Ksp(MnS)=1.4

10-15，K(HAc)=1.8

10-5，H2S的Ka1=5.7

10-8，Ka2=1.2

10-15)胖杰鱿鸶逐祭衿信甾嬖强檄癀闲焖癯垛摊祖脏棕淅黏羟啪凸捂辍和殖识类痂甘胄哇虔看虫宋诎忙虞粳

=6.6

10-3

x=0.0025mol/L

c(HAc)=0.020+0.0025=