无机化学 沉淀溶解平衡 习题课

1、1,第九章沉淀溶解平衡习题课,化学学院陈维林,2,本章内容小结教材P260例9-7书后习题,3,本章内容小结,溶度积常数Ksp溶度积原理同离子效应和盐效应沉淀的生成和溶解分步沉淀沉淀的转化,4,溶度积常数KspAaBb(s)aAb+bBa-Ksp=Ab+aBa-b=(as)a(bs)b=aabbsa+bs:溶解度注意：溶度积常数表达式中的浓度项应为相对浓度(c/c)，但为书写简便，用浓度代替相对浓度。(见教材P239页底注解),5,溶度积常数Ksp,Ksp大小与浓度无关，随温度变化而改变；溶度积和溶解度s之间可进行相互换算，但溶解度必须用物质的量浓度(即moldm-3)来表示。,6,溶度积原理

2、QiKsp，沉淀从溶液中析出；Qi=Ksp，饱和溶液与沉淀物平衡；QiKsp，不饱和溶液，若有沉淀物则发生溶解。,7,3.同离子效应和盐效应同离子效应：在难溶电解质饱和溶液中，加入与其具有相同离子的强电解质，使难溶电解质溶解度减小；盐效应：在难溶电解质饱和溶液中，加入与其不具有相同离子的强电解质，使难溶电解质溶解度增大。同离子效应一般比盐效应大得多。,8,4.沉淀的生成和溶解沉淀的生成：创造条件使有关离子浓度增大，造成QiKsp；常用方法：加入沉淀剂，应用同离子效应，控制溶液pH值。(2)沉淀的溶解：创造条件使有关离子浓度减小，造成QiKsp；常用方法：酸溶解，生成弱电解质，发生氧化还原反应，

3、生成配合物。,9,MS型沉淀的酸溶解计算公式,MS+2H+M2+H2S,10,可溶于稀盐酸(0.3molL-1)的硫化物沉淀：FeS(黑色),CoS(黑色),NiS(黑色),ZnS(白色),MnS(肉红色)，Al2S3(白色)，Cr2S3(黑色)注：Al2S3和Cr2S3在水中完全水解，分别生成白色的Al(OH)3和灰绿色的Cr(OH)3,金属硫化物的酸溶性,11,金属硫化物的酸溶性,不溶于稀盐酸的硫化物沉淀：SnS(褐色),Sb2S3(桔红色),PbS(黑色),CdS(黄色),Bi2S3(棕黑色),As2S3(黄色),CuS(黑色),Ag2S(黑色)，HgS(黑色),可溶于浓盐酸,不溶于浓盐

4、酸，可溶于硝酸；,在浓盐酸和硝酸中均不溶解，只溶于王水(V浓HCl:V浓HNO3=3:1),12,M(OH)n型沉淀的酸溶解计算公式,M(OH)n+nH+Mn+nH2O,13,酸溶平衡常数,用酸溶解难溶电解质的反应统称酸溶反应。难溶弱酸盐和难溶的金属氢氧化物都有可能溶解在强弱不同的酸中，而决定酸溶反应能否自发进行的重要因素是反应的平衡常数，称为酸溶平衡常数。,14,酸溶平衡常数,决定酸溶反应能否发生的因素还有反应速率和沉淀物的结构。反应速率很慢的酸溶反应实际上难以实现；某些加热过的金属氢氧化物(如Al(OH)3-Al2O3)难溶于任何酸。,15,酸溶平衡常数,根据酸溶平衡常数K判断酸溶反应能否

5、发生的经验规律：当K107(相当于rGm40kJmol-1)时，酸溶反应能自发进行，而且进行得较彻底，如MnS(s)可溶于盐酸中(K=2.7107)。,16,酸溶平衡常数,当K+40kJmol-1)时，酸溶反应不能自发进行，如CuS(s)不溶于盐酸中(K=5.510-16)，只能溶解在有氧化性的HNO3中。当10-7K107(相当于40kJmol-1rGm+40kJmol-1)时，需根据具体情况来判断，有时可通过提高H+浓度使沉淀溶解。,17,5.分步沉淀溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，则沉淀生成的先后按Q值大于Ksp的先后顺序分步沉淀。一般溶液中被沉淀离子浓度小于10-5mol

6、L-1时，认为已沉淀完全。6.沉淀的转化一般由溶解度大的沉淀向溶解度小的沉淀转化。,18,教材P244例9-7,使0.01molZnS溶于1dm3盐酸中，求所需盐酸的最低浓度。已知Ksp(ZnS)=2.510-22,H2S的K1=1.110-7,K2=1.310-13,19,教材P244例9-7解：,解法一：分步计算。当0.01mol的ZnS全部溶解于1dm3盐酸时，生成的Zn2+=0.01moldm-3，与Zn2+相平衡的S2-可由沉淀溶解平衡求出。ZnSZn2+S2-Ksp(ZnS)=Zn2+S2-S2=Ksp(ZnS)/Zn2+=2.510-22/0.01=2.510-20,20,解法一

7、：当0.01mol的ZnS全部溶解时，产生的S2-将与盐酸中的H+结合生成H2S，且假设S2-全部生成H2S，则溶液中H2S=0.01moldm-3。根据H2S的解离平衡，由S2-和H2S可求出与之平衡的H+。,教材P244例9-7解：,H2S2H+S2-,21,教材P244例9-7解：,解法一：,此浓度为平衡浓度，原来的盐酸中的H+与0.01molS2-结合生成H2S时消耗掉0.02mol。故所需盐酸的起始浓度为(0.076+0.02)moldm-3=0.096moldm-3,22,解法二：可通过ZnS溶解反应的总的反应方程式来计算。ZnS+2H+H2S+Zn2+起始相对浓度c000平衡相对

8、浓度c0-0.020.010.01,教材P244例9-7解：,23,教材P244例9-7解：,解法二：,24,P2489-8,室温下测得AgCl饱和溶液中Ag+和Cl-的浓度均约为1.310-5moldm-3。试求反应,的rGm值。,书后习题,25,P2489-8解：,Ksp=Ag+Cl-=1.310-51.310-5=1.6910-10,rGm=RTlnKsp=8.314Jmol-1K-1298Kln(1.6910-10)=55.7kJmol-1,26,P2489-9,某溶液中Ba2+和Sr2+的浓度均为0.01moldm-3，向其中滴加Na2CrO4溶液。通过计算说明，当SrCrO4开始生

9、成时，Ba2+是否已经被沉淀完全。已知BaCrO4的Ksp=1.210-10,SrCrO4的Ksp=2.210-5。,27,P2489-9解：,SrCrO4Sr2+CrO42-Ksp(SrCrO4)=Sr2+CrO42-CrO42=Ksp(SrCrO4)/Sr2+=2.210-5/0.010=2.210-3即：当CrO42=2.210-3moldm-3时，开始生成SrCrO4沉淀。,28,BaCrO4Ba2+CrO42-Ksp(BaCrO4)=Ba2+CrO42-Ba2+=Ksp(BaCrO4)/CrO42=1.210-10/2.210-3=5.510-8所以，当SrCrO4开始生成时，Ba2

10、+=5.510-8moldm-31.010-5moldm-3，Ba2+已经被沉淀完全。,P2489-9解：,29,P2489-10,Ba2+和Sr2+的混合溶液中，二者的浓度均为0.10moldm-3，将极稀的Na2SO4溶液滴加到混合溶液中。已知BaSO4的Ksp=1.110-10，SrSO4的Ksp=3.410-7。试求（1）当Ba2+已有99%沉淀为BaSO4时的Sr2+.（2）当Ba2+已有99.99%沉淀为BaSO4时，Sr2+已经转化为SrSO4的百分数。,30,P2489-10解：浓度为0.10moldm-3的Ba2+，已沉淀99，这时体系中Ba2+=0.10(1-99%)=1.

11、010-3moldm-3BaSO4Ba2+SO42-Ksp=Ba2+SO42-,31,Q(SrSO4)=Sr2+SO42-=0.101.110-7=1.110-8由于Q(SrSO4)Ksp(SrSO4)。故此时尚未生成SrSO4沉淀，因而Sr2+仍为起始浓度0.10moldm-3。,P2489-10解：,32,(2)浓度为0.10moldm-3的Ba2+，已沉淀99.99，这时体系中Ba2+=0.10(199.99%)=1.010-5moldm-3BaSO4Ba2+SO42-Ksp(BaSO4)=Ba2+SO42-,P2489-10解：,33,Ksp(SrSO4)=Sr2+SO42-,Sr2+

12、已经转化成SrSO4的百分数为69。,P2489-10解：,34,P2489-12,已知AgCl的Ksp=1.810-10，试求AgCl饱和溶液中Ag+，若加入盐酸，使溶液的pH值=3.0，再求溶液中的Ag+。,35,P2489-12解：,Ksp=Ag+Cl-=1.810-10在AgCl饱和溶液中Ag+=Cl-,故Ag+=1.310-5moldm-3加入盐酸，体系pH=3.0，则HCl=1.010-3moldm-3所以Cl-=1.010-3moldm-3,36,P2489-13,向0.50moldm-3的FeCl2溶液通H2S气体至饱和，若控制不析出FeS沉淀，试求溶液pH的范围。已知FeS的

13、Ksp=6.310-18，H2S的Ka=1.310-20,37,P2489-13解：,pH应小于1.99,38,P2489-14,在1.0moldm-3CuCl2溶液中含有10.0moldm-3HCl，通入H2S至饱和。试求已达到平衡时，溶液中的H+和Cu2+,39,P2489-14解：,反应过程中涉及两个平衡H2S2H+S2-CuSCu2+S2-两式相减即得Cu2+H2SCuS+2H+,40,1.0moldm-3的Cu2+完全与H2S反应后，将生成2moldm-3的H+，故体系中H+=(10.0+2.0)moldm-3=12moldm-3。依题设H2S饱和，故H2S=0.1moldm-3。,

14、即Cu2+=7.010-13moldm-3。,41,P2489-15,采用加入KBr溶液的方法，将AgCl沉淀转化为AgBr。试求Br-的浓度必须保持大于Cl-的浓度的多少倍？已知AgCl的Ksp=1.810-10，AgBr的Ksp=5.410-13,42,P2489-15解：,沉淀的转化过程涉及两个沉淀溶解平衡：,两式相减即得AgCl转化为AgBr的反应式：,43,故必须保持Br3.010-3Cl，即Br大于Cl的3.010-3倍。,44,P2489-16,将足量ZnS置于1dm3盐酸中，收集到0.10molH2S气体。试求溶液中H+和Cl-。已知ZnS的Ksp=2.510-22，H2S的K

15、a=1.310-20,45,P2489-16,解：ZnS+2H+Zn2+H2S依题意收集到0.10molH2S气体，这说明四个问题：溶液已饱和，其中H2S=0.10moldm-3；逸出的和存在于饱和溶液中的H2S共0.20mol；生成0.20molH2S，同时有0.20molZn2+存在于溶液中，即Zn2+=0.20moldm-3；生成0.20molH2S，同时将有0.40molCl-存在于溶液中，即此部分Cl-=0.40moldm-3。,46,溶液中H+=1.02moldm-3，同时也将因此有1.02moldm-3的Cl-存在于溶液中，故溶液中Cl-=(1.02+0.40)moldm-3=1

16、.42moldm-3,47,习题册习题,P1068.5下列化合物中，在氨水中溶解度最小的是(A)Ag3PO4;(B)AgCl;(C)AgBr;(D)AgI。,已知：Ksp(AgCl)=1.7710-10;Ksp(AgBr)=5.3510-13;Ksp(AgI)=8.5210-17;Ksp(Ag3PO4)=8.8910-17.,答案为(D)AgI。,48,解题分析：含银沉淀一般可与氨水发生配位反应，生成Ag(NH3)2+配离子，方程式如下：AgX+2NH3H2OAg(NH3)2+X+2H2O所以，含银沉淀在氨水中的溶解度将大于其在水中的溶解度。而它们在水中的溶解度越大，解离出的Ag+就越多，则其

17、在氨水中的溶解度越大。因而只需通过Ksp计算出各沉淀在水中的溶解度，即可得知其在氨水中的溶解度顺序。,P1068.5,49,P1068.5解：因为从AgCl至AgI，Ksp逐渐减小，其在水中的溶解度也逐渐减小，所以在氨水中溶解度最小的是AgI。AgI在水中的溶解度s(AgI)=Ksp(AgI)1/2=9.2310-9moldm-3,50,P1068.5解：,又因为Ksp(Ag3PO4)=(3s)3s=27s4=8.8910-17，所以,所以仍是AgI在水中的溶解度最小，因此答案为(D)AgI。,51,P1088.15下列各对离子的混合溶液中均含有0.30moldm-3HCl，不能用H2S进行分离的是(A)Cr3+,Pb2+;(B)Bi3+,Cu2+;(C)Mn2+,Cd2+;(D)Zn2+,Pb2+.,答案为(B)Bi3+,Cu2+。,52,解题分析：不能用H2S