无机与分析化学 第八章（1）沉淀溶解平衡.ppt

1、,第八章（1）沉淀溶解平衡,Precipitation solubility equilibrium,第一节 溶度积 第二节 沉淀的生成 第三节 分步沉淀和沉淀的转化 第四节 沉淀的溶解,沉淀的生成与溶解,一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力的大小.,物质 溶解度(g/100g水),易溶物, 0.1,微溶物,0.010.1,难溶物, 0.01,沉淀的生成与溶解,对难溶物来说, 在它的饱和溶液中存在多相离子平衡.,一定T 时:,溶解 溶解 BaSO4(s) BaSO4(aq) Ba2+(aq) + SO42-(aq) 沉淀 沉淀,3-1 溶度积,一、溶度积常数,BaSO4 (s) BaS

2、O4(aq),全 部 电 离,Ba2+(aq) + SO42-(aq),平衡时 Ksp =Ba2+ SO42- ,Ksp称为溶度积常数,简称溶度积(solubility product). 表示一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂的乘积为一常数。,Ba2+ + SO42-,BaSO4 (s),Ba2+(aq) + SO42-(aq),简写为 BaSO4 (s),设 AmBn (s) mAn+ + nBm-,Ksp = An+m Bm-n,一、溶度积常数,二、溶度积和溶解度的相互换算,例3-1 已知298K时,BaSO4的Ksp= 1.0710-10 , Ag2CrO4的Ksp=1.

3、1210-12, 试比较二者溶解度S的大小。,解：,BaSO4(s) Ba2+ +SO42-,平衡浓度/molL-1 S S, Ksp = Ba2+ SO42- = S2,Ag2CrO4(s) 2Ag+ +CrO42-,平衡浓度/molL-1 2S S, Ksp = Ag+2 CrO42- = (2 S)2S = 4S3,结论,相同类型，Ksp, S . 不同类型 , 不能用Ksp判断S 的大小.,二、溶度积和溶解度的相互换算,有 Ksp = An+m Bm-n,离子强度很小 难溶强电解质 可忽略副反应,适用条件,= mSm nSn = mm nn Sm+n,一定温度下，其溶解度为S molL

4、-1,（近似公式）,设 AmBn(s) mAn+ + nBm-,二、溶度积和溶解度的相互换算,CuS(s) Cu2+ + S2-,Cu2+ + H2O Cu(OH)+ + H+,S2- + H2O HS- + OH-,如：,Fe(OH)3 (s) Fe(OH)2+ + OH- K1,Fe(OH)2 + Fe(OH)2+ + OH- K2,Fe(OH)2 + Fe3+ + OH- K3,),Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp,Ksp= K1 K2K3,Fe3+:OH-1:3,二、溶度积和溶解度的相互换算,三、溶度积规则,c 任意浓度,2溶度积规则,IP = Ksp 饱和溶液 平衡状态

5、 IP Ksp 过饱和溶液 平衡 沉淀析出,1离子积IP (ion product),AmBn(s) mAn+ + nBm-, 溶度积规则的使用条件, 10-5 g ml-1 固体，才有浑浊现象。 溶液呈过饱和状态时，沉淀难于生成。 避免沉淀剂过量 如： Hg2+ + 2I- HgI2(桔红) HgI2 + 2I- HgI42- (无色) 避免副反应,如： CO32- + H2O HCO3- + OH- S2- + H2O HS- + OH-,四、同离子效应和盐效应, 同离子效应,PbI2 饱和溶液 + KI (aq) 黄,在难溶电解质溶液中加入含有 共同离子的易溶强电解质，使 难溶电解质溶解

6、度降低的现象。,例3-2 已知BaSO4的 Ksp=1.0710-10，求298K时，BaSO4在 0.0100 mol L-1的K2SO4溶液中的溶解度。并与在纯水中的溶解度(例3-1)作比较。,解：设溶解度为 x molL-1,平衡浓度/molL-1 x 0.0100 + x,BaSO4(s) Ba2+ + SO42-,Ksp = Ba2+ SO42- = x (0.0100 + x), 0.0100 + x 0.0100,溶液中离子浓度10-6molL-1,沉淀完全。,结论,纯水中：,上述PbI2(加KI)沉淀中继续加过量KI(s)溶解,PbI2 + 2I- PbI42-,含同离子的沉淀

7、剂不能过量太多 沉淀剂过量2030即可。,同离子效应,盐效应,在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象。,AB(s) A+ + B-,离子浓度较高时：,Ksp = A+B-,I ， 1， IP Ksp,平衡,3-2 沉淀的生成 IP Ksp,一、加入沉淀剂,例3-3 在20ml 0.0020molL-1Na2SO4溶液中加入 20 ml 0.020molL-1 BaCl2溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断 SO42- 离子是否沉淀完全？已知BaSO4的Ksp= 1.0710-10 .,解:（1）, 有BaSO4沉淀生成,即 1.0710-10 0

8、.0090 x x = SO42- 1.210-8 mol L-1, 设平衡时 SO42- = x molL-1,沉淀完全是指离子残留量 10-5 mol L-1,故加入BaCl2 可使SO42- 沉淀完全,Ksp = Ba2+SO42- = ( 0.0090 + x ) x,起始浓度/molL-1 0.010 0.0010 平衡浓度/ molL-1 0.0100.0010+ x x,BaSO4 (s) Ba 2+ + SO42-, 0.0090 + x 0.0090, x 很小,二、控制溶液的 pH 值,例3-4 计算298K时使0.010molL-1Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值

9、。已知Fe(OH)3的Ksp=2.6410-39。,解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-, 开始沉淀, Fe3+OH- Ksp,pOH = 13lg 6.42 = 12.19, pH = 1.81, 沉淀完全,例3-5 在 100 ml 0.20molL-1 的 MgCl2 溶液 中，加入100ml 含有 NH4Cl 的 0.010molL-1 氨水溶液 , 欲阻止生成 Mg(OH)2 沉淀，上述氨水中需含几克 NH4Cl ？,Fe3+ 10-5 molL-1, pH = 14(12lg6.42) =2.81,解：混合后,不产生Mg(OH)2 沉淀，则 IP Ksp,3-3 分

10、步沉淀和沉淀的转化,用一种沉淀剂，使溶液中的 几种离子先后沉淀出来的方法。,例3-6 溶液中Cl-、CrO42-离子浓度均为0.0010molL-1 ， 若逐滴加入AgNO3溶液，试计算： （1）哪一种离子先产生沉淀？ （2）第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一 种离子的浓度是多少？,一、分步沉淀,解：(1) 开始沉淀,故 AgCl 已沉淀完全( Cl-10-5 molL-1 ), 先产生AgCl 沉淀, Ksp =Ag+Cl-, 金属硫化物的分步沉淀,MS +2H+ M2+ + H2S,Ksp,一、分步沉淀,K,例3-7某溶液中Cd2+和Zn2+离子浓度均为0.10molL-1，为使Cd2

11、+离子生成CdS沉淀与Zn2+离子分离，须通入饱和H2S溶液， 试问此时H+ 应控制在什么范围？,解： H2S = 0.10 molL-1,使Cd2+沉淀完全所需 H+ 的最低浓度为,不使 Zn2+ 沉淀，溶液中 H+ 的最高浓度为, 0.14 molL-1 H+ 2.1 molL-1,是近似计算,分步沉淀, 金属氢氧化物的分步沉淀,M(OH)n(s) Mn+ + nOH-,Ksp=Mn+OH-n,例3-8 某酸性溶液中，Fe3+和Zn2+离子的浓度均为0.010 molL-1, 根据它们的溶度积，计算出彼此分离的pH范围。,解：开始沉淀, Fe(OH)3 先沉淀,分步沉淀,是近似计算,Fe(

12、OH)3 沉淀完全（Fe3+ 1.010-5mol.L-1), 6.4210-12molL-1 OH- 8.2810-8 molL-1,故 2.81 pH 6.92,分步沉淀,二、沉淀的转化,在含有某一沉淀的溶液中，加入 适当的试剂，使之生成另一种沉淀。,例3-9 通过计算说明，在含有SrCO3沉淀溶液中加 入Na2SO4溶液，能否将SrCO3转化为SrSO4？,解： SrCO3(s) + SO42-,SrSO4(s) + CO32-,SrCO3饱和溶液中,故可以转化,二、沉淀的转化,例3-10 如果在1L Na2CO3 溶液中转化 0.010molL-1 CaSO4 ，问 Na2CO3 的最

13、初浓度应为多少？,解： CaSO4(s) + CO32-,CaCO3(s) + SO42-, Na2CO3 的最初浓度为,0.010 + 7.110-7 0.010 ( molL-1 ),3-4 沉淀的溶解 IP Ksp,1生成弱电解质, 生成弱酸,CaCO3(s) +2H+ Ca2+ + H2CO3,H2O + CO2,CaCO3(s) Ca2+ + CO32-,CO32- + H+ HCO3-,HCO3- + H+ H2CO3,CaCO3(s) + 2HAc Ca2+ + 2Ac- + H2CO3,CaCO3(s) Ca2+ + CO32-,2HAc 2Ac - + 2H+,CO32- +

14、 H+ HCO3-,HCO3- + H+ H2CO3, 生成弱酸盐,PbSO4(s) + 2Ac-,Pb(Ac)2 + SO42-,PbSO4(s),Pb2+ + SO42-,K1 =Ksp,Pb2+ + 2Ac-,Pb(Ac)2,K2 =K稳,K= K1K2 = Ksp K稳 = 1.810-81.0104 = 1.810-4,1生成弱电解质, 生成弱碱,Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3H2O,Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH-,K1=Ksp,2NH4+ + 2OH- 2NH3H2O, 生成水,Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O, 发生氧化还原反应,3CuS + 8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+ 3S+ 2NO+ 4H2O, 生成配离子,AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl-,IP Ksp 溶解,Ag+,S2