第6章沉淀溶解平衡

1、1 第六章第六章 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 6.3 兩種沉淀之間的平衡兩種沉淀之間的平衡 6.2 沉淀的生成與溶解沉淀的生成與溶解 6.1 溶解度和溶度積溶解度和溶度積2重重 點(diǎn)點(diǎn)溶度積常數(shù)與溶解度的關(guān)系；溶度積規(guī)則；沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化。難難 點(diǎn)點(diǎn)沉淀的生成、溶解的相關(guān)計算和應(yīng)用；沉淀轉(zhuǎn)化的相關(guān)計算和應(yīng)用，特別是與酸堿平衡、配位平衡相結(jié)合的有關(guān)計算。3 6.1 溶解度和溶度積溶解度和溶度積6.1.3 溶解度和溶度積的關(guān)系溶解度和溶度積的關(guān)系6.1.2 溶度積溶度積6.1.1 溶解度溶解度4 在一定溫度下，達(dá)到溶解平衡時，一定量的溶劑中含有溶質(zhì)的質(zhì)量，叫做溶解度,通常以符號 S 表示。 對水

2、溶液來說，通常以飽和溶液中每 100g 水所含溶質(zhì)質(zhì)量來表示，即以：g /100g水表示。6.1.1 溶解度溶解度5 在一定溫度下，將難溶電解質(zhì)晶體放入水中時，就發(fā)生溶解和沉淀兩個過程。6.1.2 溶度積溶度積6 在一定條件下，當(dāng)溶解和沉淀速率相等時，便建立了一種動態(tài)的多相離子平衡，可表示如下：一般沉淀反應(yīng)： 溶度積常數(shù)，簡稱溶度積。Ksp(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+mnnmmn)(B)(A)B(A-+=ccKsp)(SO)(Ba)BaSO(2424-+=cc可簡寫為：Ksp )/(SO)/(Ba)BaSO( 2424-+=ccccKsp溶解)(aqSO(aq)Ba (s)

3、BaSO2424-+沉淀76.1.3 溶解度和溶度積的關(guān)系溶解度和溶度積的關(guān)系1L 平衡濃度/mol-nSmS溶度積和溶解度的相互換算 在有關(guān)溶度積的計算中，離子濃度必須是物質(zhì)的量濃度，其單位為molL1，而溶解度的單位往往是g /100g水。因此，計算時有時要先將難溶電解質(zhì)的溶解度 S 的單位換算為molL1。nm-+(aq)mB(aq)nA (s)BAmnmn)m()n(SS=Ksp ABS =型Ksp8間的關(guān)系與的思考題：求243)(POCaSKsp5108 S =Ksp9例 ：25oC，AgCl的溶解度為1.9210-3 gL-1，求同溫度下AgCl的溶度積。)L/(mol1-SS平衡

4、濃度3 .143Mr(AgCl) =解：已知1513Lmol1034. 1Lmol3 .1431092. 1 -=S)aq(Cl(aq)Ag AgCl(s) -+1021080. 1)Cl()Ag()AgCl(-+=SccKsp10 2 )L/(mol1xx-平衡濃度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg102 . 2Lg 331.7105 . 6-=S5312105 . 6 ,4101 . 1-=xx例：25oC，已知 (Ag2CrO4)=1.110-12，求同溫下S(Ag2CrO4)/gL-1。Ksp)aq(CrO(aq)2Ag (s)CrOAg4422-+24242)CrO()A

5、g()CrOAg(-+=ccKsp解：11)CrOAg()AgCl(42SSKspKsp12 6.2 沉淀的生成與溶解沉淀的生成與溶解6.2.4 配合物的生成對溶解度的影響配合物的生成對溶解度的影響 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解6.2.3 pH 值對溶解度的影響值對溶解度的影響 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解6.2.2 同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)6.2.1 溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則13mnnm)(B)A(-+=ccJ沉淀溶解平衡的反應(yīng)商判據(jù),即溶度積規(guī)則：6.2.1 溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+ J 平衡向左移動，沉淀析出；Ksp J = 處于平衡狀態(tài)，

6、飽和溶液；Ksp J 平衡向右移動，無沉淀析出； 若原來有沉淀存在，則沉淀溶解。Ksp1415例：2223COOHCO2H+-+BaCO3的生成。 加 BaCl2 或 Na2CO3 加酸(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO2323-+利于 BaCO3 的溶解。23 )(CO JJc-+)(Ba2cKsp16 為 6. 010-4 molL-1 。若在 40.0L該溶液中，加入 0.010molL-1 BaCl2溶液 10.0L ，問是否能生成BaSO4 沉淀？如果有沉淀生成，問能生成 BaSO4多少克？最后溶液中 是多少？)(SO24-c)SO(24-c例題：25時，晴綸纖維生產(chǎn)的某種溶液

7、中，1714424oLmol108 . 40 .500 .40100 . 6)SO(-=c7106 . 9 -=34100 . 2108 . 4-=)Ba()SO(2o24o+-=ccJ132oLmol100 . 20 .500 .10010. 0)Ba(-+=c10sp101.1-=K BaSO 4sp沉淀析出。，所以有KJ 183100 . 2-4108 . 4-)L/(mol1-反應(yīng)前濃度103101 . 1)1052. 1 (-=+xx331052. 11052. 1 -+xx很小，4 3 108 . 4100 . 2-0)L/(mol1-反應(yīng)后濃度x+-31052. 1x)L/(mo

8、l1-平衡濃度(aq)SO (aq)Ba (s)BaSO2424-+5.6g2330 .50108 . 4 4=-2330 .50)108 . 4()(BaSO44-=-xm1824Lmol103 . 7)SO(-=c8103 . 7-=x196.2.2 同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)1.同離子效應(yīng)在難溶電解質(zhì)溶液中加入與其含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，而使難溶電解質(zhì)的溶解度降低的作用。20例題：求 25時， Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度。x.x +-0100 2 )L/(mol 1濃度平衡0.010 0 )L/(mol 1-濃度初始解：(aq)C

9、rO(aq)2Ag (s)CrOAg2442-+15Lmol106.5 -=S純水中16421Lmol102 . 5 CrOKLmol010. 0-=S中6102 . 5-=x010. 0010. 0 + xx很小12sp2101 . 1)010. 0()2(-=+Kxx21AgCl在KNO3溶液中的溶解度 (25 ) 鹽效應(yīng)：在難溶電解質(zhì)溶液中，加入易溶強(qiáng)電解質(zhì)而使難溶電解質(zhì)的溶解度增大的作用。 )L(mol /10 溶解度AgCl )L /(mol )KNO(1513-c 0.00 0.00100 0.00500 0.0100 1.278 1.325 1.385 1.4272.鹽效應(yīng)22

10、當(dāng) 時， 增大，S(PbSO4)顯著減小，同離子效應(yīng)占主導(dǎo)；124oL0.04mol)(SO-c)(SO24-cc(Na2SO4)/ molL-1 0 0.001 0.01 0.02 0.04 0.100 0. 200 S(PbSO4)/ mmolL-1 0.15 0.024 0.016 0.014 0.013 0.016 0.023 23 6.2.3 pH 值對溶解度的影響值對溶解度的影響 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解1.難溶金屬氫氧化物 )(aqnOH(aq)M (s)M(OH)nn-+nnsp)M()OH(+-=cKcnnosp)M()OH( +-cKc開始沉淀n5sp100 . 1)OH(

11、 -Kc沉淀完全sp2 OHOHHKJJ+-+使加酸，242.826.85pH可將pH值控制在 2.82 6.85 之間Fe3+沉淀完全Ni2+開始沉淀例題：在含有0.10molL-1 Fe3+和 0.10molL-1 Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，應(yīng)控制pH值為多少?2.82 102.8 Fe(OH)393-6.85 105.0 Ni(OH)16 2- pH pH sp 沉淀完全開始沉淀K解：c(Fe3+)10-525溶于銨鹽22Mn(OH) Mg(OH) 例如：上。加入銨鹽溶解，道理同(s)Mn(OH)21312102.1 10.15 -Ksp)aq(2OH)a

12、q(Mg (s)Mg(OH)22+-+-+)aq(OHNH )aq(OH)aq(NH234+使 JJKsp2966o6 105 . 4 105 . 4 105 . 4050. 0 )L(mol/1c+-平衡濃度g3 . 4g)5 .5340. 020. 0()ClNH(4=mMg(OH) )2(2J沉淀析出，為了不使Ksp423(aq)OH (aq)NH O(l)H (aq)NH+-+14o5o6Lmol20. 0)NH( 108 . 1050. 0105 . 4-+-=cc53.5Cl)(NHM4r=25. 0101 . 5)Mg()(Mg(OH)OH(1222-+-=ccKsp30016.

13、 0)108 . 1 (101 . 52512=-0.050 0.25 )Lmol/(1-y平衡濃度此題也可以用雙平衡求解：g3 . 4g)5 .5340. 020. 0()ClNH(Lmol20. 0)NH( 20. 0 016. 0)050. 0(25. 041422=-+mcyy) l (O2H)aq(2NH)aq(Mg )aq(2NH(s)Mg(OH)23242+)(NH)Mg(OH)( )NH()NH()Mg(23224232=+cccc(OH)2c(OH)2KKspK b31PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS2.金屬硫化物32難溶金屬硫化物

14、在酸中的沉淀-溶解平衡：難溶金屬硫化物的多相離子平衡：+-+22(aq)S(aq)M MS(s)：強(qiáng)堿+-222(aq)OH (aq)HS O(l)H(aq)S S-+22(aq)HS(aq)OH (aq)M O(l)HMS(s)=-+2)HS()OH()M(cccK+22S(aq)H(aq)M (aq)2HMS(s)=-+22222+spa)S()S()H()SH()M( cccccK或=2a22a1spspa)SH(S)H()MS( KKKK在酸中的溶度積常數(shù)spaK33 例題： 25下,于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S(g), 使其成為飽和溶液 (c(H2S)= 0.1

15、0molL-1) 。用HCl調(diào)節(jié)pH值，使c(HCl)= 0.30molL-1 。試判斷能否有FeS生成。011. 0)30. 0(10. 001. 0)(HS)(H)Fe (2222cccJ=+S(aq)H(aq)Fe (aq)H2FeS(s)22+解：600 spaK=沉淀生成。無FeS spaKJ spaK越大,硫化物越易溶。34溶解方法 溶不溶 溶不溶 不溶 溶不溶 不溶 溶 溶不溶 不溶 不溶 溶不溶 不溶 不溶 不溶 溶稀HClHAcMnSCdSPbSCuS Ag2SHgS濃HCl王 水3HNOZnS FeS35 6.2.4 配合物的生成對溶解度的影響配合物的生成對溶解度的影響 沉

16、淀的配位溶解沉淀的配位溶解(aq)Cl(aq)Ag(NH (aq)2NHAgCl(s)233-+(aq)HgI (aq)2IHgI2(s)42-+AgCl(S)+Cl-(aq)AgCl2-(aq)難溶化合物溶于具有相同陰離子的溶液中，發(fā)生了加和反應(yīng)難溶化合物溶于含有不同陰離子的溶液中，發(fā)生了取代反應(yīng)36)Lmol /( 1-平衡濃度x10. 03103.00-=7101067. 1108. 1-=1123oL2.0molL0.20)mol1.8(O)HNH(-=+=c8 . 1=x10. 0例題：室溫下，在1.0L氨水中溶解0.10mol固體的AgCl(s)，問氨水的濃度最小應(yīng)為多少?(aq)

17、Cl(aq)Ag(NH (aq)2NHAgCl(s)233-+解：32103.0010. 010. 0-=Kx23fsp)Ag(NH()AgCl(+=KKK37氧化配位溶解：223) l (O4H2NO(g)3S(s)aq()3Cu(NO+242O(l)4H3S(s)2NO(g)(aq)HgCl3H+氧化還原溶解：36sp102 . 1)CuS(K=-3)aq(8HNO3CuS(s)+，sp22)S( S(s) SKJJc-HNO353sp104 . 6HgS)(K=-3(aq)2HNO12HCl(aq)3HgS(s)+sp222242 )S( S(s) S)Hg( HgCl HgKJcc-+

18、-+使使?jié)釮Cl濃HNO338沉淀溶解的方法：+4NH酸（堿或 鹽）溶解氧化還原溶解配位溶解氧化 配位（王水）溶解39 6.3 兩種沉淀之間的平衡兩種沉淀之間的平衡6.3.2 沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化6.3.1 分步沉淀分步沉淀40-ClLmol100 . 1ILmol100 . 11313313AgNO Lmol100 . 1 -逐滴加入后析出先析出 AgCl(s) AgI(s)1L溶液1.分步沉淀和共沉淀6.3.1 分步沉淀分步沉淀實(shí)驗(yàn)：AgCl AgI41-+I1)Ag(c-+Cl2)Ag(c114Lmol103 . 8-=-+I1)Ag(c7108.1-=1Lmol-+Cl2)Ag(c開始

19、沉淀時：AgCl-15-110Lmol100 . 1Lmol106 . 4cc)(I102 . 2 6-=c)(Ag)Ag(I2Cl1+cc)I ()(AgI)Cl()(AgClspsp-ccKKc 與被沉淀離子濃度有關(guān)44-24CrO 例題：某溶液中含Cl和 ，它們的濃度分別是 0.10mol.L-1和0.0010mol.L-1，通過計算證明，逐滴加入AgNO3試劑，哪一種沉淀先析出。當(dāng)?shù)诙N沉淀析出時，第一種離子是否被沉淀完全(忽略由于加入AgNO3所引起的體積變化)。45-+Cl1)(Agc-+24CrO2)(Agc先析出AgCl19Lmol108 . 1-=-+Cl1)(Agc15Lm

20、ol103 . 3-=-+24CrO2)(Agc解：析出AgCl(s)所需的最低Ag+濃度-+Cl1)(Agc10. 0108 . 110-=)Cl(AgCl)sp-=cK-+24CrO2)(Agc0010. 0101 . 112-=)(CrO)CrO(Ag2442sp-=cK46,CrOAg42開始析出時當(dāng)16Lmol105 . 5-=5100 . 1-1Lmol-)Cl(-c)Cl(-c510103 . 3108 . 1-=)(Ag(AgCl)2sp+=cK476.3.2 沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化向向NaCl溶溶液滴入液滴入AgNO3溶液溶液10滴混合溶滴混合溶液液滴加滴加KI溶液溶液10滴滴

21、滴加滴加Na2S溶液溶液10滴滴步驟步驟現(xiàn)象現(xiàn)象有白色沉有白色沉淀析出淀析出白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色黃色沉淀轉(zhuǎn)黃色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色化為黑色AgClAgIAg2SKINa2S48AgCl轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為AgI的反應(yīng)式為：的反應(yīng)式為： AgCl Ag+ + Cl- KI = I- + K+ +AgI這種在有沉淀的溶液中，加這種在有沉淀的溶液中，加入適當(dāng)試劑，可以使沉淀溶入適當(dāng)試劑，可以使沉淀溶解的同時生成另一種更難溶解的同時生成另一種更難溶的沉淀叫做沉淀的轉(zhuǎn)化。的沉淀叫做沉淀的轉(zhuǎn)化。沉淀轉(zhuǎn)化在實(shí)際生產(chǎn)中有著重要的意義，例如，在燒水鍋沉淀轉(zhuǎn)化在實(shí)際生產(chǎn)中有著重要的意義，例如，在燒水鍋爐中常易產(chǎn)

22、生爐中常易產(chǎn)生以以CaSO4 為主要成分的水垢，必須及時清除，為主要成分的水垢，必須及時清除，否則會給生產(chǎn)帶來否則會給生產(chǎn)帶來危害。但是危害。但是CaSO4 不溶于酸，不易除去。不溶于酸，不易除去。實(shí)際工作中先用實(shí)際工作中先用Na2CO3 溶液處理，將溶液處理，將CaSO4 沉淀轉(zhuǎn)化為沉淀轉(zhuǎn)化為可溶于酸的可溶于酸的CaCO3 沉淀，再用鹽酸就沉淀，再用鹽酸就可以除去可以除去CaCO3 。4995109 . 4101 . 7-=4104 . 1=(aq)SO(s)aCOC (aq)CO(s)CaSO243234-+)(Ca)(CO)(Ca)(SO223224+-+-=ccccK)(CaCO)(CaSO3sp4spKK=50 7101 . 7-=xx)Lmol/(1-平衡濃度010. 0)CONa(320c1Lmol010.0-17Lmol)010. 0101 . 7(-+=例題：在1LNa2CO3溶液中使0.010mol的CaSO4全部轉(zhuǎn)化為CaCO3,求Na2CO3的最初濃度為多少? 解：(aq)SO(s)CaCO (aq)CO(s)CaSO243234-+4104 . 1010. 0= Kx51氟化物防治齲齒的化學(xué)