第三章 沉淀溶解平衡

1、第一節(jié)第一節(jié) 難溶電解質的溶解度和溶度積難溶電解質的溶解度和溶度積第二節(jié)第二節(jié) 沉淀的生成沉淀的生成第三節(jié)第三節(jié) 沉淀的溶解沉淀的溶解溶解度溶解度0.01g /100gH2O0.010.1g /100gH2O0.1g /100gH2O難溶物質難溶物質微溶物質微溶物質易溶物質易溶物質弱酸、弱堿弱酸、弱堿：分子分子離子離子單相平衡單相平衡固體固體離子離子多相平衡多相平衡 ( 異相平衡異相平衡 )難溶電解質難溶電解質：一、一、 溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)BaCO3(s)溶解溶解沉淀沉淀KBaCOCOBa3232溶度積常數(shù)，溶度積常數(shù)，COBa232、摩爾溶解度摩爾溶解度BaCO3BaCOKCOBa3232

2、spK第一節(jié)第一節(jié) 難溶電解質的溶解度和溶度積難溶電解質的溶解度和溶度積時時當當沉沉溶溶spK大小與大小與S(溶解度溶解度)有關，有關，是是T的函數(shù)的函數(shù)Ba2+ + CO32-（molL-1）設設 AmBn (s) mAn+ + nBm-Ksp = An+m Bm-n Ksp稱為溶度積常數(shù)稱為溶度積常數(shù), ,簡稱溶度積簡稱溶度積表示一定溫度下，難溶電解質的飽和溶液中表示一定溫度下，難溶電解質的飽和溶液中, ,各離子各離子濃度冪的乘積為一常數(shù)。濃度冪的乘積為一常數(shù)。溶度積的通式溶度積的通式AgCl：Fe(OH)3：Ba3(PO4)2：AgCl(s) Ag+ + Cl- Fe(OH)3 (s)

3、Fe3+ + 3OH-Ba3(PO4)2(s) 3Ba2+ + 2PO43-spKClAg33OHFe23432POBaspKspK例例1： 25時時，AgCl在水中的溶解度為在水中的溶解度為0.00192gL-1，試求該溫度下的溶度積試求該溫度下的溶度積？（？（M(AgCl)=143.4g/mol）解解：)L(mol101.34143.40.0019215sAgCl(s) Ag+ + Cl-平衡平衡 s s sAB型型spsK2s10108 . 1ClAg(AgCl)Ksp25)1034. 1 (二、二、 溶解度和溶度積的換算溶解度和溶度積的換算 例例2：已知已知25時時Ag2CrO4的的

4、為為 1.110-12，求求Ag2CrO4在水中的溶解度在水中的溶解度？spK解解： 設設Ag2CrO4在水中的溶解度為在水中的溶解度為 sAg2CrO4(s) 2Ag+ + CrO42-平衡平衡 s 2s s32124)2(101 .1sss)Lmol(105 . 64101 . 115312sAB2或或A2B型型CrOAg)CrO(AgK24242sp34Ksps 比較例比較例1和例和例2可以發(fā)現(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)：)CrOAg()AgCl(42ss為什么為什么？原因原因：溶度積表示式不同溶度積表示式不同類型相同類型相同：s 大大類型不同類型不同：計算后比較計算后比較)CrOAg(K)AgCl(K4

5、2spspAg)(AgClKsp242Ag)CrO(AgKsp大大spK例例3：在含有在含有0.010molL-1AgNO3溶液中溶液中，AgCl的溶解的溶解度是多少摩爾每升度是多少摩爾每升? (AgCl的的 =1.810-10)spK解解：AgNO3 Ag+ + NO3-AgCl(s) Ag+ + Cl-平衡平衡s s+0.010 s(s + 0.010)s = 1.810-10s = 1.810-8( molL-1)解出解出溶解度降低的原因：溶解度降低的原因：同離子效應同離子效應)AgCl(KClAgspKNO3？AgNO3s鹽效應鹽效應可忽略可忽略有有析出，析出，無無析出，析出，溶解，溶

6、解，加入加入BaCl2，加入加入HCl，BaCO3(s) Ba2+ + CO32-溶解溶解沉淀沉淀三、三、 溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則COBaK232spspKCOBa232spKCOBa232飽和溶液飽和溶液Ba2+過飽和溶液，過飽和溶液，CO32-未飽和溶液未飽和溶液令令：無無析出，飽和溶液析出，飽和溶液有有析出，過飽和溶液析出，過飽和溶液溶解，未飽和溶液溶解，未飽和溶液溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則Q Q =COBa232spKQ Q Q Q =spKQ Q spK離子積離子積c 任意濃度任意濃度 離子積離子積 QAmBn(s) mAn+ + nBm-nmmnABQccKsp:表示難溶電解質的表示難溶電

7、解質的飽和溶液中飽和溶液中離子濃度冪的乘積離子濃度冪的乘積. . 溫度一定時為常數(shù)溫度一定時為常數(shù)注意：注意：Q:表示任一條件下（包括非飽和溶液，非平衡狀態(tài)下）表示任一條件下（包括非飽和溶液，非平衡狀態(tài)下）離子濃度冪的乘積離子濃度冪的乘積 。不是一個常數(shù)不是一個常數(shù)第二節(jié)第二節(jié) 沉淀的生成沉淀的生成1. 加入沉淀劑加入沉淀劑HCl Ag+生成沉淀的必要條件生成沉淀的必要條件：spKQ Q有有AgCl產(chǎn)生產(chǎn)生。當當ClAg)(AgClKsp時時I- Br Cl-沉淀產(chǎn)生次序沉淀產(chǎn)生次序：原因原因：Ag+9.310-17 5.010-13 1.810-10)AgCl(K)AgBr(K)AgI(Ks

8、pspspAgI、AgBr、AgCl解解：AgI先沉淀先沉淀AgCl產(chǎn)生沉淀產(chǎn)生沉淀，17103 . 9)AgI(Ksp例例4. 在含有在含有0.010molL-1 I-和和0.010molL-1 Cl-的溶液的溶液中，滴加中，滴加AgNO3溶液，問溶液，問AgI和和AgCl何者先沉淀何者先沉淀？AgCl開始沉淀時開始沉淀時，溶液中的溶液中的 I- 為若干為若干？ 已知已知 ：10108 . 1)AgCl(Ksp)AgCl(K)AgI(KspspCl)AgCl(KAgspAg)(AgIKI sp010. 0108 . 110( molL-1 )8108 . 1817108 . 1103 . 9

9、( molL-1 )9106 . 4當被沉淀的離子濃度當被沉淀的離子濃度1.010-5molL-1加入的沉淀劑一般過量加入的沉淀劑一般過量：2050% 過量的依據(jù)過量的依據(jù)：不能過量太多的原因不能過量太多的原因：同離子效應同離子效應鹽效應鹽效應沉淀基本完全沉淀基本完全例例5： 1升升0.10molL-1 NH3H2O中含有中含有1.010-3molL-1的的MgCl2，問有無問有無Mg(OH)2沉淀產(chǎn)生沉淀產(chǎn)生？已知已知：112108 . 1)Mg(OH(Ksp5231075. 1)OHNH(Kb，解解： NH3H2O NH4+ + OH-Mg2+OH-2 = 1.010-3(1.3210-3

10、)2= 1.7510-9有有Mg(OH)2產(chǎn)生產(chǎn)生cbKOH1.7510-9 )OH(MgK2sp10. 01075. 15( molL-1)31032. 1又又51075. 1100. 0Kbc4001068. 532. 控制溶液的控制溶液的pH值值 氫氧化物沉淀，氫氧化物沉淀，硫化物沉淀，硫化物沉淀，控制溶液的控制溶液的pH值值控制溶液的控制溶液的pH值值例例6： 一種混合溶液中含有一種混合溶液中含有3.010-2molL-1 Pb2+ 和和2.010-2molL-1 Cr3+，若向其中加入濃若向其中加入濃NaOH溶溶 液液(忽略體積的變化忽略體積的變化)，Pb2+與與Cr3+均有可能形成

11、氫均有可能形成氫 氧化物沉淀。問氧化物沉淀。問：哪種離子先被沉淀哪種離子先被沉淀？ 若要分離這兩種離子，溶液的若要分離這兩種離子，溶液的pH值應控制在什值應控制在什 么范圍么范圍？已知已知：152313K (Pb(OH) )1.2 10K (Cr(OH) )6.3 10spsp解解：(1)開始析出開始析出Pb(OH)2、Cr(OH)3所需要的最低所需要的最低OH- Pb(OH)2：PbPb(OH)KOH22spspKOHPb22215103102 . 1)Lmol(100 . 217 Cr(OH)3：CrCr(OH)KOH333spCr(OH)3先先(2) Cr(OH)3完全時所需要的最低完全

12、時所需要的最低 c(OH-)：CrCr(OH)KOH333spPb(OH)2不不所允許的最高所允許的最高 OH-：OH-2.010-7(molL-1)即即OH-應控制在應控制在2.010-74.010-9(molL-1)之間之間2313102103 . 6)Lmol(102 . 31105313100 . 1103 . 6)Lmol(100 . 419spKOHCr33pOH14pHminpOH14pHmax若要分離這兩種離子若要分離這兩種離子,)100 . 4lg(1496 . 5)100 . 2lg(1473 . 7溶液的溶液的pH值應控制在值應控制在 5.67.3之間。之間。注意：注意：

13、判斷哪種離子先判斷哪種離子先先先的離子的離子完全，后完全，后的離子留在溶液中的離子留在溶液中計算出計算出pH范圍范圍類型相同，用判斷類型相同，用判斷spK類型不同，計算后判斷類型不同，計算后判斷MS M 2+ + S2-時，時，S2- 不同。不同。Ksp(MS) = M2+S2-Ksp(MS)不同不同，沉淀開始時沉淀開始時：M)(MSKS2min2sp S2H與與 的關系的關系H2SH+ + HS-HS-H+ + S2-821105 . 9SHHSHKa1322103 . 1HSSHKaH2S 2H+ + S2-2022221102 . 1SHSHKKaa22202H)SH(102 . 1Sc

14、（2）代入代入（1）M)(MSKH102 . 12221sp(2)H101.2221 與與 成反比成反比S22H)(MSKM101.2H221maxsp2022221102 . 1SHSHKKaa當當 1.010-5molL-1時，時，M2(MS)K100 . 1102 . 1H521maxsp利用這兩個公式可以分別利用這兩個公式可以分別 計算出幾種常見金屬硫化計算出幾種常見金屬硫化 物沉淀的物沉淀的H+ 開始沉淀時開始沉淀時，)(MSKM102 . 1H221maxsp可認為沉淀完全可認為沉淀完全。)(MSK101 . 1H13maxsp(MS)K101 . 113spspK不同，不同，H+

15、不一樣不一樣 * = 0.10molL-18.710129.410141.610-52HgS黑黑4.41044.71066.310-36CuS黑黑3.94.11028.010-28PbS黑黑1.21.321028.010-27CdS黃黃2.667.010-30.130.752.510-22ZnS白白4.211.910-41.682.0910-23.210-19NiS黑黑8.66 pH 6.12 pH 7.010-9 沉淀完全沉淀完全 7.510-7開始沉淀開始沉淀( (沉淀完全溶解沉淀完全溶解）2.510-10MnS肉肉 MSMS( (顏色顏色） 難溶硫化物沉淀、溶解的難溶硫化物沉淀、溶解的H

16、+和和pH值值spKHHM2分界線分界線溶解溶解HAc1molL-1 HCl濃濃HClHNO3王水王水可采用的方法可采用的方法1. 酸、堿溶解法酸、堿溶解法第三節(jié)第三節(jié) 沉淀的溶解沉淀的溶解沉淀溶解的必要條件沉淀溶解的必要條件：2. 氧化還原溶解法氧化還原溶解法3. 配合溶解法配合溶解法4. 混合法混合法*5. 沉淀的轉化沉淀的轉化spKQ Q 1. 酸、堿溶解法酸、堿溶解法 酸酸 堿堿某些鹽類某些鹽類（NH4+)ZnS(NiS) Zn2+ + S2- 平衡右移平衡右移+ + 難溶物難溶物使沉淀溶解使沉淀溶解弱酸、弱堿、水弱酸、弱堿、水HCl Cl- + H+H2S+沉淀溶解沉淀溶解2. 氧化

17、還原法氧化還原法CuS Cu2+ + S2- 8HNO3 + 3CuS 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2OSHNO33. 配合溶解法配合溶解法AgCl Ag+ + Cl-NH3H2O Ag(NH3)2+4. 混合法混合法*王水王水體積比體積比（HCl:HNO3=3:1)王水王水HgS Hg2+ + S2- 的原因的原因：S2- + HNO3 S濃鹽酸濃鹽酸PbS(CdS) Pb2+ + S2- 的原因的原因：Hg2+ + 4Cl- HgCl42-(氧化還原氧化還原）(配合溶解配合溶解）(酸堿溶解酸堿溶解）（配合溶解配合溶解）HCl H+ H2SS2-Cl- PbCl42-P

18、b2+5. 沉淀的轉化沉淀的轉化AgCl Ag+ + Cl-沉淀物的沉淀物的 相差越大相差越大，spK注意：注意：沉淀轉化的越完全沉淀轉化的越完全。KI I- + K+AgI(s)鍋垢的主要成分鍋垢的主要成分： CaSO4水和酸水和酸難溶難溶9.110-6 2.810-9CaCO3可溶于酸可溶于酸spKCaSO4(s) + Na2CO3 CaCO3(s) + Na2SO4反應可能性的大小用反應可能性的大小用K值衡量值衡量COSOK2324CC2a2a96108 . 2101 . 9=3.25103傾向性較大傾向性較大)CaCO(K)CaSO(K34spsp例例7：1升升0.10molL-1 NH3H2O中含有中含有1.010-3molL-1的的MgCl2，若無若無Mg(OH)2沉淀產(chǎn)生至少向溶液中加入多沉淀產(chǎn)生至少向溶液中加入多少摩爾少摩爾NH