醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)-第三章-沉淀溶解平衡-公開(kāi)課課件

第三章沉淀溶解平衡EquilibriumbetweenDissolutionandPrecipitation第三章沉淀溶解平衡Equilibriumbetween1一、溶度積難溶性強(qiáng)電解質(zhì)第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則——在水中溶解度小，但溶解部分卻能完全電離的物質(zhì)。SolubilityProductConstant(Ksp)andtheSolubilityProductrule

AgCl(s)dissolutionprecipitationAg++Cl-一、溶度積難溶性強(qiáng)電解質(zhì)第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則—2一、溶度積第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則SolubilityProductConstantand

theSolubilityProductrule

AgCl(s)dissolutionprecipitationAg++Cl-Ksp=[Ag+][Cl-]solubilityproductconstant一、溶度積第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則Solubilit3溶度積(solubilityproductconstant)AaBb

aAn++bBm-Ksp=[An+]a[Bm-]b在溫度一定的情況下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中離子濃度冪之乘積為一常數(shù)：注意：﹡只適用于難溶強(qiáng)電解質(zhì)的飽和溶液，表達(dá)式中的濃度是指飽和溶液中各離子濃度，即平衡濃度；﹡

﹡

Ksp決定于物質(zhì)的本性和溫度。（溫度一定，同一物質(zhì)的Ksp為一常數(shù)，離子濃度改變只能使平衡移動(dòng)，而不能改變Ksp）；

溶度積(solubilityproductconstan42022/11/225Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-Ksp=[Mg2+][OH-]2Ag2CrO4

(s)Ksp=[Ag+]2[CrO42-]

2Ag++CrO42-

Fe(OH)3

(s)Fe3++3OH-

Ksp=[Fe3+][OH-]32022/11/215Mg(OH)2(s)Mg2++AaBb

aAn++bBm-Ksp=[An+]a[Bm-]b在溫度一定的情況下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中離子濃度冪之乘積為一常數(shù)：溶解度（Solubility)在一定溫度和壓力下，固液達(dá)到平衡的狀態(tài)時(shí)，把飽和溶液里溶解的物質(zhì)濃度稱為“溶解度”，常用S（mol/L）表示.溶度積(solubilityproductconstant)AaBbaAn++bBm-Ksp6二、溶度積和溶解度的關(guān)系若溶解度用S(mol·L-1）表示：平衡濃度aSbSKsp=[as]a[bs]bS=Kspaa·bba+b1因此，AaBb

aAn++bBm-二、溶度積和溶解度的關(guān)系若溶解度用S(mol·L-17AB型：

Ksp=s2,

AB2型：

Ksp=(2s)2s=4s3

，

A3B2型：

Ksp=(3s)3(2s)2AgCl,BaSO4,CuS,CaCO3等等Fe(OH)2,CaF2,Ag2SO4,Ag2CrO4等等Ca3(PO4)2,Bi2S3等等溶度積和溶解度的關(guān)系A(chǔ)B型：Ksp=s2,AB2型：Ksp=(2s)28

Example:已知AgCl和Ag2CrO4的Ksp分別為1.5610-10、9.010-12，求它們的s。

解：

(molL-1)

(molL-1)

不同類型的難溶強(qiáng)電解質(zhì)，不能直接由Ksp的值比較溶解能力的大小Example:已知AgCl和Ag2CrO4的Ksp分別為92022/11/2210Ip

(離子積ionproduct):theproductoftheionconcentrationinsolutionwhenthesystemisunderanysituation(atequilibriumornot).

Ip

(AgCl)=cAg+cCl-Differencebetween

Ip

and

Ksp三、溶度積規(guī)則RuleofSolubilityProduct

Ag++Cl-AgCl(s)2022/11/2110Ip(離子積ionproduc①當(dāng)溶液中Ip

<Ksp時(shí)，是未飽和溶液，如果體系中有MmAn，則MmAn會(huì)溶解直至溶液飽和；②當(dāng)Ip=Ksp時(shí)，是飽和溶液，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；③當(dāng)Ip

>Ksp時(shí)，將會(huì)有MmAn沉淀析出，直至MmAn

與其飽和溶液達(dá)到平衡。溶度積規(guī)則：MmAn

mMn＋＋nAm－離子積Ip=CCmMn+nAm-①當(dāng)溶液中Ip<Ksp時(shí)，是未飽和溶液，如果體系中有Mm11溶度積與溶解度溶度積原理示意圖Ip<KspIp=KspIp>Ksp溶度積與溶解度溶度積原理示意圖Ip<KspIp=Ksp12

Example:

等體積的0.2M的Pb(NO3)2和KI水溶液混合是否會(huì)產(chǎn)生PbI2沉淀？(PbI2的Ksp=1.4×10-8)解：Pb2+(aq)+2I-(aq)=PbI2(s)PbI2(s)=Pb2+(aq)+2I-(aq)Ksp=[Pb2+][I-]2=1.4×10-8

Ip=(Pb2+)(I-)2

=0.1×(0.1)2

=1×10-3

>>Ksp

會(huì)產(chǎn)生沉淀Example:等體積的0.2M的Pb(NO3)13第二節(jié)沉淀溶解平衡的移動(dòng)一、沉淀溶解平衡移動(dòng)影響因素※同離子效應(yīng)：Example:已知在298K時(shí)，BaSO4在純水中的溶解度為1.0410-5molL-1，計(jì)算BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度。第二節(jié)沉淀溶解平衡的移動(dòng)一、沉淀溶解平衡移動(dòng)影響因14Example:已知在298K時(shí)，BaSO4在純水中的溶解度為1.0410-5molL-1，計(jì)算BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度。解：設(shè)BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度為smolL-1Ksp=s(0.010+s)0.010s=(1.0410-5)2

s=1.0810-8molL-1<<1.0410-5molL-1平衡濃度

s

0.010+s

0.010為使某種離子完全沉淀（離子濃度小于10-6molL-1）可加入適當(dāng)過(guò)量的沉淀劑Example:已知在298K時(shí)，BaSO4在純水中的溶解度15結(jié)論：同離子效應(yīng)使難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度降低Example:

BaSO4在KNO3溶液中的溶解度比在純水中的溶解度略大。※鹽效應(yīng):使難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度略有增大結(jié)論：同離子效應(yīng)使難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度降低Example:162022/11/2217二、沉淀的生成

分級(jí)沉淀FractionalPrecipitate

Iftwoormoreionsinsolutioncanreactwithonereagenttogenerateprecipitation,thefirsttoprecipitateistheonewhoseIpreachesitssolubilityproduct,thelesssolublecompoundwillprecipitatefirstontheadditionofaprecipitanttoasolution,andthephenomenonofprecipitatinginorderiscalledasfractionalprecipitate(分級(jí)沉淀).2022/11/2117二、沉淀的生成

分級(jí)沉淀Fracti2022/11/2218Example:

Considerasolutionthatis0.010mol·L-1inbothCl-andI-,ifweaddAgNO3solutiondropbydrop,whichprecipitationwillproducefirst?

Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17Solution:Ag++Cl-=AgCl↓Ag++I-=AgI↓2022/11/2118Example:

Consid2022/11/2219

FormedAgCl,[Ag+]

Ksp1.8×10-10

[Ag+]=-----=-------------=1.8×10-8(mol/L)

[Cl-]0.01WhenAgClbeginstoprecipitate,[Ag+]=1.8×10-8(mol/L)Ksp8.5×10-17

[I-]=-------=-------------=4.7×10-9(mol/L)

[Ag+]1.8×10-8

2022/11/2119FormedAgCl,[Ag2022/11/2220三、Dissolutionofprecipitation(沉淀的溶解)

condition:Ip

＜Ksp

(ionproduct＜solubilityproduct)Thereareseveralmethodstodissolveprecipitation.☆Formingweakelectrolytes(生成弱電解質(zhì))byaddingsome

compoundsmakeprecipitationdissolve.

2022/11/2120三、Dissolutionof2022/11/2221Forexample:

Mg(OH)2dissolveinacid

Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O2H2OMg(OH)2(S)Mg2++2OH-2HCl2Cl-+2H++BecauseformedweakelectrolyteH2O,[OH-]decrease,shifttheequilibriumfromlefttoright.2022/11/2121Forexample:

2022/11/2222☆Formingcoordinationcompounds(生成配合物)byaddingsomeagentsmakeprecipitationdissolve.

Forexample,AgClprecipitationdissolveinNH3·H2O.

AgCl(s)

+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-

AgCl(s)

Ag++Cl-

+2NH3[Ag(NH3)2]+

2022/11/2122☆Formingcoordina2022/11/2223☆Producingoxidation-reductionreactions(發(fā)生氧化還原反應(yīng))byaddingoxidizingagentsorreducingagentsmakeprecipitationdissolve.Forexample:TotheCuSprecipitationaddthedilutionHNO3,CuSmightdissolve.3CuS(S)+8HNO3(dilution)=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O

CuS(S)

S2-+Cu2+

+HNO3S↓+NO↑+H2O2022/11/2123☆Producingoxidat☆BoneformationCa10(OH)2(PO4)610Ca2++2OH-+6PO43-HAP第三節(jié)沉淀溶解平衡的醫(yī)學(xué)意義☆BoneformationCa10(OH)2(P242022/11/2225☆Toothdecay(齲齒)andfluoridation(氟化)Ca10(OH)2(PO4)6Ca10F2(PO4)6+H+Ca2++HPO4-+H2O+H+×Ksp[Ca10(OH)2(PO4)6]=1.0×10-37Ksp[Ca10F2(PO4)6]=1.0×10-60HAPFAPCa10(OH)2(PO4)6(s)+2F-=Ca10F2(PO4)6(s)+2OH-K=

[OH-]2/[F-]2=Ksp(HAP)/Ksp(FAP)=6.8×1023第三節(jié)沉淀溶解平衡的醫(yī)學(xué)意義2022/11/2125☆Toothdecay(齲齒)2022/11/2226☆Urinarycalculus(尿結(jié)石)CaC2O4Ca3(PO4)2Ip>Ksp

Acceleratingtherateofurination(排尿)Enhancingtheamountoftheurine(尿液)2022/11/2126☆Urinarycalculus2022/11/2227Doesaprecipitateformif0.100Lof3.0×10-3mol·L-1Pb(NO3)2isaddedto0.400Lof5.0×10-3mol·L-1Na2SO4?possibleprecipitateformisPbSO4(Ksp=1.6×10-8)Solution:2022/11/2127Doesaprecipitate2022/11/2228c(Pb2+)=6.0×10-4mol·L-1

c(SO42-)

=4.0×10-3mol·L-1

Ip

=c(Pb2+)c(SO42-)=(6.0×10-4)(4.0×10-3)=2.4×10-6

BecauseIp

>Ksp,PbSO4willprecipitate!

Doesaprecipitateformif0.100Lof3.0×10-3mol·L-1Pb(NO3)2isaddedto0.400Lof5.0×10-3mol·L-1

Na2SO4?possibleprecipitateformisPbSO4(Ksp=1.6×10-8)Solution:2022/11/2128c(Pb2+)=6.0第三章沉淀溶解平衡EquilibriumbetweenDissolutionandPrecipitation第三章沉淀溶解平衡Equilibriumbetween29一、溶度積難溶性強(qiáng)電解質(zhì)第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則——在水中溶解度小，但溶解部分卻能完全電離的物質(zhì)。SolubilityProductConstant(Ksp)andtheSolubilityProductrule

AgCl(s)dissolutionprecipitationAg++Cl-一、溶度積難溶性強(qiáng)電解質(zhì)第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則—30一、溶度積第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則SolubilityProductConstantand

theSolubilityProductrule

AgCl(s)dissolutionprecipitationAg++Cl-Ksp=[Ag+][Cl-]solubilityproductconstant一、溶度積第一節(jié)溶度積和溶度積規(guī)則Solubilit31溶度積(solubilityproductconstant)AaBb

aAn++bBm-Ksp=[An+]a[Bm-]b在溫度一定的情況下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中離子濃度冪之乘積為一常數(shù)：注意：﹡只適用于難溶強(qiáng)電解質(zhì)的飽和溶液，表達(dá)式中的濃度是指飽和溶液中各離子濃度，即平衡濃度；﹡

﹡

Ksp決定于物質(zhì)的本性和溫度。（溫度一定，同一物質(zhì)的Ksp為一常數(shù)，離子濃度改變只能使平衡移動(dòng)，而不能改變Ksp）；

溶度積(solubilityproductconstan322022/11/2233Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-Ksp=[Mg2+][OH-]2Ag2CrO4

(s)Ksp=[Ag+]2[CrO42-]

2Ag++CrO42-

Fe(OH)3

(s)Fe3++3OH-

Ksp=[Fe3+][OH-]32022/11/215Mg(OH)2(s)Mg2++AaBb

aAn++bBm-Ksp=[An+]a[Bm-]b在溫度一定的情況下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中離子濃度冪之乘積為一常數(shù)：溶解度（Solubility)在一定溫度和壓力下，固液達(dá)到平衡的狀態(tài)時(shí)，把飽和溶液里溶解的物質(zhì)濃度稱為“溶解度”，常用S（mol/L）表示.溶度積(solubilityproductconstant)AaBbaAn++bBm-Ksp34二、溶度積和溶解度的關(guān)系若溶解度用S(mol·L-1）表示：平衡濃度aSbSKsp=[as]a[bs]bS=Kspaa·bba+b1因此，AaBb

aAn++bBm-二、溶度積和溶解度的關(guān)系若溶解度用S(mol·L-135AB型：

Ksp=s2,

AB2型：

Ksp=(2s)2s=4s3

，

A3B2型：

Ksp=(3s)3(2s)2AgCl,BaSO4,CuS,CaCO3等等Fe(OH)2,CaF2,Ag2SO4,Ag2CrO4等等Ca3(PO4)2,Bi2S3等等溶度積和溶解度的關(guān)系A(chǔ)B型：Ksp=s2,AB2型：Ksp=(2s)236

Example:已知AgCl和Ag2CrO4的Ksp分別為1.5610-10、9.010-12，求它們的s。

解：

(molL-1)

(molL-1)

不同類型的難溶強(qiáng)電解質(zhì)，不能直接由Ksp的值比較溶解能力的大小Example:已知AgCl和Ag2CrO4的Ksp分別為372022/11/2238Ip

(離子積ionproduct):theproductoftheionconcentrationinsolutionwhenthesystemisunderanysituation(atequilibriumornot).

Ip

(AgCl)=cAg+cCl-Differencebetween

Ip

and

Ksp三、溶度積規(guī)則RuleofSolubilityProduct

Ag++Cl-AgCl(s)2022/11/2110Ip(離子積ionproduc①當(dāng)溶液中Ip

<Ksp時(shí)，是未飽和溶液，如果體系中有MmAn，則MmAn會(huì)溶解直至溶液飽和；②當(dāng)Ip=Ksp時(shí)，是飽和溶液，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；③當(dāng)Ip

>Ksp時(shí)，將會(huì)有MmAn沉淀析出，直至MmAn

與其飽和溶液達(dá)到平衡。溶度積規(guī)則：MmAn

mMn＋＋nAm－離子積Ip=CCmMn+nAm-①當(dāng)溶液中Ip<Ksp時(shí)，是未飽和溶液，如果體系中有Mm39溶度積與溶解度溶度積原理示意圖Ip<KspIp=KspIp>Ksp溶度積與溶解度溶度積原理示意圖Ip<KspIp=Ksp40

Example:

等體積的0.2M的Pb(NO3)2和KI水溶液混合是否會(huì)產(chǎn)生PbI2沉淀？(PbI2的Ksp=1.4×10-8)解：Pb2+(aq)+2I-(aq)=PbI2(s)PbI2(s)=Pb2+(aq)+2I-(aq)Ksp=[Pb2+][I-]2=1.4×10-8

Ip=(Pb2+)(I-)2

=0.1×(0.1)2

=1×10-3

>>Ksp

會(huì)產(chǎn)生沉淀Example:等體積的0.2M的Pb(NO3)41第二節(jié)沉淀溶解平衡的移動(dòng)一、沉淀溶解平衡移動(dòng)影響因素※同離子效應(yīng)：Example:已知在298K時(shí)，BaSO4在純水中的溶解度為1.0410-5molL-1，計(jì)算BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度。第二節(jié)沉淀溶解平衡的移動(dòng)一、沉淀溶解平衡移動(dòng)影響因42Example:已知在298K時(shí)，BaSO4在純水中的溶解度為1.0410-5molL-1，計(jì)算BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度。解：設(shè)BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度為smolL-1Ksp=s(0.010+s)0.010s=(1.0410-5)2

s=1.0810-8molL-1<<1.0410-5molL-1平衡濃度

s

0.010+s

0.010為使某種離子完全沉淀（離子濃度小于10-6molL-1）可加入適當(dāng)過(guò)量的沉淀劑Example:已知在298K時(shí)，BaSO4在純水中的溶解度43結(jié)論：同離子效應(yīng)使難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度降低Example:

BaSO4在KNO3溶液中的溶解度比在純水中的溶解度略大?！}效應(yīng):使難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度略有增大結(jié)論：同離子效應(yīng)使難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度降低Example:442022/11/2245二、沉淀的生成

分級(jí)沉淀FractionalPrecipitate

Iftwoormoreionsinsolutioncanreactwithonereagenttogenerateprecipitation,thefirsttoprecipitateistheonewhoseIpreachesitssolubilityproduct,thelesssolublecompoundwillprecipitatefirstontheadditionofaprecipitanttoasolution,andthephenomenonofprecipitatinginorderiscalledasfractionalprecipitate(分級(jí)沉淀).2022/11/2117二、沉淀的生成

分級(jí)沉淀Fracti2022/11/2246Example:

Considerasolutionthatis0.010mol·L-1inbothCl-andI-,ifweaddAgNO3solutiondropbydrop,whichprecipitationwillproducefirst?

Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17Solution:Ag++Cl-=AgCl↓Ag++I-=AgI↓2022/11/2118Example:

Consid2022/11/2247

FormedAgCl,[Ag+]

Ksp1.8×10-10

[Ag+]=-----=-------------=1.8×10-8(mol/L)

[Cl-]0.01WhenAgClbeginstoprecipitate,[Ag+]=1.8×10-8(mol/L)Ksp8.5×10-17

[I-]=-------=-------------=4.7×10-9(mol/L)

[Ag+]1.8×10-8

2022/11/2119FormedAgCl,[Ag2022/11/2248三、Dissolutionofprecipitation(沉淀的溶解)

condition:Ip

＜Ksp

(ionproduct＜solubilityproduct)Thereareseveralmethodstodissolveprecipitation.☆Formingweakelectrolytes(生成弱電解質(zhì))byaddingsome

compoundsmakeprecipitationdissolve.

2022/11/2120三、Dissolutionof2022/11/2249Forexample:

Mg(OH)2dissolveinacid

Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O2H2OMg(OH)2(S)Mg2++2OH-2HCl2Cl-+2H++BecauseformedweakelectrolyteH2O,[OH-]decrease,shifttheequilibriumfromlefttoright.2022/11/2121Forexample:

2022/11/2250☆Formingcoordinationcompounds(生成配合物)byaddingsomeagentsmakeprecipitationdissolve.

Forexample,AgClprecipitationdissolveinNH3·H2O.

AgCl(s)

+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-

AgCl(s)

Ag++Cl-

+2NH3[Ag(NH3)2]+

2022/11/2122☆Formingcoordina2022/11/2251☆Producingoxidation-reductionreactions(發(fā)生氧化還原反應(yīng))byaddingoxidizingagentsorreducingagentsmakeprecipitationdissolve.Forexample:TotheCuSprecipitationaddthedilutionHNO3,CuSmightdissolve.3CuS(S)+8HNO3(dilution)=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O

Cu