沉淀-溶解平衡

沉淀－溶解平衡

2023/11/15第1張共61張內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)溶度積常數(shù)與沉淀溶解度的關(guān)系。溶度積規(guī)則及規(guī)則的應(yīng)用（沉淀的生成、分步沉淀、溶解、轉(zhuǎn)化的條件及相關(guān)計(jì)算）。2023/11/15第2張共61張§8－1

沉淀溶解平衡§8－2沉淀的生成和溶解沉淀溶解平衡2023/11/15第3張共61張上一章知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)：a=γc

共軛酸質(zhì)子+共軛堿conjugateacidprotonconjugatebaseKa?

=

Ka,1?

Ka,2?Ka,3?1.強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的電離2023/11/15第4張共61張2.強(qiáng)、弱電解質(zhì)溶液pH計(jì)算強(qiáng)電解質(zhì)完全解離，無(wú)電離平衡:

HCl=H++Cl-通常濃度:ce(H3O+)=c(HCl)極稀濃度:e.g.cr(HCl)<1×10-6mol·L-1

水的電離就不能忽略！任意一元強(qiáng)酸HA:任意一元強(qiáng)堿BOH:2023/11/15第5張共61張弱電解質(zhì)部分解離，有電離平衡:HA?H++A-cr,e(H+)精確公式:相對(duì)誤差<5%可做如下近似處理：2023/11/15第6張共61張(1)

cr(HA)Ka

θ<20K

wθ,且cr(HA)/Kaθ≥500

時(shí):(2)cr(HA)Kaθ≥20Kwθ,且cr(HA)/Kaθ<500

時(shí)：(3)cr(HA)Kaθ≥20Kwθ,且cr(HA)/Kaθ≥500

2023/11/15第7張共61張一元弱堿BOH：

近似計(jì)算公式①近似計(jì)算公式②最簡(jiǎn)式③2023/11/15第8張共61張1多元弱酸按一元弱酸處理,計(jì)算公式:(1)

cr(H2A)Ka,1

θ<20K

wθ,且cr(H2A)/Ka,1θ≥500(2)cr(H2A)Ka,1θ≥20Kwθ,且cr(H2A)/Ka,1θ<500

(3)cr(H2A)Ka,1θ≥20Kwθ,且cr(H2A)/Ka,1θ≥5002023/11/15第9張共61張多元弱堿按一元弱堿處理,計(jì)算公式:(1)

cr[B(OH)2]Kb,1

θ<20K

wθ,且cr[B(OH)2]/Kb,1θ≥500(2)

cr[B(OH)2]Kb,1

θ

≥20Kwθ,且cr[B(OH)2]/Kb,1θ<500(3)cr[B(OH)2]Kb,1θ≥20Kwθ,且cr[B(OH)2]/Kb,1θ≥500

2023/11/15第10張共61張兩性物質(zhì)溶液的pH值二元酸酸式鹽:NaHA溶液，起始濃度為cr(1)

crKa,2θ≥20Kwθ,

cr<20Ka,1θ：Kwθ忽略(2)

crKa,2θ<20Kwθ,

cr≥20Ka,1θ：分母Ka,1θ忽略2023/11/15第11張共61張(3)crKa,2?≥20Kw且cr≥20Ka,1?

三元酸酸式鹽:Na2HA及NaH2A

溶液中cr,e(H+)的計(jì)算:NaH2A:

Na2HA:

2023/11/15第12張共61張酸堿電離平衡沉淀-溶解平衡氧化-還原平衡配位離解平衡弱酸-共軛堿緩沖溶液pH計(jì)算公式:弱堿－共軛酸緩沖溶液pH計(jì)算公式：引出新課:2023/11/15第13張共61張§8-1沉淀溶解平衡電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)一、溶度積易溶強(qiáng)電解質(zhì)微溶強(qiáng)電解質(zhì)難溶強(qiáng)電解質(zhì)100g水中溶解度小于0.01g2023/11/15第14張共61張

在一定溫度下，將難溶電解質(zhì)晶體放入水中時(shí)，就發(fā)生溶解和沉淀兩個(gè)過(guò)程：2023/11/15第15張共61張—沉淀溶解平衡的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積。溶解沉淀溶度積的大小反映了該難溶電解質(zhì)的溶解程度。它與溫度和該物質(zhì)的本性有關(guān)。沉淀溶解平衡是一種多相平衡！2023/11/15第16張共61張?jiān)跊](méi)有其它化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的情況下，同離子效應(yīng)將減小難溶電解質(zhì)的溶解度，而鹽效應(yīng)將使難溶電解質(zhì)的溶解度增加。AmBn在水溶液中達(dá)溶解平衡：AmBn(s)?mAn++nBm-

2023/11/15第17張共61張二、溶度積和溶解度S1.溶解度S⑴中學(xué)定義：100g水中溶解某物質(zhì)的質(zhì)量稱(chēng)為該物質(zhì)的溶解度⑵大學(xué)定義：難溶電解質(zhì)在水中達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)溶解部分的物質(zhì)的量濃度稱(chēng)為該物質(zhì)的溶解度，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度，以S表示。單位:mol/L2023/11/15第18張共61張2.溶解度S和溶度積的異同

溶解度S

溶度積Ksp相同點(diǎn)都表示難溶電解質(zhì)的溶解能力，且兩者間可以相互換算。不同點(diǎn)描述角度一定溫度下，物質(zhì)在溶劑中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的量從平衡角度表示難溶電解質(zhì)溶解的趨勢(shì)，反映了固體和溶解離子之間的濃度關(guān)系。范圍表示各類(lèi)物質(zhì)的溶解能力僅表示難溶電解質(zhì)的溶解能力影響因素與本性、溫度、溶液組成、溶液的pH值等有關(guān)僅與本性、溫度有關(guān)2023/11/15第19張共61張某難溶電解質(zhì)在純水中溶解達(dá)飽和，有：

AmBn(s)?mAn++nBm-

相對(duì)平衡濃度

mS

nS有：

Ksp?=cr,me(An+)cr,ne(Bm-)=(mS)m(nS)n=mmnnSm+n3.S和間的換算關(guān)系2023/11/15第20張共61張對(duì)于AB型：對(duì)于A2B和AB2型：對(duì)于A3B和AB3型：2023/11/15第21張共61張

注意

Kspθ

的大小不能直接反映出該難溶電解質(zhì)溶解度的大小，只有相同類(lèi)型的化合物，才能用Ksp比較溶解度的大小。2023/11/15第22張共61張解：例1

25℃時(shí)1L水中可溶解0.00192gAgCl，求AgCl的。=cr,e(Ag+)cr,e(Cl-)=S2=(1.34×10-5)(1.34×10-5)

=1.80×10-10分析：已知溶解度，求溶度積2023/11/15第23張共61張例225℃,CaF2的標(biāo)準(zhǔn)溶度積為2.7×10-11,求飽和溶液中Ca2+、F-的濃度以及CaF2在100mL水中可溶解的質(zhì)量。2cr,e(Ca2+)=cr,e(F-)

解:

CaF2(s)

?Ca2++2F-

(CaF2)=cr,e(Ca2+)c2r,e(F-)=cr,e(Ca2+)[2cr,e(Ca2+)]2=2.7×10-11

cr,e(Ca2+)=1.9×10-4cr,e(F-)=3.8×10-4

100mL水CaF2可溶解：

1.9×10-4×78×0.1=1.48×10-3(g)2023/11/15第24張共61張*

相同類(lèi)型的難溶電解質(zhì)，其大的S也大。

)CrOAg()AgCl(42SS<)CrOAg()AgCl(42spspKK>

不同類(lèi)型的難溶電解質(zhì),不能直接用溶度積比較其溶解度的相對(duì)大小!Ag2CrO42023/11/15第25張共61張例3

25℃時(shí)BaSO4飽和溶液濃度為1.04×10-5mol·L-1，計(jì)算BaSO4在0.050mol·L-1Na2SO4溶液中的溶解度。

BaSO4(s)?Ba2++SO42-解：由于加入Na2SO4cr,e(SO42-)≈cr(Na2SO4)=5.0×10-2

cr,e(Ba2+)×(5.0×10-2)=1.08×10-10

cr,e(Ba2+)=2.2×10-9比較Ba2+濃度：10-9～10-5同離子效應(yīng)之結(jié)果2023/11/15第26張共61張練一練：1.寫(xiě)出下列難溶電解質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶度積常數(shù)表達(dá)式和難溶電解質(zhì)在純水中溶解度S與標(biāo)準(zhǔn)溶度積常數(shù)的關(guān)系式。CaCO3Ag2SO4Ni(OH)2

Fe(OH)3Mg3(PO4)2

2023/11/15第27張共61張§8-2沉淀的生成和溶解一、溶度積規(guī)則AmBn(s)?mAn+(aq)

+nBm-(aq)

Qi=crm

(An+)crn

(Bm-)Ksp?=cr,me(An+)cr,ne(Bm-)反應(yīng)商(離子積,濃度積)范特荷夫等溫方程：2023/11/15第28張共61張Qi>Ksp?

，ΔrG(T)>0，過(guò)飽和溶液，產(chǎn)生沉淀；Qi=Ksp?

，ΔrG(T)=0，飽和溶液，固液平衡；Qi<Ksp?

，ΔrG(T)<0，不飽和溶液，沉淀溶解。溶度積規(guī)則:AmBn(s)?mAn+(aq)

+nBm-(aq)

2023/11/15第29張共61張二、沉淀的生成與分步沉淀1.沉淀的生成判斷某溶液體系中是否能產(chǎn)生沉淀的方法：⑴分別計(jì)算混合溶液中的陰、陽(yáng)離子濃度（運(yùn)用各類(lèi)平衡關(guān)系及稀釋公式等）；⑵計(jì)算反應(yīng)商(離子積)Qi

；⑶比較反應(yīng)商與標(biāo)準(zhǔn)溶度積常數(shù)，根據(jù)溶度積規(guī)則得出能否產(chǎn)生沉淀的結(jié)論。2023/11/15第30張共61張例5

在0.0010mol·L-1的Mg(NO3)2溶液中調(diào)節(jié)pH為9.0，問(wèn)此溶液中有無(wú)沉淀生成？解:

Mg(OH)2(s)?Mg2+(aq)+2OH-(aq)

∵Qi[Mg(OH)2]=cr

(Mg2+)×cr2(OH-)

=(1.0×10-3)×(1.0×10-5)2

=1.0×10-13

＜Ksp?

=5.6×10-12

∴

沒(méi)有Mg(OH)2沉淀生成.反應(yīng)商：2023/11/15第31張共61張

例6

25℃下，在1.00L0.030mol·L-1AgNO3溶液中加入0.50L

0.060mol·L-1的CaCl2溶液，能否生成AgCl沉淀？Qi

=cr

(Ag＋)×cr

(Cl-)=0.020×0.040=8.0×10-4Kspθ(AgCl)=1.56

×10-10∵

Qi

＞Kspθ(AgCl)∴

有AgCl沉淀析出解：考慮混合稀釋

2023/11/15第32張共61張例7

25℃時(shí)，腈綸纖維生產(chǎn)的某種溶液中，SO42-的濃度為6.0×10-4mol/L。若在40.0L該溶液中，加入0.010mol/L

BaCl2溶液10.0L，問(wèn)是否能生成BaSO4

沉淀？如果有沉淀生成，問(wèn)能生成該沉淀多少克？SO42-沉淀是否完全？分析之：SO42-為干擾離子，應(yīng)除去。在實(shí)際工作中，當(dāng)溶液中殘存的某離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí)，一般就認(rèn)為沉淀完全。2023/11/15第33張共61張解:①2023/11/15第34張共61張②由于加入的Ba2+過(guò)量，cr,e(Ba2+)等于與所有的SO42-反應(yīng)后剩余的加上生成的BaSO4電離出來(lái)的之和。BaSO4(s)?Ba2+(aq)

+SO42-(aq)

2023/11/15第35張共61張2023/11/15第36張共61張例8

將0.20mol/L的Mg2+溶液與等體積的0.20mol/L的氨水混合，能否產(chǎn)生沉淀?若能沉淀，則往500ml上述溶液中加多少克氯化銨時(shí)，正好不會(huì)產(chǎn)生沉淀(已知Mg(OH)2的Kspθ＝1.2×10-11，氨水的Kbθ＝1.8×10-5)？2023/11/15第37張共61張解：⑴Mg(OH)2

?

Mg2+

+2OH-

cr(Mg2+)=0.2/2=0.1NH3+H2O=NH4++OH-

∴cr,e(OH-)=√Kb?

×

cr(NH3)

=√1.8×10-5×

0.2/2

=1.34×10-3Qi=cr(Mg2+)×

cr,e2(OH-)=1.8×10-7

>Ksp?{Mg(OH)2}故能產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀?！遚rKbθ≥20Kwθ,且cr/Kbθ≥500

2023/11/15第38張共61張⑵要使溶液系統(tǒng)中正好不產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，則要求：cr(Mg2+)×

cr2(OH-)≤Ksp?{Mg(OH)2}即cr(OH-)≤√

Ksp?

{Mg(OH)2}/cr(Mg2+)=1.1×10-5也就是:2023/11/15第39張共61張即：

cr(NH4Cl)≥0.1636故

m(NH4Cl)≥crVM=0.1636×0.5×53.49=4.375(g)答:即在混和溶液中加入4.375克以上的氯化銨時(shí)，才不會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀。p-172~173例7~9自己看2023/11/15第40張共61張2.分步沉淀

如果一種溶液中含有多種離子，而這些離子都可以與這種沉淀劑作用生成沉淀，此生成沉淀的情況將是怎樣呢？

這種在多種離子的溶液中加溶液中加入一種沉淀劑而使離子先后被沉淀出來(lái)的現(xiàn)象稱(chēng)為分步沉淀。2023/11/15第41張共61張例9在含有0.01mol/LKCl、KBr、KI溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，首先生成的是黃色的AgI沉淀；其次是淡黃色的AgBr沉淀；最后才是白色的AgCl沉淀。為什么？2023/11/15第42張共61張?jiān)擉w系中的沉淀順序，可通過(guò)計(jì)算Cl-、Br-、I-與Ag+開(kāi)始生成相應(yīng)沉淀時(shí)所需Ag+濃度來(lái)說(shuō)明：2023/11/15第43張共61張

沉淀類(lèi)型相同：被沉淀離子濃度相同，Kspθ小者先沉淀，

Kspθ大者后沉淀；

沉淀類(lèi)型不同：要通過(guò)計(jì)算確定。濃度積最先達(dá)到相應(yīng)溶度積的難容電解質(zhì)先沉淀。需注意：分步沉淀①與Kspθ的大小及沉淀的類(lèi)型有關(guān).2023/11/15第44張共61張例9在含有0.01mol/LKCl、KBr、KI溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，會(huì)首先產(chǎn)生黃色的AgI沉淀，Cl-濃度至少多少時(shí)才能使該溶液首先生成AgCl沉淀？②與被沉淀離子濃度有關(guān)2023/11/15第45張共61張

p172~173例7~9自己看可能嗎？2023/11/15第46張共61張

例9

某溶液中含Cl-

和CrO42-,它們的濃度分別是0.10mol/L和0.0010mol/L，通過(guò)計(jì)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(shí),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)。2023/11/15第47張共61張

解:析出AgCl(s)所需的最低Ag+濃度2023/11/15第48張共61張所以，該離子已被完全沉淀。2023/11/15第49張共61張三、沉淀的溶解

據(jù)溶度積規(guī)則，當(dāng)設(shè)法降低沉淀溶解平衡體系陰、陽(yáng)離子濃度，使反應(yīng)商(濃度積)小于標(biāo)準(zhǔn)溶度積常數(shù)時(shí)，沉淀就溶解。具體方法有：2023/11/15第50張共61張1.生成弱電解質(zhì)使沉淀溶解

難溶于水的弱酸鹽和氫氧化物，其陰離子易與酸分子中的H+離子結(jié)合生成弱電解質(zhì)而易溶于酸性溶液中，其反應(yīng)為：①

Mg(OH)

2

(s)Mg2+

+2OH-

+2H2O(l)

2HCl(aq)=2Cl-

+2H+

2023/11/15第51張共61張+②

Ca

CO3

(s)Ca2+

+CO32-

H2CO3(l)

2HCl(aq)=2Cl-

+2H+

CO2(g)

+H2O(l)+③

Z

nS(s)Zn2+

+S2-

H2S(aq)

2HCl(aq)=2Cl-

+2H+

2023/11/15第52張共61張2.發(fā)生氧化還原反應(yīng)使沉淀溶解3CuS(s)

3Cu2++3S2-3S(s)+2NO(g)+4H2O

HNO3(aq)→8H++2NO3-+CuS(s)黑

Cu2++S2-SO42-白

+4H2O

4H2O2+2023/11/15第53張共61張AgCl(s)

Cl-+Ag+3.生成配合物使沉淀溶解+2NH3

[Ag(NH3)2]+2023/11/15第54張共61張解：⑴

ZnS(s)?Zn2++S2-

HCl=2Cl-

+

2H+總反應(yīng)為:

ZnS(s)+2H+

?Zn2++H2S例10

有ZnS和HgS沉淀各0.10mol，需要1L多大濃度的HCl才能使其全部溶解？

?H2S

+2023/11/15第55張共61張保持cr,e(Zn