第七章 沉淀溶解平衡I

1第七章沉淀的溶解平衡和溶度積2

溶度積的概念

溶解度的概念

沉淀的生成

沉淀的轉(zhuǎn)化

練習(xí)3一、溶度積－－－沉淀溶解平衡常數(shù)

在一定溫度下，當(dāng)沉淀和溶解速率相等時(shí)，就達(dá)到平衡。此時(shí)所得的溶液即為該溫度下的飽和溶液，溶質(zhì)的濃度即為飽和濃度4沉淀溶解平衡時(shí)：K?=

Ksp

?

=

c(Ag+)c(Cl-)Ksp?：溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱溶度積

Ksp?=c2(Ag+)c(CrO42-)Ksp

?=c3(Ca2+)c2(PO43-)5－－－－Ksp?=cm(An+)cn(Bm-)6溶解度：

中學(xué)里介紹過(guò)把某溫度下100克水里某物質(zhì)溶解的最大克數(shù)叫溶解度.習(xí)慣上把溶解度小于0.01g/100g水的物質(zhì)叫“難溶物”.其實(shí)，從相平衡的角度理解溶解度更確切，即在一定溫度和壓力下，固液達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài).這時(shí)把飽和溶液里的物質(zhì)濃度稱為“溶解度”，常用S（mol/L）表示.2024/3/12Templatecopyright20057

溶度積和溶解度的相互關(guān)系：例：298K時(shí)，CaCO3的溶解度s=2.1910-5mol·L-1

，求：CaCO3的溶度積。平衡時(shí)(mol·L-1)

：S

S∴

Ksp

?=c(Ca+)c(CO32-)=S

S=S2

=(2.1910-5)2=4.810-102024/3/12Templatecopyright20058例1：298K時(shí)，Ag2CrO4的溶解度S=1.310-4mol·L-1，計(jì)算Ag2CrO4的溶度積。解：平衡時(shí)/

mol·L-12S

S∴Ksp

?=c2(Ag+)c(CrO42-)=(2S)2S=4S3

=4(1.310-4)3

=9.010-122024/3/12Templatecopyright20059平衡時(shí)/

mol·L-1nS

mS2024/3/12Templatecopyright200510溶度積和溶解度有聯(lián)系也有差別:用Ksp?比較難溶電解質(zhì)的溶解性能只能在相同類(lèi)型化合物之間進(jìn)行，溶解度則比較直觀。解：

AB型中

AgCl

的

S

大s=1.2510-5A2B型中Ag2CrO4的

S

大s=1.310-4

Ksp?不受離子濃度的影響，而溶解度則不同。例：

AgClAg2CO3

AgBrAg2CrO4Ksp?1.5610-108.110-127.710-139.010-12問(wèn)何種難溶物的溶解度大？單位不同2024/3/12Templatecopyright200511溶度積規(guī)則:－－－用于判斷沉淀平衡移動(dòng)的方向，即van’tHoff等溫式在沉淀溶解平衡中的應(yīng)用。離子積Qi：難溶電解質(zhì)的溶液中離子濃度的乘積Qi=c(Pb2+)

c2(I-)

Qi

<Ksp?：不飽和溶液，沉淀溶解；

Qi

=Ksp?：沉淀溶解達(dá)平衡，為飽和溶液；

Qi>Ksp

?：過(guò)飽和溶液，沉淀析出。2024/3/12Templatecopyright200512PbI2(s)2024/3/12Templatecopyright200513二、沉淀的生成

加入沉淀劑和控制pH值

酸溶解反應(yīng)

同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)

分步沉淀2024/3/12Templatecopyright200514

控制pH值：例2：計(jì)算：0.01mol·L-1Fe3+

開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)溶液的pH。解：已知Ksp?=1.110-36=c(Fe3+)c3(OH-)(1)開(kāi)始沉淀時(shí)：

c(Fe3+)c3(OH-)=1.110-36

c(OH-)=31.110-36/0.01=4.7910-12

mol·L-1

pH=14-pOH=14-11.34=2.68(2)沉淀完全時(shí)：c(Fe3+)=110-5

mol·L-1

c(OH-)=31.110-36/110-5=4.7910-11

mol·L-1pH=14-pOH=3.682024/3/12Templatecopyright200515應(yīng)用：控制pH去除雜質(zhì)離子是通常使用的分離方法，如CuSO4提純。難溶氫氧化物并非一定在堿性溶液條件下才產(chǎn)生沉淀。注意：

在含有0.10mol·L-1Fe3+和0.10mol·L-1Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，Ni2+仍留在溶液中，應(yīng)控制pH值為多少?例：

3.2c(Fe3+)≤10-5

7.15Ni2+開(kāi)始沉淀pH∴可控制pH=42024/3/12Templatecopyright200516酸溶解反應(yīng)：－－－－對(duì)于酸溶解反應(yīng)來(lái)說(shuō)，例如，MnS和CuS在酸中的溶解，實(shí)際上是一個(gè)包含了沉淀溶解平衡和酸堿平衡的多重平衡。例3：在0.10mol·L-1ZnCl2

溶液中用H2S飽和(0.10mol·L-1)。試計(jì)算為防止ZnS沉淀所需的c(H+)。解：(1)K1?

(2)K2?=1/Ksp?=8.31022(3)K3?=Ka1?

Ka2?=1.110-21∵

(1)=(2)+(3)

∴K1?=c2(H+)/c(Zn2+)c(H2S)=K2?

K3?

c2(H+)/(0.10.1)=91.3c(H+)=91.30.01=0.96mol·L-1

即c(H+)大于0.96mol·L-1

即可防止ZnS沉淀產(chǎn)生。

2024/3/12Templatecopyright200517PbSBi2S3

CuS

CdSSb2S3SnS2As2S3HgS難溶金屬硫化物：18例4：在酸度保持為0.30mol·L-1的溶液中含有一定數(shù)量的Cd2+離子，當(dāng)通入H2S氣體達(dá)到飽和時(shí)（即c(H2S)=0.10mol/L)，Cd2+離子能否沉淀完全？已知CdS的Ksp?=1.4010-29

。解：∴CdS的沉淀是非常完全的19加入沉淀劑（同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)）：例5：將等體積的0.004mol.L-1AgNO3

和0.004mol.L-1K2CrO4混合時(shí)，有無(wú)磚紅色Ag2CrO4沉淀析出？解：∵c(Ag+)=c(CrO42-)=0.004/2=0.002mol.L-1

∴Qi=c2(Ag+)c(CrO42-)=(0.002)2×0.002=810-9>Ksp

?(910-12)

∴所以有沉淀析出。2024/3/12Templatecopyright200520同離子效應(yīng)－－－在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入與其含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使難溶電解質(zhì)的溶解度降低的作用.加入NaCl：平衡左移注意：沉淀劑的用量不是越多越好，有時(shí)過(guò)量的沉淀劑反而會(huì)使溶解度增加。2024/3/12Templatecopyright200521鹽效應(yīng)－－－在難溶電解質(zhì)飽和溶液中，加入易溶強(qiáng)電解質(zhì)(可能含有共同離子或不含共同離子)而使難溶電解質(zhì)的溶解度增大的作用。加入NaNO3：平衡右移c(Na2SO4)/mol·

L-100.0010.010.020.040.1000.2000S(PbSO4)/mmol·L-10.150.0240.0160.0140.0130.0160.023PbSO4在Na2SO4

溶液中的溶解度(25℃)22分步沉淀：－－－在一定條件下，使一種離子先沉淀，而其它離子在另一種條件下沉淀的現(xiàn)象叫做分步沉淀，相反的過(guò)程可稱為分步溶解或選擇性溶解。0.10mol.L-1Cl-

和0.10mol.L-1I-

的混合液中，加AgNO3例：Ksp?=1.5610-10Ksp?=1.5010-16AgCl

AgIAgCl和AgI開(kāi)始沉淀所需的c(Ag+)分別為：AgI先沉淀2024/3/12Templatecopyright200523當(dāng)Cl-開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液對(duì)AgCl來(lái)說(shuō)已達(dá)到飽和，這時(shí)：∴當(dāng)Cl-開(kāi)始沉淀時(shí)，I-早已沉淀完全了，從而達(dá)到分離的目的。結(jié)論：對(duì)于同類(lèi)型的沉淀來(lái)說(shuō)，Ksp小的先沉淀，溶度積差別越大，后沉淀離子的濃度越小，分離效果就越好。2024/3/12Templatecopyright200524三、沉淀的轉(zhuǎn)化

沉淀的溶解

沉淀的轉(zhuǎn)化2024/3/12Templatecopyright200525沉淀的溶解：

加入適當(dāng)離子，與溶液中某一離子結(jié)合生成水、弱酸或弱堿2H2O2NH3·H2O26

加入適當(dāng)?shù)难趸瘎┗蜻€原劑，與溶液中某一離子發(fā)生氧化、還原反應(yīng)，以降低某一離子的濃度。3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO

+4H2O而如使CuS

溶于HCl，則c(HCl)=3.61010

mol.L-127加入適當(dāng)配合劑＋2NH3·H2O[Ag(NH3)2]+28沉淀的轉(zhuǎn)化：－－－在含有沉淀的溶液中，加入適量試劑與某一離子結(jié)合成更難溶的物質(zhì)。例：Ksp

?=9.110-6Ksp

?=2.810-9總反應(yīng)：29練習(xí)已知平衡A2B3(s)=2A3++3B2

有xmol/L的A2B3溶解，則

Ksp?(A2B3)為：（）

A.27x3B.108x5C.27x5D.108x32.難溶電解質(zhì)AB2在水溶液中部分溶解，若平衡時(shí)c(A2+)=x，c(B

)=y，則難溶物的溶度積表達(dá)式：（）

A.Ksp?=x2

y/2B.Ksp?=x2

yC.Ksp?=x

y2D.Ksp?=

x

(2y)23.Ksp?(AgCl)=1.8

10

10，AgCl在0.001mol·L-1

NaCl溶液中的溶解度(mol·L-1)：（）A.1.8

10

10B.1.34

10

5C.0.001D.1.8

10

74．使CaCO3具有最大溶解度的溶液是：（）

A.H2OB.Na2CO3C.KNO3D.CaCl2305．溶度積規(guī)則中

為過(guò)飽和狀態(tài)；

為平衡狀態(tài)；

為未飽和狀態(tài)。6．洗滌BaSO4沉淀時(shí)，最好選用

。7.在I

和Cl

共存的條件下，當(dāng)溶液中同時(shí)析出AgI和AgCl沉淀時(shí)，溶液中I

和Cl

的濃度關(guān)系為

。8.往ZnSO4溶液中通入H2S氣體時(shí)，ZnS沉淀往往不完全，甚至不產(chǎn)生沉淀。但在ZnSO4溶液中加入適量的NaAc后，再通入H2S，則ZnS可完全沉淀析出。為什么？9.將50ml含0.953gMgCl2（相對(duì)分子量為95.3）的溶液與等體積的1.8mol·L-1NH3·

H2O溶液混合，