第五章 沉淀溶解平衡[基础教学]

1、第五章 难溶电解质的沉淀溶解平衡,沉淀反应的某些应用,沉淀溶解平衡的移动,溶度积和溶解度,1,教学资料,第一节 溶度积和溶解度,溶度积,沉淀-溶解平衡,溶解度,2,教学资料,溶解度,一定温度下，体系达到溶解平衡时，一定量的 溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度(S,溶解度的相对大小,一般称为,溶解度/g,难溶,微溶,可溶,易溶,10,0.01,0.011,110,3,教学资料,在一定温度下，将难溶电解质放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程,溶度积,KsP称为溶度积常数,4,教学资料,溶度积与其它平衡常数一样，只与难溶电解质的本性和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓度的变化无关,沉淀溶解平衡的特点

2、： 难溶盐的平衡 是一种“多相平衡” 是强电解质固体,5,教学资料,不同类型的难溶电解质，溶度积的表达式不同,如,PbCl2(s,Pb2+(aq) +2Cl-(aq,K sp = Pb2+Cl-2,对于一般沉淀反应,6,教学资料,某些物质的Ksp,AgCl 1.810-10 AgBr 5.210-13 AgI 8.310-17 Ag2CrO4 1.110-12 BaCO3 5.110-9 BaSO4 1.110-10 CaCO3 2.810-9 CaC2O4 1.4610-10 CaC2O4H2O 410-9,CaSO4 9.110-6 CdS 8.010-27 CuS 6.310-36 Hg

3、S 410-53 Fe(OH)2 810-16 Fe(OH)3 410-38 Mg(OH)2 1.810-11 Mn(OH)2 2.0610-13 MnS 2.510-13,7,教学资料,溶解度和溶度积的关系,溶解度和溶度积都能代表难溶电解质的溶解 能力，它们之间有什么关系,Ksp=Am+nBn-m=nsnmsm=nnmmsn+m,平衡浓度(molL-1) ns ms,AnBm(s,nAm+(aq) +mBn(aq,8,教学资料,例1：25oC，AgCl的溶解度为1.9210-3gL-1 求同 温度下AgCl的溶度积,解：已知MAgCl=143.3gmol-1，设平衡时溶解了 的AgCl的浓度

4、 即Ag+ = Cl = s,KspAgCl = Ag+ Cl- = s2,(1.3410-5)2,1.810-10,9,教学资料,思考题,求Ca3(PO4)2的溶解度与溶度积的关系,10,教学资料,Ag2CrO4,不同类型电解质的溶度积和溶解度的关系,11,教学资料,不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积比较 其溶解度的相对大小,相同类型的难溶电解质，其KSP大的s也大,12,教学资料,沉淀溶解平衡的移动,沉淀的溶解,沉淀的生成,同离子效应和盐效应,溶度积规则,13,教学资料,浓度积J：表示在难溶电解质溶液中，任意情况下各离子相对浓度幂的乘积,以Ag2CrO4为例,J= Ag+2CrO42,A

5、g2CrO4(s,2Ag+(aq) +CrO42-(aq,溶度积规则,14,教学资料,J 平衡向左移动，沉淀析出,J = 处于平衡状态，饱和溶液,J 平衡向右移动，无沉淀析出； 若原来有沉淀存在，则沉淀溶解,在任何给定的溶液中，J与Ksp的大小可能有 三种情况,15,教学资料,用J与Ksp的关系判断沉淀溶解的方向,溶度积原理示意图,16,教学资料,例,BaCO3的生成,加BaCl2或Na2CO3,加酸,17,教学资料,例2：25时，晴纶纤维生产的某种溶液中,SO42-=6.010-4molL-1 ，若在40.0L该溶液中加入0.010molL-1BaCl2溶液10.0L ，是否能生成BaSO4

6、沉淀？如果有沉淀生成能生成BaSO4多少克？最后溶液中SO42-是多少,解：溶液中的,18,教学资料,所以有BaSO4沉淀析出,BaSO4(s,Ba2+(aq) + SO42(aq,初始浓度(molL-1 ) 2.010-3 4.810-4,设生成沉淀后，溶液中SO42-=x,平衡浓度(molL-1 ) 2.010-3- (4.810-4 -x) x,19,教学资料,(1.5210-3 +x)x,20,教学资料,定量分析：溶液中残留离子浓度10-6molL-1,定性分析：溶液中残留离子浓度10-5molL-1,定量分析时，分析天平的精度 0.0001克 分子量按100估计， mol = m/M

7、 0.0001/100 =10-6,沉淀完全,21,教学资料,1）钙、磷在骨骼牙齿中的存在形式,Ca5(PO4)3OH,羟基磷酸钙,2）存在的沉淀溶解平衡,沉淀溶解平衡的应用,3）吃糖为何会出现龋齿,提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸,22,教学资料,4）含氟牙膏的使用,氟磷酸钙的溶解度比羟基磷酸钙小，更能抵抗酸的侵蚀，使牙齿更坚固,注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量 较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏,23,教学资料,同离子效应和盐效应,在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用,1.同离子效应,24,教学资料,例3：求25时 Ag2

8、CrO4在0.010molL-1K2CrO4溶液 中的溶解度。已知在纯水中的s=6.510-5molL-1,解,初始浓度(molL-1) 0 0.010,Ag2CrO4(s,2Ag+(aq) +CrO42(aq,平衡浓度(molL-1) 2x 0.010+x,25,教学资料,在难溶电解质溶液中，加入与难溶 电解质离子无关的易溶强电解质而使难溶 电解质的溶解度增大的现象叫做盐效应,2.盐效应,例如BaSO4在KNO3溶液中的溶解度比 在纯水中稍大，并且KNO3浓度越大，BaSO4 的溶解度也变得越大,26,教学资料,BaSO4(s,Ba2+(aq) +SO42(aq,27,教学资料,1. 难溶电

9、解质AB2，在水溶液中达到溶解平衡时， A=XmolL-1，B=YmolL-1，则KSP可表达为,练习题,A.KSP=X2Y,B.KSP=XY,E.KSP=(2X)2Y,D.KSP=X(2Y)2,C.KSP=XY2,2. 盐效应能使难溶电解质的溶解度,A. 略有增大,B. 略有减小,C.无法判断,D. 不变,28,教学资料,如果溶液中某离子沉淀完全，则此离子物质的量 浓度,A.大于105,B.大于103,C.小于103,D.远远小于105,E.大于102,4. CaC2O4的KSP为2.610-9，若使1L 0.02molL-1 Ca2+溶液生成沉淀，所需最低的C2O42-浓度为,A.1.01

10、0-9,B.1.310-7,C.2.210-5,D.5.210-11,E.5.210-10,29,教学资料,一、沉淀的生成,条件：J Ksp,30,教学资料,例4：0.2molL-1的Pb(NO3)2和KI水溶液等体积混合是否会产生PbI2沉淀？KspPbI2 = 7.1 10-9,解：两溶液等体积混合，离子浓度均减半,即：Pb2+ =I= 0.1molL-1,J = Pb2+I-2,0.1 (0.1)2,1 10-3 KspPbI2,所以会有PbI2沉淀生成,31,教学资料,二、沉淀的溶解,沉淀溶解的必要条件：J Ksp,3. 生成配合物使沉淀溶解,减小离子浓度的办法有下面几种,1. 生成弱

11、电解质使沉淀溶解,2. 氧化还原反应使沉淀溶解,32,教学资料,a. 生成弱酸,Ca2+ + H2O + CO2,CaCO3(s,Ca2+(aq) +CO32(aq,2H,H2CO3,H2O + CO2,CaCO3(s) + 2H,1.生成弱电解质使沉淀溶解,33,教学资料,CaCO3(s)+2HAc,Ca2+2Ac+H2O + CO2,34,教学资料,PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS,金属硫化物的沉淀或溶解,35,教学资料,对于常见二价金属离子生成的硫化物，具有如下的沉淀溶解平衡,MS,M2+ + S2,当J=M2+S2- Ksp时，金属硫化物沉淀

12、,当J=M2+S2- Ksp时，金属硫化物溶解,控制S2- ，即可使金属硫化物沉淀或溶解,36,教学资料,金属硫化物的溶解如下,MS +2H,M2+ + H2S,37,教学资料,其中,H2S饱和溶液的浓度为0. 1molL-1,38,教学资料,例5：25下,于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S(g),使其成为饱和溶液。用HCl调pH值，使cHCl=0.30molL-1试判断能否有FeS生成,解：反应方程式如下,39,教学资料,所以无FeS沉淀生成,由于J K,平衡常数K越大，硫化物越易溶,40,教学资料,稀HCl,HAc,MnS,CdS,PbS,CuS Ag2S,HgS,浓HCl

13、,王水,ZnS FeS,41,教学资料,例6：在浓度均为0.10molL-1的Zn2+和Mn2+溶液中通入H2S气体，问哪种物质先沉淀？pH控制在什么范围可以使二者完全分离? 已知 KspMnS4.651014， KspZnS2.931025,解：两种沉淀是同一类型，溶度积常数小的ZnS先沉淀,MnS开始沉淀的H+为,42,教学资料,MnS开始沉淀时的pH4.85,ZnS完全沉淀的H+为,43,教学资料,ZnS沉淀完全时的pH1.25,因此，控制pH值在1.254.85之间，可使ZnS 沉淀完全，而MnS不沉淀,44,教学资料,b.生成水,2H2O,Mg(OH)2(s,Mg2+ + 2OH,2

14、HCl 2Cl + 2H,Mg(OH)2(s) + 2H,Mg2+ 2H2O,45,教学资料,平衡常数很大，Mg(OH)2易溶于强酸,46,教学资料,平衡常数很大，Mg(OH)2也可溶于醋酸,Mg(OH)2(s)+2HAc,Mg2+2Ac+2H2O,47,教学资料,类似的问题:Fe(OH)3可否溶于醋酸,结论：Fe(OH)3不溶于醋酸,Fe(OH)3(s)+3HAc,Fe3+3Ac+3H2O,48,教学资料,c.生成弱碱,Mg(OH)2(s,Mg2+ + 2OH,2NH3H2O,2NH4Cl 2Cl + 2NH4,Mg(OH)2(s) + 2NH4,Mg2+ 2NH3H2O,49,教学资料,5

15、0,教学资料,d.生成弱酸盐,Pb(Ac)2+SO42,PbSO4(s,Pb2+ + SO42,2NaAc 2Ac + 2Na,Pb(Ac)2(弱电解质,PbSO4(s)+2Ac,51,教学资料,小结,Ca2+ + H2O + CO2,CaCO3(s) + 2H,Fe(OH)3(s) + 3H,Fe3+ 3H2O,Mg(OH)2(s) + 2NH4,Mg2+ NH3H2O,Pb(Ac)2+SO42,PbSO4(s)+2Ac,52,教学资料,例7：在100ml 0.02molL-1MgCl2溶液中，加入100ml 0.1molL-1氨水溶液，有无Mg(OH)2沉淀生成？如欲使生成的沉淀溶解，则在

16、该体系中应加入多少克NH4Cl(设加入NH4Cl后，体积不发生变化)。 已知Ksp=1.810-11， Kb =1.7410-5,解:两溶液等体积混合后，各物质的浓度为,53,教学资料,由氨水电离出的OH-浓度为,所以会有Mg(OH)2沉淀生成,54,教学资料,反应方程式为,即,55,教学资料,2.生成配合物使沉淀溶解,CdS,Cd2+ + S2,4Cl,CdCl42,CdS+ 4Cl,CdCl42- + S2,56,教学资料,AgCl,Ag+ + Cl,2NH3,Ag(NH3)2,AgCl(s) + 2NH3,Ag(NH3)2+ + Cl,57,教学资料,例8：室温下，在1.0L氨水中溶解0

17、.10mol固体AgCl(s) 问氨水的浓度最小应为多少,AgCl(s) + 2NH3,Ag(NH3)2+ + Cl,解,平衡浓度(molL-1) x 0.10 0.10,58,教学资料,59,教学资料,3.氧化还原反应使沉淀溶解,3CuS+8HNO3(浓,3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O,60,教学资料,3HgS+12HCl+2HNO3,3H2HgCl4+3S+2NO+4H2O,61,教学资料,两种沉淀之间的平衡,沉淀的转化,分步沉淀,62,教学资料,当溶液中有几种离子共存，这些离子的KSP 不同，且都能与某种外加的离子形成沉淀。如果小心控制外加离子的量，则这些离子就可能根据溶度积

18、规则分先后地从溶液中沉淀出来。 分步沉淀的例子： Ag+ 分步沉淀: Cl- 、Br- 、I,分步沉淀,63,教学资料,1L溶液,实验,生成AgI沉淀需要的Ag+I-浓度,64,教学资料,因为Ag+I- Ag+Cl- ，所以先生成AgI沉淀,所以AgCl开始沉淀时AgI已经沉淀完全,AgCl开始沉淀时溶液中的I-浓度为,65,教学资料,分步沉淀的次序,沉淀类型相同，被沉淀离子浓度相同，KSP小者先沉淀， KSP大者后沉淀,与KSP的大小及沉淀的类型有关,沉淀类型不同，要通过计算确定,66,教学资料,与被沉淀离子浓度有关,当Cl-2.2106 molL-1I-时，AgCl先沉淀析出,67,教学资料,例9:某溶液含Cl-=0.10mol.L-1和CrO42-= 0.0010mol.L-1 通过计算证明逐滴加入AgNO3，哪一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时，第一种离子是否被沉淀完全 (忽略由于加入AgNO3所引起的体积变化,解：析出AgCl(s)所需的最低Ag+浓度,而析出Ag2CrO4(s)所需的最低Ag+浓度,68,教学资料,当Ag2CrO4开始沉淀时，AgCl已经沉淀完全,69,教学资料,沉淀的转化,PbS(s) + CrO42,PbCrO4(s)(黄色,Pb2+ + CrO42,S2,PbS(s)（黑色,Pb