水溶液原理沉淀平衡n

1、沉淀平衡沉淀平衡一、一、 溶度积原理溶度积原理 一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中的溶解能力一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中的溶解能力. 物质物质 溶解度溶解度(g/100g水水)可溶物可溶物110微溶物微溶物0.011难溶物难溶物 101、溶解度、溶解度对难溶物来说对难溶物来说, 在它的饱和溶液中存在多相离子平衡在它的饱和溶液中存在多相离子平衡.Ba2+SO42-一定一定T 时时: 溶解溶解 BaSO4(s) BaSO4(aq) = Ba2+(aq) + SO42-(aq) 沉淀沉淀 2、溶度积常数、溶度积常数平衡时有平衡时有 Ksp = Ba2+ SO42- Ksp = Ba2+ S

2、O42- Ksp称为溶度积常数称为溶度积常数,简称溶度积简称溶度积(solubility product). 表表示一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中示一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中,各离子平各离子平衡浓度幂的乘积为一常数。衡浓度幂的乘积为一常数。 Ksp越大则难溶电解质在越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。溶液中溶解趋势越大，反之越小。设设 AmBn (s) mAn+ + nBm-Ksp = An+m Bm-n BaSO4 (s)Ba2+(aq) + SO42-(aq)化学式化学式Ksp化学式化学式KspAgCl1.5610-10Cu2S210-47AgBr7.710-13C

3、uCl1.0210-6AgI1.510-16Fe(OH)21.6410-14Ag2CrO49.010-12Fe(OH)31.110-36BaCO38.110-9HgS410-53BaSO41.0810-10Li2CO31.710-3CaCO38.710-9MgCO32.610-5CaF23.9510-11Mg(OH)21.210-11常见难溶物的溶度积常数常见难溶物的溶度积常数 AmBn(s) mAn+ + nBm- s ms nsKsp = An+mBm-n = msmnsn = mmnnsm+n 3、溶度积与溶解度的相互换算、溶度积与溶解度的相互换算溶解度溶解度s的单位的单位g/L或或mo

4、l/L,即饱和时的浓度。即饱和时的浓度。例例1:室温下室温下,AgCl的溶解度是的溶解度是1.9310-3g/L,求求AgCl 的溶度积。已知的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为的摩尔质量为143.3g/mol。解：解：把把AgCl溶解度单位溶解度单位(g/L)换算成换算成molL-1 s = 1.9310-3 g/L 143.3g/mol = 1.3510-5 molL-1求求Ksp AgCl(s) Ag+ + Cl-饱和、平衡饱和、平衡 1.3510-5 1.3510-5Ksp(AgCl) = Ag+Cl- = (1.3510-5)2 =1.8210-10例例2:Ag2CrO4在在298K时

5、溶解度时溶解度s=1.3410-4molL-1 求：求：Ksp解：解：Ag2CrO4(s) 2Ag+ + CrO42-平衡时平衡时 21.3410-4 1.3410-4Ksp = Ag+2CrO42- = (21.3410-4)21.3410-4 = 9.6210-12小结：小结：同种类型的难溶电解质，在一定温度下，同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大越大 则溶解度越大。则溶解度越大。不同类型则不能直接用不同类型则不能直接用Ksp的大小来比较溶的大小来比较溶解度的解度的 大小，必须经过换算才能得出结论。大小，必须经过换算才能得出结论。当当J=Ksp是饱和溶液无沉淀析出即平衡状态；是饱

6、和溶液无沉淀析出即平衡状态；当当JKsp是过饱和溶液是过饱和溶液,向生成沉淀的方向移动。向生成沉淀的方向移动。4、溶度积原理、溶度积原理根据溶度积常数可以判断沉淀、溶解反应进行的方向。根据溶度积常数可以判断沉淀、溶解反应进行的方向。某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数次方之积称离某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数次方之积称离子积。用子积。用J表示。表示。如：如：Ag2CrO4任意情况下的离子积为：任意情况下的离子积为：J=c2(Ag+)c(CrO42-)PbI2(s)如：(1) 加酸(2) 加 或 或 促使 BaCO3的生成。(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO23232223COOHCO2

7、H利于 BaCO3 的溶解。2Ba23COsp23 )(COK JJc)(Ba2csp23 )(COK JJc例：在例：在20mL 0.0020molL-1Na2SO4溶液中加入溶液中加入 20 mL 0.020molL-1 BaCl2溶液，有无溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断沉淀生成？并判断 SO42- 离子是否沉淀完全？离子是否沉淀完全？ 已知已知BaSO4的的Ksp= 1.0710-10 . 解解:（1）)Lmol(0010. 040200020. 01SO24c)Lmol(010. 04020020. 01Ba2csp5SOBa100 . 10010. 0010. 0242KccJ

8、 有有BaSO4沉淀生成沉淀生成即即 1.0710-10 0.0090 x x = SO42- 1.210-8 mol L-1 设平衡时设平衡时 SO42- = x molL-1故加入故加入BaCl2 BaCl2 可使可使SO42- SO42- 沉淀完全沉淀完全Ksp = Ba2+SO42- = ( 0.0090 + x ) x起始浓度起始浓度/molL-1 0.010 0.0010 平衡浓度平衡浓度/ molL-1 0.010（0.0010- x） xBaSO4 (s) Ba 2+ + SO42- 0.0090 + x 0.0090 x 很小很小沉淀完全是指离子残留量沉淀完全是指离子残留量

9、10-5 mol L- 10-5 mol L-1 15、同离子效应和盐效应、同离子效应和盐效应u同离子效应同离子效应PbI2 饱和溶液饱和溶液 + KI (aq) 黄黄在难溶电解质溶液中加入含有共同离子的易溶在难溶电解质溶液中加入含有共同离子的易溶强电解质，使难溶电解质溶解度降低的现象。强电解质，使难溶电解质溶解度降低的现象。AgCl在在KNO3溶液中的溶解度溶液中的溶解度 (25 )u盐效应：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电盐效应：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电解质而解质而 u 使难溶电解质的溶解度增大的作使难溶电解质的溶解度增大的作用。用。 )L(mol /10 溶解度AgCl )L /

10、(mol )KNO(1513c 0.00 0.00100 0.00500 0.0100 1.278 1.325 1.385 1.427例例: 298K时硫酸钡的溶解度为时硫酸钡的溶解度为1.0410-5molL-1，如果，如果 在在0.010molL-1的硫酸钠溶液中的溶解度是的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？多少？解：先求解：先求Ksp BaSO4 Ba2+ + SO42- 1.0410-5 1.0410-5Ksp = Ba2+ SO42- = 1.0810-10 再求sNa2SO42Na+ + SO42-BaSO4 Ba2+ + SO42-始 0 0.01平衡 s s+0.010.01 Ksp

11、 = Ba2+ SO42- = s0.01s = Ksp/0.01 =1.0810-10/0.01 =1.0810-8molL-1二、二、 沉淀与溶解沉淀与溶解1、沉淀的生成、沉淀的生成J Ksp欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，即增大离子浓度反应向着生成沉淀的方向转化。即增大离子浓度反应向着生成沉淀的方向转化。例：向例：向0.1 molL-1 的的ZnCl2溶液中通溶液中通H2S气体气体至饱和时，溶液中刚有至饱和时，溶液中刚有ZnS沉淀生成，求此时溶沉淀生成，求此时溶液的液的H+ ，已知已知Ksp(ZnS)=2.010-22，H2S

12、的的Ka1=1.310-7， Ka2=7.110-151212222Lmol100 . 21 . 0100 . 2ZnSspKSZn22spK解解: ZnS Zn2+ + S2-21SHSH222aaKK2115722100 . 21 . 0101 . 7103 . 1SSHH21aaKKH2S 2H+ + S2-= 0.21 molL-1 如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉淀剂时，沉淀反应将按怎样的次序进行呢？淀剂时，沉淀反应将按怎样的次序进行呢？实验：取实验：取0.02molL-1氯化钠溶液氯化钠溶液20毫升，毫升，0.02 molL-1碘化钠

13、溶液碘化钠溶液20毫升混合后毫升混合后,逐滴加入逐滴加入1molL-1的的AgNO3溶液观察现象？溶液观察现象？ 现象：先生成黄色沉淀现象：先生成黄色沉淀AgI而后才生成白色沉淀而后才生成白色沉淀AgCl。结论：对于同一类型的难溶电解质结论：对于同一类型的难溶电解质AgCl、AgI沉淀析沉淀析出的顺序是溶度积小的出的顺序是溶度积小的AgI先沉淀，溶度积大的先沉淀，溶度积大的AgCl后沉淀，这种先后沉淀的作用叫分步沉淀。后沉淀，这种先后沉淀的作用叫分步沉淀。分步沉淀分步沉淀 我们通过溶度积计算来说明已知:AgCl的Ksp=1.5610-10,AgI的Ksp=1.5610-16固生成AgCl沉淀所

14、需Ag+离子最低浓度为:Ag+=1.5610-10/0.01=1.5610-8(molL-1)而生成AgI沉淀所需Ag+离子最低浓度为：Ag+=1.510-16/0.01=1.510-14(molL-1) 因生成AgI沉淀所需Ag+离子浓度少，所以先沉淀。当AgCl开始沉淀时，I-离子是否沉淀完全？当AgCl开始沉淀时溶液中Ag+为1.5610-8molL-1 此时I-=1.510-16/1.5610-8=9.610-9(molL-1) 110-5(molL-1)I-早已沉淀完全，所以利用此原理可以分离两种离子且两种沉淀的溶度积相差越大，分离越完全。分步沉淀的次序：分步沉淀的次序：(1) 与与

15、 及沉淀类型有关及沉淀类型有关 沉淀类型相同沉淀类型相同,被沉淀离子浓度相同被沉淀离子浓度相同, 小者先沉淀小者先沉淀, 大者后沉淀大者后沉淀; 沉淀类型不同沉淀类型不同,要通过计算确定。要通过计算确定。spKspKspK (2) 与被沉淀离子浓度有关与被沉淀离子浓度有关先析出时当也可能先析出时当AgCl,)I (102 . 2)Cl()(I102 . 2 )I (103 . 8108 . 1)I ()(AgI)(AgCl)Cl()I ()(AgI)Cl()(AgCl)(Ag)Ag(AgCl,)I ()Cl(661710spspspspI2Cl1cccccKKccKcKcccc例：如果溶液中例

16、：如果溶液中Fe3+和和Mg2+的浓度均为的浓度均为0.10 molL-1, 使使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀的不沉淀的pH条件是什么条件是什么? 已知已知Ksp【Fe（OH）3】=4.010-39，Ksp【(Mg（OH）2】=1.810-11112353933Lmol1037. 7101100 . 4FeOHspKpOH = 11.1 , pH = 2.9解解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全时的沉淀完全时的OH-为为:Mg2+开始沉淀的开始沉淀的pH值为值为:152111212Lmol103

17、 . 1)1 . 0108 . 1()Mg(OHspKpOH = 4.9, pH =9.1因此因此, 只要控制只要控制pH值在值在2.9 9.1之间即可使之间即可使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀。不沉淀。PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS金属硫化物金属硫化物例：如果溶液中例：如果溶液中Zn2+和和Mn2+的浓度均为的浓度均为0.10 molL-1,能否利用通入能否利用通入H2S气体使气体使Zn2+和和Mn2+定量分离？定量分离？Zn2+和和Mn2+分离完全的分离完全的pH值为多少值为多少?已知已知Ksp(ZnS)=2.9310-25，

18、Ksp(MnS)=4.6510-14 ， H2S 的的Ka1=5.710-8， Ka2=1.210-15解：解： Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ Mn2+ + H2S MnS + 2H+225158521221053. 11093. 2102 . 1107 . 51 . 010SHMHspaaKKKZn2+ 沉淀完全时的沉淀完全时的pH值为：值为：pH = 1.82控制控制pH值在值在1.18-5.41之间即可将之间即可将Zn2+和和Mn2+分离完全分离完全。Mn2+ 开始沉淀时的开始沉淀时的pH值为：值为：61415821221085. 31065. 4102 . 1107 . 5

19、1 . 01 . 0SHMHspaaKKKpH = 5.41如在有如在有AgClAgCl的溶液中加入的溶液中加入I-I-又生成了一种新的沉淀又生成了一种新的沉淀AgIAgI。 AgCl(s) AgCl(s)Ag+ + Cl-Ag+ + Cl- + + KI I- + K+ KI I- + K+ AgI AgI沉淀的转化沉淀的转化这种在有沉淀的溶液中加入适当的试剂，生成另一种更这种在有沉淀的溶液中加入适当的试剂，生成另一种更难溶的物质，叫沉淀的转化。难溶的物质，叫沉淀的转化。243234SO(s)aCOC CO(s)CaSO96108 . 2101 . 93103 . 3)(Ca)(CO)(Ca

20、)(SO223224ccccK)(CaCO)(CaSO3sp4spKK如如 2442CrO2AgCl 2ClCrOAg21012)108 . 1 (101 . 17103 . 350157210103 . 61010. 71032. 1)108 . 1 (8108 . 42Cl2HS(s)Ag SHAgCl222K)(Ag)(Cl)(Ag)(CrO22224cccc2sp42sp(AgCl)CrO(AgKKS)(Ag(AgCl)2spa2a12spKKKKK 例例: : 如果在如果在1.0L 1.0L 溶液中使溶液中使 的的 完全转化为完全转化为 , ,问问 的的溶液最初浓度为多少溶液最初浓度

21、为多少? ?解解: :1L/mol平衡浓度x010. 01Lmol45. 0 x45. 0010. 01Lmol46. 0Kx010. 0022. 032CONa1Lmol010. 04BaSO3BaCO32CONa)CONa(320c910101 . 5101 . 1243234SO(s)BaCO CO(s)BaSO)(BaCO)(BaSO3sp4spKK2、沉淀的溶解、沉淀的溶解 J Ksp生成弱电解质生成弱电解质 生成弱酸生成弱酸CaCO3(s) +2H+ Ca2+ + H2CO3H2O + CO2 生成弱酸盐生成弱酸盐PbSO4(s) + 2Ac-Pb(Ac)2 + SO42-Mg(O

22、H)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3H2OFe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O例：在例：在0.20L的的 0.50molL-1 MgCl2溶液中加入等溶液中加入等体积的体积的 0.10molL-1的氨的氨 水溶液，问有无水溶液，问有无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使沉淀生成？为了不使 Mg(OH)2沉淀析出，至少应沉淀析出，至少应加入多少克加入多少克NH4Cl(s)？ (设加入设加入NH4Cl后体积不变后体积不变)解解:(1)xxxcccc 0.050 )Lmol/( 0 0 0.050 )Lmol/( OHNH OHNH L0.050mol)(NH L0.

23、25mol)Mg(1B1B42313o12o平衡初始14453b2Lmol109.5)OH(105 . 9108 . 1)NH(050. 0cxKxx7242o2103 . 225. 0)105 . 9()Mg()OH(ccJJ Ksp 沉淀析出sp(Mg(OH)2) = 5.110-12Kg)( 3 . 45 .5340. 020. 0)ClNH(Lmol20. 0)NH(108 . 1050. 0105 . 4414o5o6mcc Lmol104.5 25. 0101 . 5)Mg()(Mg(OH) )OH( Mg(OH) )2(161222spsp2cKcKJ沉淀析出，为了不使o166o6B423 0.050 Lmol 105 . 4 105 . 4 105 . 4050. 0 / OH NH OH NH ccc平衡例例: 使使0.01 mol SnS溶于溶于1 L 的盐酸中，求所需的盐酸中，求所需盐 酸 的 最 低 起 始 浓 度盐 酸 的 最 低 起 始 浓 度 = ? 已 知已 知Ksp(SnS)=1.010-25，H2S 的的Ka1=1.310-7， Ka2=7.110-1512515722Lmol96. 0100 . 1101 . 7103 . 101.