无机化学沉淀与溶解平衡学习教案

1、会计学1无机化学无机化学(wjhuxu)沉淀与溶解平衡沉淀与溶解平衡第一页，共48页。第1页/共47页第二页，共48页。微溶物质：溶解度介于可溶与难微溶物质：溶解度介于可溶与难溶之间者。溶之间者。第2页/共47页第三页，共48页。7.1.2 7.1.2 溶度积溶度积 在一定温度下，将难溶电解质晶体(jngt)放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。AmBn(s)溶解溶解mAn+(aq) + nBm (aq)沉沉淀淀Ksp = An+m Bmn Ksp 称为称为(chn wi)溶度溶度积常数（积常数（solubility product constant），简称溶度积。它），简称溶度积。它反应了难

2、溶电解质在水中的溶反应了难溶电解质在水中的溶解能力。解能力。第3页/共47页第四页，共48页。溶度积的性质溶度积的性质(xngzh)(xngzh)1、与难溶电解质的本性、与难溶电解质的本性(bnxng)有关，即不同的难溶电有关，即不同的难溶电解质的解质的Ksp不同。不同。2、与温度、与温度(wnd)有关。手册中一般给出难溶电解质在有关。手册中一般给出难溶电解质在25C时的时的Ksp 。3、沉淀溶解平衡是两相平衡，只有饱和溶液或两相共存、沉淀溶解平衡是两相平衡，只有饱和溶液或两相共存时才是平衡态。在平衡态时时才是平衡态。在平衡态时Ksp的大小与沉淀的量无关，的大小与沉淀的量无关，与溶液中离子浓度

3、的变化无关，离子浓度变化时，只能与溶液中离子浓度的变化无关，离子浓度变化时，只能使平衡移动，并不能改变使平衡移动，并不能改变Ksp 。第4页/共47页第五页，共48页。 spKs34 spKs第5页/共47页第六页，共48页。例例 25oC 25oC，AgClAgCl的溶解度为的溶解度为10-3 gL-110-3 gL-1，求，求 同同温度温度(wnd)(wnd)下下AgClAgCl的溶度积。的溶度积。102sp15131080. 1)Cl()Ag()AgCl( )1L/(mol )aq(Cl(aq)Ag AgCl(s) Lmol1034. 1Lmol3 .1431092. 1 3 .143M

4、r(AgCl) SccKSSS平衡浓度解：已知第6页/共47页第七页，共48页。例例 25oC，已知，已知Ksp(Ag2CrO410-12，求，求s(Ag2CrO4)/(gL-1)。121542531224242spLg102 . 2Lg 331.7105 . 6331.7)CrOMr(Ag105 . 6 ,4101 . 1)CrO()Ag()CrOAg( SxxccK解：解： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) ceq/molL-1 2x x第7页/共47页第八页，共48页。 AgCl 和 Ag2CrO4的 Ksp和S的数值大小关系： AgCl Ksp 1.61

5、0-10 S 1.2610-5 Ag2CrO4 Ksp 9.610-12 S 1.3410-4两者的 Ksp 和 S 的数值大小关系并不一致(yzh)，原因是其正负离子的个数比不一致(yzh)。第8页/共47页第九页，共48页。 对于同一类的难溶电解质（对于同一类的难溶电解质（m m与与n n之之和相等和相等(xingdng)(xingdng)），可以直接用溶度），可以直接用溶度积来比较溶解能力的大小。对于不同类积来比较溶解能力的大小。对于不同类型的难溶电解质，不能用溶度积来比较型的难溶电解质，不能用溶度积来比较溶解能力的大小，必须用溶解度进行比溶解能力的大小，必须用溶解度进行比较。较。第9页

6、/共47页第十页，共48页。第10页/共47页第十一页，共48页。(1) J Ksp 平衡向左移动，沉淀析出；平衡向左移动，沉淀析出；(2) J = Ksp 处于平衡状态处于平衡状态(zhungti)，饱和溶液，饱和溶液；(3) J KspMg(OH)2 ，所以有，所以有Mg(OH)2沉淀析出。沉淀析出。为了为了(wi le)不使不使Mg(OH)2沉淀析出，须沉淀析出，须 J KspMg(OH)2 161222105 . 425. 0101 . 5)()()OH( LmolMgcOHMgKcsp第21页/共47页第二十二页，共48页。 NH3(aq) + 2O(l) NH4+(aq) + OH

7、-(aq)平衡平衡(pnghng) cB/(molL-14.510-6 c0 + 4.510-6 4.510-6 0.050 c05306108 . 1)(050. 0105 . 4NHKcb c0(NH4+) = 0.20molL-1 要不析出要不析出(xch)Mg(OH)2沉淀，至少应加入沉淀，至少应加入NH4Cl(s)的质量为：的质量为： m (NH4Cl) = (0.200.40 53.5) g = 4.3 g 第22页/共47页第二十三页，共48页。+ H2S(aq) + 2H2O(l)()()()()()(22212322SHKSHKMSKOHcSHcMcKaaspspa第23页/

8、共47页第二十四页，共48页。)()()()()()()()()(222122223MSKSHKSHKSHcMcMSKSHcMcOHcspaaspa设溶液设溶液(rngy)中中M2+的初始浓度为的初始浓度为c(M2+)，通入，通入H2S气体气体达饱和时，达饱和时，c(H2S) = 0.10molL-1，则产生，则产生MS沉淀的最高沉淀的最高H3O+离子浓度离子浓度c(H3O+)（或最低（或最低pH）为：）为：第24页/共47页第二十五页，共48页。HAc稀稀HCl浓浓HClHNO3王水王水MnS溶溶ZnS FeS不溶不溶溶溶CdS不溶不溶不溶不溶溶溶PbS不溶不溶不溶不溶溶溶溶溶CuS Ag2

9、S不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶HgS不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶第25页/共47页第二十六页，共48页。例：例： 25下，于下，于0.010molL-1FeSO4溶液中通入溶液中通入H2S气体至饱和气体至饱和(boh) (c(H2S)= 0.10molL-1)。 用用HCl调节调节pH值，使值，使c(HCl)= 0.30molL-1。试判断能否。试判断能否有有FeS生成。生成。Kspa越大，硫化物越易溶。越大，硫化物越易溶。沉淀生成。无FeS 600 011. 0)30. 0(10. 001. 0)(HS)(H)Fe (S(aq)H(aq)Fe (aq)OH2FeS(s)spaspa2

10、222223KJKcccJ解：解：第26页/共47页第二十七页，共48页。例：计算使例：计算使0.010 mol的的SnS溶于盐酸溶于盐酸(yn sun)中，所中，所需盐酸需盐酸(yn sun)的最低浓度。的最低浓度。解：解：SnS全部全部(qunb)溶解后，溶液中的溶解后，溶液中的c(H3O+)为：为：)(96. 0)()()()()()()()(1222122223LmolSnSKSHKSHKSHcSncKSHcSncOHcspaaspa0.010 mol的的S2-消耗掉的消耗掉的H+为，故所需的盐酸为，故所需的盐酸(yn sun)的的起始浓度为：起始浓度为： 0.96 + 0.02 =

11、0.98 molL-1 第27页/共47页第二十八页，共48页。n 发生取代反应溶解发生取代反应溶解: n AgCl(s)+2NH3 (aq) Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq) n AgBr(s)+2S2O32- (aq) Ag(S2O3)23-(aq)+Br -(aq)第28页/共47页第二十九页，共48页。 一些两性一些两性(lingxng)氢氧化物，如氢氧化物，如Al(OH)3、Cr(OH)3、Zn(OH)2和和Sn(OH)2等，它们既可以溶于等，它们既可以溶于酸，又可以溶于强碱，生成羟基配合物：酸，又可以溶于强碱，生成羟基配合物：Al(OH)4-、Cr(OH)4-、Zn(OH

12、)42-和和Sn(OH)3-等。等。Al(OH)3在强碱中的配位反应为：在强碱中的配位反应为： Al(OH)3(s) + OH-(aq) Al(OH)4-(aq) c(Al(OH)4-) K = c(OH-)Al(OH)3溶解度：溶解度： S = c(Al(OH)4-) = Kc(OH-)第29页/共47页第三十页，共48页。第30页/共47页第三十一页，共48页。n Ksp(HgS10-537.2.5 沉淀(chndin)的配位氧化还原溶解第31页/共47页第三十二页，共48页。第32页/共47页第三十三页，共48页。第33页/共47页第三十四页，共48页。 往含I-、Cl-浓度(nngd)

13、均为0.01molL-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先析出AgI(s)还是AgCl(s) ？11517spI1Lmol103 . 801. 0103 . 8)(I(AgI)Ag(cKc1810spCl2Lmol108 . 101. 0108 . 1)(Cl(AgCl)Ag(cKc Cl2I1)Ag)Ag(c(c解：解：，故，故AgI先沉淀先沉淀(chndin)。AgCl开始沉淀开始沉淀(chndin)时：时：1 -51 -98172spLmol100 . 1Lmol106 . 4108 . 1103 . 8)(Ag(AgI)I (cKc第34页/共47页第三十五页，共48页。)c.(

14、c.)( c)K)K( c (I1022)I10381081I(AgI(AgCl)Cl61710spsp当当c(Cl-106c(I-)时，时，AgCl先析出先析出(xch)。 沉淀类型不同，要通过计算确定。原则是：沉淀类型不同，要通过计算确定。原则是：离子积离子积J首先超过溶度积首先超过溶度积Ksp的先沉淀。的先沉淀。第35页/共47页第三十六页，共48页。第36页/共47页第三十七页，共48页。10010813. 100104711. 221110811047 .第37页/共47页第三十八页，共48页。 例：在例：在1.0 molL-1 的的ZnSO4溶液中，含有杂质溶液中，含有杂质Fe3+

15、，欲使，欲使Fe3+以以Fe(OH)3形式沉淀除去，而不使形式沉淀除去，而不使Zn2+沉淀，问溶液的沉淀，问溶液的pH应控制应控制(kngzh)在什么范围？若溶液中还含有在什么范围？若溶液中还含有Fe2+，能否同时被除去？如，能否同时被除去？如何除去？何除去？ 解：解：Ksp(Zn(OH)2)=1.210-17，Ksp(Fe(OH)3)=4.010-38，Ksp(Fe(OH)2)=8.010-16，Fe3+完全完全(wnqun)沉淀时：沉淀时：)(1059. 1100 . 1)()(111353LmolOHFeKOHcsppH 第38页/共47页第三十九页，共48页。不使不使(b sh)Zn2

16、+生成沉淀的条件是：生成沉淀的条件是：)(105 . 30 . 1102 . 1)()()(191722LmolZncOHZnKOHcsp pH 因此，控制溶液的因此，控制溶液的pH在之间，便既可除去杂质在之间，便既可除去杂质Fe3+，又，又不会生成不会生成Zn(OH)2沉淀。沉淀。若溶液中还含有若溶液中还含有Fe2+，则考虑当溶液的，则考虑当溶液的pH为时，为时，Fe2+可可以以(ky)残留在溶液中的浓度：残留在溶液中的浓度： )(7 .66)105 . 3(100 . 8)()()(12916222LmolOHcOHFeKFecsp此时此时Fe2+的浓度的浓度(nngd)很大，所以很大，所

17、以Fe2+不能不能同时被除去。同时被除去。第39页/共47页第四十页，共48页。(aq)C (aq) 243234SO(s)aCO CO(s)CaSO396342324103 . 3108 . 2101 . 9)(CaCO)(CaSO)(CO)(SOspspKKccK第40页/共47页第四十一页，共48页。例：例： 将的将的AgCl置于置于100mL纯水中达到平衡。向此体系中加入纯水中达到平衡。向此体系中加入的固体的固体KI，达到平衡后，有多少摩尔的，达到平衡后，有多少摩尔的AgCl转化为转化为AgI？溶？溶液中液中Ag+、Cl-、I-的平衡浓度各的平衡浓度各为多少？（设加入为多少？（设加入A

18、gCl和和KI后，水的体积变化忽略后，水的体积变化忽略(hl)不不记，也不考虑记，也不考虑Ag+与与Cl-、I-形成配离子）形成配离子）解：设每升中有解：设每升中有x molAgCl发生发生(fshng)转化：转化： AgCl (s) + I-(aq) AgI (s) + Cl-(aq)平衡平衡/(molL-1) 0.00501000/100 x x617-10102.2108.3101.8)()()()(AgIKAgClKIcClcKspsp第41页/共47页第四十二页，共48页。6102 . 2050. 0 xx)(106 . 3050. 0108 . 1)()()(1910LmolClcAgClKAgcsp866103 . 2102 . 2050. 0102 . 2)()(ClcIc)(050. 0102 . 21050. 0102 . 2166Lmolx n(AgCl) = c(Cl-)V总总 = 0.0500.1 = 0.005(mol)所加入所加入(jir)的的AgCl有转化成了有转化成了AgI。第42页/共47页第四十三页，共48页。否实现？否实现？第43页/共47页第四十四页，共48页。nmolL-1 n由于由于 Na2CO3 的饱和浓度远小的饱和浓度远小于于1017 molL-1，因此这种转，因此这种转化难以实现。化难以实现。1172322322232102 .