沉淀溶解平衡课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,10,章 沉淀平衡,10-1 溶度积原理,10-2 沉淀与溶解,习题,10-1,溶度积原理,一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力的大小,.,物质 溶解度,(g/100g,水,),易溶物,0.1,微溶物,0.010.1,难溶物,0.01,对难溶物来说,在它的饱和溶液中存在,多相离子平衡,.,Ba,2+,SO,4,2-,一定,T,时,:,溶解 溶解,BaSO,4,(s),BaSO,4,(aq),Ba,2+,(aq,)+,SO,4,2-,(aq),沉淀 沉淀,一、溶度积常数,BaSO,4,(s)BaSO,4,(aq),全,部,电,离,Ba,2+,(aq)+SO,4,2-,(aq),平衡时,K,sp,=,Ba,2+,SO,4,2-,K,sp,称为溶度积常数,简称溶度积,(,solubility product).,表示一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中,各离子平衡浓度幂的乘积为一常数。,Ba,2+,+SO,4,2-,BaSO,4,(s),Ba,2+,(aq)+SO,4,2-,(aq),简写为,BaSO,4,(s),设,A,m,B,n,(s),m,A,n,+,+,n,B,m,-,K,sp,=A,n+,m,B,m-,n,化学式,K,sp,化学式,K,sp,AgCl,1.5610,-10,Cu,2,S,210,-47,AgBr,7.710,-13,CuCl,1.0210,-6,AgI,1.510,-16,Fe(OH),2,1.6410,-14,Ag,2,CrO,4,9.010,-12,Fe(OH),3,1.110,-36,BaCO,3,8.110,-9,HgS,410,-53,BaSO,4,1.0810,-10,Li,2,CO,3,1.710,-3,CaCO,3,8.710,-9,MgCO,3,2.610,-5,CaF,2,3.9510,-11,Mg(OH),2,1.210,-11,CaSO,4,1.9610,-4,PbSO,4,1.0610,-8,CuS,8.510,-45,ZnS,1.210,-23,溶度积常数,(,见,p419,附表,6),K,sp,越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。,二、溶度积与溶解度的相互换算,溶解度,s,的单位,g/L,或,mol/L,即饱和时的浓度。,A,m,B,n,(s),m,A,n+,+nB,m,-,s ms ns,K,sp,=,A,n+,m,B,m-,n,=,m,s,m,n,s,n,=,m,m,n,n,s,m+n,例1:,室温下,AgCl,的溶解度是1.9310,-3,g/L,求,AgCl,的溶度积。已知,AgCl,的摩尔质量为143.3,g/mol。,解：,把,AgCl,溶解度单位(,g/L),换算成,molL,-1,s,=1.9310,-3,g/L143.3g/mol,=1.3510,-5,molL,-1,求,K,sp,AgCl(s,),Ag,+,+,Cl,-,饱和、平衡 1.3510,-5,1.3510,-5,K,sp,(AgCl,)=,Ag,+,Cl,-,=(1.3510,-5,),2,=1.8210,-10,答：,AgCl,的,K,sp,为1.8210,-10,例2:,Mg(OH),2,的,K,sp,=1.2010,-11,在298,K,时,Mg(OH),2,的溶解度为多少?,解：,Mg(OH),2,(s),Mg,2+,+2OH,-,设溶解度为,s,平衡时,s,2,s,K,sp,=Mg,2+,OH,-,2,=,s,(2,s,),2,=4,s,3,=1.210,-11,s,=1.4410,-4,molL,-1,答:氢氧化镁在298,K,时的溶解度为,1.4410,-4,molL,-1,。,例3:,Ag,2,CrO,4,在298,K,时溶解度,s,=1.3410,-4,molL,-1,求：,K,sp,解：,Ag,2,CrO,4,(s),2Ag,+,+CrO,4,2-,平衡时 21.3410,-4,1.3410,-4,K,sp,=Ag,+,2,CrO,4,2-,=(21.3410,-4,),2,1.3410,-4,=9.6210,-12,答：铬酸银在298,K,时的,K,sp,=9.6210,-12,由以上三个例题的结果可得到如下结论：,同种类型的难溶电解质，在一定温度下，,K,sp,越大则溶解度越大。,不同类型则不能用,K,sp,的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。,三、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。,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,J,表示。,如：,Ag,2,CrO,4,任意情况下的离子积为：,J,=,c,2,(Ag,+,),c,(CrO,4,2-,),当,J,=,K,sp,是饱和溶液无沉淀析出即平衡状态；,当,J,K,sp,是过饱和溶液,向生成沉淀的方向移动。,例,在,20mL 0.0020mol,L,-1,Na,2,SO,4,溶液中加入,20,mL,0.020mol,L,-1,BaCl,2,溶液，有无,BaSO,4,沉淀生成？并判断,SO,4,2-,离子是否沉淀完全？已知,BaSO,4,的,K,sp,=1.0710,-10,.,解,:,（,1,）,有,BaSO,4,沉淀生成,即,1.07,10,-10,0.0090,x,x,=SO,4,2-,1.2,10,-8,mol L,-1,设平衡时,SO,4,2-,=x mol,L,-1,沉淀完全是指离子残留量,10,-5,mol L,-1,故加入,BaCl,2,可使,SO,4,2-,沉淀完全,K,sp,=Ba,2+,SO,4,2-,=,(0.0090,+,x,),x,起始浓度,/mol,L,-1,0.010 0.0010,平衡浓度,/mol,L,-1,0.010,（,0.0010-,x,）,x,BaSO,4,(s),Ba,2+,+SO,4,2-,0.0090+,x,0.0090,x,很小,四、同离子效应和盐效应,同离子效应,PbI,2,饱和溶液,+,KI,(,aq,),黄,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。,2.,盐效应,在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象。,例:,298,K,时硫酸钡的溶解度为1.0410,-5,molL,-1,，,如果在0.010,molL,-1,的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？,解：,先求,K,sp,BaSO,4,Ba,2+,+SO,4,2-,1.0410,-5,1.0410,-5,K,sp,=Ba,2+,SO,4,2-,=1.0410,-5,1.0410,-5,=1.0810,-10,求,s,Na,2,SO,4,2Na,+,+SO,4,2-,BaSO,4,Ba,2+,+SO,4,2-,初 0 0.01,平衡,s,s,+0.010.01,K,sp,=Ba,2+,SO,4,2-,=s0.01,s,=,K,sp,/0.01,=1.0810,-10,/0.01,=1.0810,-8,molL,-1,s,K,sp,有沉淀析出。,答：能析出,Ag,2,CrO,4,沉淀。,例,:,向1.0 10,-3,mol,L,-1,的,K,2,CrO,4,溶液中滴加,AgNO,3,溶液,求开始有,Ag,2,CrO,4,沉淀生成时的,Ag,+,?CrO,4,2-,沉淀完全时,Ag,+,=?,假设反应前后体积不变。已知,K,sp,(Ag,2,CrO,4,)=1.010,-12,解:,Ag,2,CrO,4,2Ag,+,+CrO,4,2-,K,sp,=Ag,+,2,CrO,4,2-,CrO,4,2-,沉淀完全时的浓度为1.0 10,-,5,mol,L,-1,，故有,例：,向0.1,mol,L,-1,的,ZnCl,2,溶液中通,H,2,S,气体至饱和时，溶液中刚有,ZnS,沉淀生成，求此时溶液的,H,+,=?,已知,K,sp,(ZnS,)=2.010,-22,，,H,2,S,的,K,a1,=1.310,-7,，,K,a2,=7.110,-15,解:,ZnS,Zn,2+,+S,2-,H,2,S,2H,+,+S,2-,=0.21 mol,L,-1,二、沉淀的溶解,J,K,sp,1,生成弱电解质,生成弱酸,CaCO,3,(s)+2H,+,Ca,2+,+H,2,CO,3,H,2,O+CO,2,生成弱酸盐,PbSO,4,(s)+2Ac,-,Pb(Ac),2,+SO,4,2-,生成弱碱,Mg(OH),2,(s)+2NH,4,+,Mg,2+,+2NH,3,H,2,O,生成水,Fe(OH),3,(s)+3H,+,Fe,3+,+3H,2,O,发生氧化还原反应,3CuS+8HNO,3,(,稀,),3Cu(NO,3,),2,+3S,+2NO,+4H,2,O,生成配离子,AgCl,+2NH,3,=Ag(NH,3,),2,+,+,Cl,-,J,K,sp,溶解,Ag,+,S,2-,J,K,sp,溶解,课堂练习：,在,AgCl,的饱和溶液中，有,AgCl,固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？,加入物质 平衡,AgCl,溶液中浓度,引起变化,移动 溶解度,Ag,+,Cl,-,原因,HCl(0.1 mol,L,-1,),AgCl(s,)Ag,+,+,Cl,-,不变 不变 不变 稀释,生成配离子,盐效应,同离子效应,AgNO,3,(0.1 mol,L,-1,),KNO,3,(s),NH,3,H,2,O(2,mol,L,-1,),H,2,O,同离子效应,三、酸度对沉淀和溶解的影响,例,计算,298K,时使,0.010molL,-1,Fe,3+,开始沉淀和沉淀完全时溶液的,pH,值。已知,Fe(OH),3,的,K,sp,=2.6410,-39,。,解：,Fe(OH),3,(s),Fe,3+,+3OH,-,开始沉淀,Fe,3+,OH,-,3,K,sp,pOH,=13lg 6.42=12.19,pH=1.81,1.,金属氢氧化物沉淀的生成和溶解,沉淀完全,Fe,3+,10,-5,mol,L,-1,pH=14(12lg6.42)=2.81,注：,由此可见:氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；不同氢氧化物的,K,sp,值不同，沉淀的,p,H,值也不同，因此可通过控制,p,H,值分离金属离子。,见,p344,图,10-3,。,硫化物大部分为难溶物，硫化物的,K,sp,相差很大，其沉淀、溶解情况比较复杂。,在用酸溶解硫化物(或用,H,2,S,使金属离子沉淀为硫化物)时，体系中同时存在硫化物的沉淀溶解平衡及,H,2,S,的电离平衡。,MS(s,),M,2+,+S,2-,K,sp,S,2-,+2H,+,H,2,S,K,=1/(,K,a1,K,a2,),其中,K,a1,=5.710,-8,；,K,a2,=1.210,-15,MS(s)+2H,+,M,2+,+H,2,S,K,=,K,sp,/(,K,a1,K,a2,)=M,2+,H,2,S/H,+,2,2.,难溶硫化物沉淀与溶解,例,:,使0.01,mol,SnS,溶于1,L,的盐酸中，求所需盐酸的最低,起始,浓度=?,已知,K,sp,(SnS,)=1.010,-25,，,H,2,S,的,K,a1,=1.310,-7,，,K,a2,=7.110,-15,故所需盐酸的起始浓度为:0.96+0.02=0.98,mol,L,-1,0.01 mol,SnS,溶解将产生0.01,mol,的,H,2,S,解:,SnS+2H,+,Sn,2+,+H,2,S,四,、分步沉淀,如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉淀剂时，沉淀反应将依怎样的次序进行呢？,实验：,取0.02,molL,-1,氯化钠溶液20毫升，0.02,molL,-1,碘化钠溶液20毫升混合后,逐滴加入1,molL,-1,的,AgNO,3,溶液观察现象？,现象：,先生成黄色沉淀,AgI,而后才生成白色沉淀,AgCl,。,对于同一类型的难溶电解质,AgCl、AgI,沉淀析出的顺序是溶度积,小,的,AgI,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,。,我们通过溶度积计算来说明,已知:,AgCl,的,K,sp,=1.5610,-10,AgI,的,K,sp,=1.5610,-16,所以生成,AgCl,沉淀所需,Ag,+,离子最低浓度为:,Ag,+,=1.5610,-10,/0.01=1.5610,-8,(molL,-1,),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,),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,-8,molL,-1,此时,I,-,=1.510,-16,/1.5610,-8,=9.610,-9,(molL,-1,),110,-5,(molL,-1,),I,-,离子早已沉淀完全，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。,例1,：如果溶液中,Fe,3+,和,Mg,2+,的浓度均为0.10,mol,L,-1,使,Fe,3+,定量沉淀而使,Mg,2+,不沉淀的,pH,条件是什么?,已知,K,sp,(Fe,（,OH,）,3,)=4.0,10,-39,，,K,sp,(,(Mg,（,OH,）,2,)=1.8,10,-11,pOH,=11.1,pH=2.9,解:,Fe(OH),3,Fe,3+,+3OH,-,K,sp,=Fe,3+,OH,-,3,=4.0 10,-39,Fe,3+,沉淀完全时的,OH,-,为:,Mg,2+,开始沉淀的,pH,值为:,pOH,=4.9,pH=9.1,因此,只要控制,pH,值在,2.9 9.1,之间即可使,Fe,3+,定量沉淀而使,Mg,2+,不沉淀。,例2,：如果溶液中,Zn,2+,和,Mn,2+,的浓度均为0.10,mol,L,-1,能否利用通入,H,2,S,气体使,Zn,2+,和,Mn,2+,定量分离？,Zn,2+,和,Mn,2+,分离完全的,pH,值为多少?,已知,K,sp,(ZnS,)=2.9310,-25,，,K,sp,(MnS,)=4.6510,-14,，,H,2,S,的,K,a1,=5.710,-8,，,K,a2,=1.210,-15,解：,Zn,2+,+H,2,S,ZnS,+2H,+,Mn,2+,+H,2,S,MnS,+2H,+,Zn,2+,沉淀完全时的,pH,值为：,pH=1.82,pH=5.41,控制,pH,值在,1.18-5.41,之间即可将,Zn,2+,和,Mn,2+,分离完全。,Mn,2+,开始沉淀时的,pH,值为：,五、沉淀的转化,如在,AgCl,的沉淀中加入,I,-,离子又生成了一种新,的沉淀,AgI,。,AgCl(s,),Ag,+,+,Cl,-,+,KI ,I,-,+K,+,AgI,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。,本章作业,p,347348,的,1,，,4,，,5,，,6,，,13,共五大题。,上交时间：十七周星期一,上交内容：第,9,章和第,10,章的作业,