普通化学第六章.pptx

1主页下页上页掌握溶度积概念，掌握溶度积与溶解度的掌握溶度积概念，掌握溶度积与溶解度的换算。换算。掌握溶度积规则。掌握溶度积规则。掌握沉淀溶解平衡的移动规则。熟练掌握掌握沉淀溶解平衡的移动规则。熟练掌握有关沉淀平衡的计算。有关沉淀平衡的计算。本本 章章 基基 本本 要要 求求第六章第六章 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡2主页下页上页教教 师师 参参 考考基本要求基本要求1.了解沉淀溶解平衡规律，掌握溶解度与溶度积的关系。了解沉淀溶解平衡规律，掌握溶解度与溶度积的关系。2.掌握沉淀的生成、溶解、转化规律及其有关计算。掌握沉淀的生成、溶解、转化规律及其有关计算。3.理理解解多多重重平平衡衡中中沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡与与其其他他各各类类化化学学平平衡衡之之间间的竞争关系和有关多重平衡的计算。的竞争关系和有关多重平衡的计算。教学重点、教学重点、*难点难点溶溶度度积积规规则则的的应应用用 沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡与与其其他他化化学学平平衡衡之之间间的关系的关系*多重平衡中的竞争平衡计算多重平衡中的竞争平衡计算教学建议教学建议本本章章特特点点是是多多重重平平衡衡体体系系。应应从从化化学学平平衡衡一一般般原原理理入入手手，进行引导。着重讲解多重平衡概念，并增加习题练习。进行引导。着重讲解多重平衡概念，并增加习题练习。（本章学时本章学时 4）3主页下页上页什么是什么是“沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡”？难溶的强电解质与其溶于水中的组份离子间建立的一种化学平衡。例如：AgCl Ag+Cl-可溶：可溶：100克水中溶解克水中溶解1克以上。克以上。微溶：微溶：100克水中溶解克水中溶解0.011克。克。难溶：难溶：100克水中溶解克水中溶解0.01克以下。克以下。第六章第六章 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡4主页下页上页对于难溶电解质溶于水后：对于难溶电解质溶于水后：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)溶溶 解解沉沉 淀淀Ksp=ceq(Ag+)/c ceq(Cl)/c 若用若用AmBn代表任意难溶电解质，则沉淀溶解平衡反应表示为：代表任意难溶电解质，则沉淀溶解平衡反应表示为：AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)Ksp=ceq(An+)/c m ceq(Bm)/c n 式中式中 Ksp 是难溶电解质沉淀溶解平衡常数，也叫做溶度积常数，是难溶电解质沉淀溶解平衡常数，也叫做溶度积常数，简称溶度积。简称溶度积。它反应了物质的溶解能力。第一节第一节 难溶电解质的溶度积难溶电解质的溶度积5主页下页上页Ksp=ceqm(An+)ceqn(Bm)溶度积的意义：当温度一定时，难溶电解质的饱和溶液中，溶度积的意义：当温度一定时，难溶电解质的饱和溶液中，离子的相对浓度的幂次方之积为一常数。上式一般简化为：离子的相对浓度的幂次方之积为一常数。上式一般简化为：同所有的平衡常数一样，同所有的平衡常数一样，Ksp只与温度有关，而与溶液中只与温度有关，而与溶液中的离子及固体量无关。的离子及固体量无关。Ksp 不仅表示难溶电解质在溶液中溶解的趋势大小，也表不仅表示难溶电解质在溶液中溶解的趋势大小，也表示生成该难溶电解质沉淀的难易。示生成该难溶电解质沉淀的难易。第一节第一节 难溶电解质的溶度积难溶电解质的溶度积6主页下页上页 溶度积和溶解度溶度积和溶解度:表示物质的溶解能力的物理量，它们既表示物质的溶解能力的物理量，它们既有联系又有区别。有联系又有区别。中学学习的溶解度是指中学学习的溶解度是指 100 g 水中能溶解物质的最多克数。水中能溶解物质的最多克数。现在将现在将溶解度均用体积摩尔浓度溶解度均用体积摩尔浓度来表示。来表示。AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)Ksp=ceqm(An+)ceqn(Bm)=(ms)m (ns)n =mm nn s(m+n)ceq/(mol/L)ms ns 这里，这里，s 表示溶解度，单位是表示溶解度，单位是(mol/L)。第一节第一节 难溶电解质的溶度积难溶电解质的溶度积7主页下页上页Ksp=ceqm(An+)ceqn(Bm)=(ms)m (ns)n =mm nn s(m+n)请写出请写出 不同类型电解质不同类型电解质 Ksp与与s的关系的关系AB型难溶电解质型难溶电解质 Ksp=s2，s=（Ksp）1/2A2B或或AB2型难溶电解质型难溶电解质 Ksp=4 s3，s=（Ksp/4）1/3A3B或或AB3型难溶电解质型难溶电解质 Ksp=27 s4，s=（Ksp/27）1/4Ksp 与与 s的相互换算的相互换算：例题例题7-1、7-2第一节第一节 难溶电解质的溶度积难溶电解质的溶度积8主页下页上页表表6-1 部分难溶电解质的溶度积与溶解度部分难溶电解质的溶度积与溶解度 AB型型 A2B(or AB2)型型 化学式化学式 Ksp s 化学式化学式 Ksp s AgAc 4.4 10-3 6.6 10-2 PbCl2 1.6 10-5 1.6 10-2 AgOH 2.0 10-8 1.4 10-4 Ag2SO4 1.4 10-5 1.5 10-2 CaCO3 2.8 10-9 5.3 10-5 PbBr2 4.0 10-5 1.0 10-3 BaSO4 1.1 10-10 1.0 10-5 CaF2 5.3 10-9 1.1 10-3 CuI 1.1 10-12 1.0 10-6 Ag2CrO4 1.1 10-12 6.5 10-5 MnS 2.5 10-13 5.0 10-7 Zn(OH)2 1.2 10-17 1.4 10-6 CuS 6.3 10-36 2.5 10-18 Cu(OH)2 2.2 10-20 1.8 10-7 HgS 4.0 10-53 6.3 10-27 Ag2S 6.3 10-50 2.5 10-17*同类型电解质的同类型电解质的Ksp越小、其越小、其s越小；不同类型电解质的越小；不同类型电解质的Ksp与与s关系则不然；关系则不然；第一节第一节 难溶电解质的溶度积难溶电解质的溶度积9主页下页上页 难溶电解质的沉淀溶解平衡的建立是有条件的。我们把难溶电解质的沉淀溶解平衡的建立是有条件的。我们把任意任意条件下条件下溶液中溶液中离子浓度幂次方之积离子浓度幂次方之积称为难溶电解质的称为难溶电解质的离子积离子积。离。离子积用符号子积用符号Q表示。表示。对于对于AmBn 型难溶电解质来说：型难溶电解质来说：Q=cm(An+)cn(Bm)离子积与溶度积离子积与溶度积的本质的本质差别差别在于，在于，溶度积溶度积中浓度值一定是溶解中浓度值一定是溶解平衡时的平衡时的平衡值平衡值；而；而离子积离子积中的浓度值是中的浓度值是任意条件任意条件下的浓度值。下的浓度值。由化学反应等温式由化学反应等温式 G=RTlnQ/Ksp可判断沉淀溶解反应的方向：可判断沉淀溶解反应的方向：“溶度积规则”。根据此规则，可判断沉淀溶解这一可逆过程进行的方向 Q Ksp 溶液处于过饱和状态，有沉淀析出，直到饱和。溶液处于过饱和状态，有沉淀析出，直到饱和。Q=Ksp 溶液处于平衡状态，溶液达到饱和。溶液处于平衡状态，溶液达到饱和。Q Ksp。例题例题1：将等体积的浓度为将等体积的浓度为 4 10-3 mol/L的硝酸银水溶液的硝酸银水溶液与与4 10-3 mol/L的铬酸钾水溶液混合，有无铬酸银沉淀产生？的铬酸钾水溶液混合，有无铬酸银沉淀产生？Ksp=1.12 10-12。解：等体积混合后：解：等体积混合后：c(Ag+)=2 10-3 mol/L c(CrO42)=2 10-3 mol/L Ag2CrO4 =2 Ag+CrO42 Q=c2(Ag+)c(CrO42)=(2 10-3)2 2 10-3=8 10-9 Q Ksp 故有沉淀生成！故有沉淀生成！第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动11主页下页上页 例题例题2：比较比较BaSO4在浓度为在浓度为 0.010 mol/L的硫酸钠水溶液中的硫酸钠水溶液中和在纯水中的溶解度。已知和在纯水中的溶解度。已知Ksp(BaSO4)=1.07 10-10。解：解：设设BaSO4在在0.010 mol/L Na2SO4 溶液中的溶解度为溶液中的溶解度为 x mol/L BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42(aq)Ksp=ceq(Ba2+)ceq(SO42)=(0.010+x)x =1.07 10-10 ceq/(mol/L)x 0.010+x解得：解得：x=1.07 10-8 mol/L在纯水中：在纯水中：Ksp=ceq(Ba2+)ceq(SO42)=y y y=1.03 10-5 mol/L x/y=1.03 10-5/1.07 10-8=1000 倍倍第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动12主页下页上页 上述例题中为什么硫酸钡在纯水中的溶解度高于在硫酸上述例题中为什么硫酸钡在纯水中的溶解度高于在硫酸钠溶液中的溶解度呢？钠溶液中的溶解度呢？同离子效应！同离子效应！在化学的实际应用中常常利用同离子效应使沉淀完全而在化学的实际应用中常常利用同离子效应使沉淀完全而可进行化学分析。此外，还经常利用溶液可进行化学分析。此外，还经常利用溶液pH的控制，使某的控制，使某些离子沉淀，以达到离子分离的目的。你能举个例子吗？些离子沉淀，以达到离子分离的目的。你能举个例子吗？第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动思考:洗涤BaSO4沉淀是用去离水还是用稀硫酸,哪种更合适13主页下页上页例例：在在1molL-1CuSO4溶溶液液中中含含有有少少量量的的Fe3+杂杂质质，pH值值控控制在什么范制在什么范 围才能除去围才能除去Fe3+?使使c(Fe3+)10-5molL-1解：解：Fe(OH)3的的 Ksp=2.610-39，Cu(OH)2 的的Ksp=5.610-20 Fe(OH)3 Fe3+3OH Ksp=c(Fe3+)c3(OH)=2.610-39=6.4 10-12pOH=11.2,pH=2.8 pH 2.814主页下页上页6-2-2 分步沉淀分步沉淀 一种沉淀剂与多种离子可以产生沉淀，当这种沉淀剂慢一种沉淀剂与多种离子可以产生沉淀，当这种沉淀剂慢慢加入到这些多种离子共存的混合溶液中时，会发生什么现慢加入到这些多种离子共存的混合溶液中时，会发生什么现象呢？象呢？例如：在例如：在 0.010 mol/L 的的 Cl(aq)、Br(aq)、I(aq)的混的混合溶液中，逐滴加入合溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，由溶度积规则可知，生成溶液，由溶度积规则可知，生成AgCl、AgBr、AgI沉淀所需要的银离子浓度为：沉淀所需要的银离子浓度为：AgCl:ceq(Ag+)=Ksp(AgCl)/ceq(Cl)=1.8 10-10/0.010 =1.8 10-8 mol/LAgBr:ceq(Ag+)=Ksp(AgBr)/ceq(Br)=5.0 10-13/0.010 =5.0 10-11 mol/LAgI:ceq(Ag+)=Ksp(AgI)/ceq(I)=8.3 10-17/0.010 =8.3 10-15 mol/L第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动15主页下页上页 在分步沉淀的过程中，还同时存在着共沉淀现象。即在分在分步沉淀的过程中，还同时存在着共沉淀现象。即在分步沉淀中，当后一步离子产生沉淀时，前一步的离子还会随着步沉淀中，当后一步离子产生沉淀时，前一步的离子还会随着后一步离子的沉淀而继续产生沉淀，这种同时沉淀的现象叫做后一步离子的沉淀而继续产生沉淀，这种同时沉淀的现象叫做共沉淀现象共沉淀现象。例如，在前面的例题中，。例如，在前面的例题中，AgI首先沉淀，首先沉淀，AgBr稍稍后才开始沉淀，当后才开始沉淀，当AgBr沉淀时沉淀时AgI是否就不再沉淀了呢？实际是否就不再沉淀了呢？实际上它们将继续一起沉淀。上它们将继续一起沉淀。ceq(Br)/ceq(I)=Ksp(AgBr)/Ksp(AgI)=5.0 10-11/8.3 10-17=6.0 103 问题问题2：Br与与 I共沉淀时，共沉淀时，Br 与与 I的浓度比为多少？的浓度比为多少？问题问题1：Br开始出现沉淀时，开始出现沉淀时，I 离子的浓度为多少？离子的浓度为多少？第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动 从上面计算的结果可以看出，沉淀出从上面计算的结果可以看出，沉淀出AgI所需要的银离子浓所需要的银离子浓度最小，因此首先沉淀出黄色的度最小，因此首先沉淀出黄色的AgI沉淀，其次是沉淀，其次是AgBr沉淀，沉淀，最后是最后是AgCl沉淀。这种先后沉淀的现象称为分步沉淀。沉淀。这种先后沉淀的现象称为分步沉淀。16主页下页上页 例题例题3：某溶液中含有浓度为某溶液中含有浓度为 0.010 mol/L的的Ag+(aq)和和Pb2+(aq)，在其，在其中缓慢加入中缓慢加入Na2S（s）。（）。（1）何种离子先沉淀？（）何种离子先沉淀？（2）当后一种离子开始沉）当后一种离子开始沉淀时，先沉淀的离子是否沉淀完全？淀时，先沉淀的离子是否沉淀完全？解：解：（1）ceq(Ag+)=ceq(Pb2+)=0.010 mol/L，生成，生成Ag2S和和PbS沉淀需要沉淀需要 S2-的浓度为的浓度为ceq(S2-)(Ag2S)=Ksp(Ag2S)/ceq(Ag+)=6.3 10-50/0.010=6.3 10-46 mol/Lceq(S2-)(PbS)=Ksp(PbS)/ceq(Pb2+)=8.0 10-28/0.010=8.0 10-26 mol/L 故故Ag2S首先沉淀首先沉淀（2）当当 PbS开始沉淀时，开始沉淀时，ceq(S2-)=8.0 10-26 mol/L，此时，此时Ag+的浓度为的浓度为Ksp(Ag2S)=ceq2(Ag+)ceq(S2-)ceq(Ag+)=（Ksp(Ag2S)/ceq(S2-)=(6.3 10-50/8.0 10-26)=8.9 10-12 mol/L结论结论:PbS开始沉淀时开始沉淀时Ag+已沉淀完全已沉淀完全推论推论:分步沉淀可实分步沉淀可实现离子的分离现离子的分离第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动（一般浓度小于（一般浓度小于10-5mol.L-1，认为沉淀完全）认为沉淀完全）17主页下页上页三、三、沉淀的溶解和转化沉淀的溶解和转化（一）、沉淀的酸溶解（一）、沉淀的酸溶解难溶金属氢氧化物难溶金属氢氧化物难溶弱酸盐难溶弱酸盐加加 酸酸生成弱电解质水及弱酸生成弱电解质水及弱酸结结 果果沉淀溶解！沉淀溶解！Fe(OH)3(s)加加 HClFe3+H2O生成的水是弱电生成的水是弱电解质，反应正向解质，反应正向进行。进行。总反应：总反应：Fe(OH)3(s)+3H+(aq)Fe3+(aq)+3H2O(l)第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动18主页下页上页 （1）当难溶金属氢氧物的碱性较强时，一些较弱的酸也）当难溶金属氢氧物的碱性较强时，一些较弱的酸也能将其溶解。能将其溶解。Ca(OH)2(s)加加 NH4+Ca2+NH3生成的氨是弱电生成的氨是弱电解质，反应正向解质，反应正向进行。进行。总反应：总反应：Ca(OH)2(s)+2NH4+(aq)Ca2+(aq)+2NH3H2O(aq)（2）对难溶的弱酸盐来说，它只能溶于较强的酸，例如：）对难溶的弱酸盐来说，它只能溶于较强的酸，例如：FeS(s)加加 HClFe2+H2S生成的生成的 H2S 是弱是弱电解质，反应正电解质，反应正向进行。向进行。总反应：总反应：FeS(s)+2H+(aq)Fe2+(aq)+H2S(aq)第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动19主页下页上页 难溶氢氧化物和难溶弱酸盐的酸溶解实质是：难溶氢氧化物和难溶弱酸盐的酸溶解实质是：氢氧根氢氧根(OH)弱弱 酸酸 根根(A)金属离子金属离子氢氧化物氢氧化物弱弱 酸酸 盐盐 加加 酸酸水水弱弱 酸酸 上述竞争反应是向左进行还是向右进行？上述竞争反应是向左进行还是向右进行？向左进行的反应就是沉淀反应，向右进行的反应就是中和向左进行的反应就是沉淀反应，向右进行的反应就是中和反应和弱酸生成反应。反应和弱酸生成反应。竞争反应的实质是竞争反应的实质是金属离子金属离子与与氢离子氢离子竞争竞争氢氧根氢氧根和和弱酸根弱酸根的反应。的反应。竞争反应的结果取决于沉淀溶解平衡和生成弱电解质平衡竞争反应的结果取决于沉淀溶解平衡和生成弱电解质平衡的平衡常数。利用平衡偶合（合成）原理可以加以推出。的平衡常数。利用平衡偶合（合成）原理可以加以推出。第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动20主页下页上页 例题例题4：欲使欲使 0.10 mol的的 ZnS（s）完全溶解，至少需要）完全溶解，至少需要1dm3多大多大浓度的浓度的HCl？解：解：完全溶解完全溶解ZnS（s）并保持溶液的平衡，应生成）并保持溶液的平衡，应生成 0.10 mol/L 的的Zn2+和和0.10 mol/L的的H2S，溶液中存在如下平衡：，溶液中存在如下平衡：（1）ZnS(s)Zn2+(aq)+S2(aq)Ksp(ZnS)ceq(S2-)=Ksp(ZnS)/ceq(Zn2+)=1.6 10-24/0.10=1.6 10-23 mol/L （2）2H+S2(aq)H2S(s)（Ka1(H2S)Ka2(H2S)）-1 ceq(H+)=Ka1(H2S)Ka2(H2S)ceq(H2S)/ceq(S2-)1/2 =1.32 10-7 7.10 10-15 0.10/1.6 10-23 1/2 =2.42 mol/L 需要需要HCl的总浓度的总浓度:2.42+0.1 2=2.62 mol/LKa1(H2S)Ka2(H2S)=（ceq2(H+)ceq(S2-)）/ceq(H2S)第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动21主页下页上页（二）、沉淀的氧化还原溶解（二）、沉淀的氧化还原溶解难溶化合物难溶化合物加入氧化剂加入氧化剂或还原剂或还原剂阳离子被氧化或被还原阳离子被氧化或被还原阴离子被氧化或被还原阴离子被氧化或被还原难溶化合物被溶解难溶化合物被溶解结结 果果（三）、沉淀的配位溶解（三）、沉淀的配位溶解难溶化合物难溶化合物加入配位剂加入配位剂阳离子被配位剂配位阳离子被配位剂配位难溶化合物被溶解难溶化合物被溶解结结 果果第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动22主页下页上页（四）、沉淀的相互转化（四）、沉淀的相互转化难溶化合物难溶化合物加入另一种加入另一种沉淀剂沉淀剂阳离子被另一种沉淀剂沉淀阳离子被另一种沉淀剂沉淀阴离子被另一种沉淀剂沉淀阴离子被另一种沉淀剂沉淀原难溶化合物被溶解原难溶化合物被溶解结结 果果金属离子金属离子 加沉淀剂加沉淀剂(1)弱酸根离子弱酸根离子难溶化合难溶化合物物(1)加沉淀剂加沉淀剂(2)弱酸根离子弱酸根离子难溶化合难溶化合物物(2)实际上是沉淀平衡间的竞争反应：实际上是沉淀平衡间的竞争反应：弱酸根离子弱酸根离子 加沉淀剂加沉淀剂(1)金属离子金属离子难溶化合难溶化合物物(1)加沉淀剂加沉淀剂(2)金属离子金属离子难溶化合难溶化合物物(2)EXC：1、2、5、6、7、第二节第二节 沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动23主页下页上页9.2.4 沉淀的转化沉淀的转化 AgCl+Br-AgBr+Cl-Kj越大，沉淀转化越彻底。即生成的沉淀越大，沉淀转化越彻底。即生成的沉淀Ksp越小，转化越彻底。越小，转化越彻底。