大学无机化学沉淀溶解平衡.pptx

沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 4.1 溶度积原理溶度积原理4.1.1 4.1.1 溶度积溶度积4.1.2 4.1.2 溶度积与溶解度的关系溶度积与溶解度的关系4.1.3 4.1.3 溶度积规则溶度积规则（物物质质的的溶溶解解度度只只有有大大小小之之分分，没没有有在在水水中中绝绝对对不不溶溶的的物物质质）如如AgCl,CaCO3,PbS和和CaC2O4（肾肾结结石石的的主主要要成成分）等都为难溶强电解质分）等都为难溶强电解质(溶解度小于溶解度小于0.01g/100g水水)。4.1.1 溶度积溶度积 BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42(aq)溶解溶解沉淀沉淀由于由于BaSO4为固体，可看成常数，则：为固体，可看成常数，则：Ksp=Ba2+SO42-K.BaSO4=Ba2+SO42-Ksp称为溶度积常数，简称溶度积称为溶度积常数，简称溶度积,只与温度有关。只与温度有关。它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。对于对于AaBb型的难溶电解质：型的难溶电解质：AaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq)溶解溶解沉淀沉淀Ksp=An+aBm-b 上式表明，在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液上式表明，在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂之乘积为常数。中离子浓度幂之乘积为常数。一些难溶化合物的溶度积，参考一些难溶化合物的溶度积，参考P124-表表6-3。aSbSKsp=An+aBm-b=(aS)a(bS)b=aa.bb.Sa+bAaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq)溶解溶解沉淀沉淀(1)溶解度溶解度S一定温度下，物质在一定温度下，物质在100g水中能溶解的最大量。水中能溶解的最大量。4.1.2 溶度积溶度积(Ksp)与溶解度与溶解度(S)的关系的关系【例例1】氯化银在氯化银在298K时的溶解度为时的溶解度为1.91 10-3 gL-1，求其溶度积。求其溶度积。解：解：已知氯化银的摩尔质量已知氯化银的摩尔质量M为为143.32g.mol-1:1.将氯化银的溶解度将氯化银的溶解度S单位换算为单位换算为molL-1：Ksp,AgCl=Ag+Cl-=S2=(1.33 10-5)2 1.77 10-10AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)溶解溶解沉淀沉淀SS1.91 10-3/143.32=1.33 10-5(molL-1)2.写出平衡式：写出平衡式：Ksp=S2 S=Ksp1/2Ksp=4S3Ksp=4S3Ksp=27S41.AB型型(例例 AgCl,BaSO4等等):AB A+B-2.AB2型型(例例PbCl2、Ca(OH)2 等等)AB2 A2+2B-3.A2B型型（例（例Ag2CrO4）A2B 2A+B2-4.AB3型和型和A3B型型（例（例Fe(OH)3，Ag3PO4）AB3 A3+3B-电解质类型电解质类型难溶电解质难溶电解质溶解度溶解度(molL-1)溶度积溶度积(Ksp)ABAgCl1.3310-51.7710-10A2BAg2CrO46.5410-51.1210-12AB2Mg(OH)21.1210-45.6710-12由上表可得由上表可得:(1)相同相同类型的难溶电解质，溶解度类型的难溶电解质，溶解度S越大，溶度越大，溶度积积Ksp也也越大。越大。(2)不同不同类型的难溶电解质，溶解度类型的难溶电解质，溶解度S越大，溶度越大，溶度积积不一定不一定越大，要通过计算得到。越大，要通过计算得到。4.1.3 溶度积规则溶度积规则 浓度积浓度积Qc：溶液中离子浓度幂的乘积，表示：溶液中离子浓度幂的乘积，表示任一任一条件下条件下离子浓度幂的乘积。离子浓度幂的乘积。AaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq)溶解溶解沉淀沉淀Ksp=An+aBm-b 达到沉淀溶解平衡达到沉淀溶解平衡！饱和溶液饱和溶液 Qc和和Ksp的关系的关系浓度积浓度积Qc=Ksp 饱和溶液，处于沉淀饱和溶液，处于沉淀-溶解平衡溶解平衡 Ksp 不饱和溶液，或沉淀溶解不饱和溶液，或沉淀溶解 Ksp 生成沉淀生成沉淀 注注：当当Qc稍稍大大于于Ksp时时，理理论论上上应应该该产产生生沉沉淀淀，但但我我们却观察不到沉淀，们却观察不到沉淀，WHY？原因：原因：a.Qc不是按活度不是按活度a，而是按浓度，而是按浓度c计算的，计算的，ac，则，则Qc Ksp b.过饱和现象过饱和现象 c.人眼观察能力有限，沉淀物人眼观察能力有限，沉淀物1.010-5g/L 时，肉眼才能感觉到浑浊现象。时，肉眼才能感觉到浑浊现象。4.2 难溶电解质的沉淀和溶解难溶电解质的沉淀和溶解4.2.1 4.2.1 沉淀的生成沉淀的生成4.2.2 4.2.2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应4.2.3 4.2.3 沉淀的溶解沉淀的溶解4.2.4 4.2.4 酸度对沉淀反应的影响酸度对沉淀反应的影响4.2.5 4.2.5 分步沉淀分步沉淀4.2.6 4.2.6 沉淀转化沉淀转化4.2.1 沉淀的生成沉淀的生成条件：条件：Qc Ksp时，生成沉淀。时，生成沉淀。【例例6-2】0.010 molL-1 SrCl2溶液溶液2ml和和0.10 molL-1 K2SO4溶液溶液3ml混合。（已知混合。（已知 KspSrSO4=3.8110-7）解：溶液混合后离子的浓度为：解：溶液混合后离子的浓度为：QC Ksp 有有SrSO4沉淀生成。沉淀生成。【例例3】Mg(OH)2的溶解度为每升水溶解的溶解度为每升水溶解0.0082g。若将。若将10.0ml 0.10 molL-1的的MgCl2溶液与溶液与10.0ml 0.10 molL-1 NH3溶液混合，有无沉淀产生？如有沉淀产生，则需加溶液混合，有无沉淀产生？如有沉淀产生，则需加入多少克固体氯化铵才能阻止入多少克固体氯化铵才能阻止Mg(OH)2沉淀产生？沉淀产生？解：解：S=0.0082/58.3=1.4110-4(molL-1)Ksp=4S3=4(1.4110-4)3=1.1210-11CNH3/Kb400，则：，则：所以，有所以，有Mg(OH)2沉淀产生。沉淀产生。要使要使Mg(OH)2不沉淀，不沉淀，OH-必须降低至：必须降低至：因此，需向该溶液中加入固体氯化铵的量为：因此，需向该溶液中加入固体氯化铵的量为：NH3.H2O NH4+OH-m=0.05953.520.0/1000=0.060(g)判断是否生成沉淀，可按以下步骤：判断是否生成沉淀，可按以下步骤：（1）先计算出混合后与沉淀有关的离子浓度。）先计算出混合后与沉淀有关的离子浓度。（2）计算出浓度积）计算出浓度积Qc。（3）将）将Qc与与Ksp进行比较，判断沉淀能否生成。进行比较，判断沉淀能否生成。沉淀完全沉淀完全 加入过量沉淀剂的方法，可使沉淀离子沉淀更趋完全加入过量沉淀剂的方法，可使沉淀离子沉淀更趋完全 一般认为残留在溶液中的被沉淀离子的浓度一般认为残留在溶液中的被沉淀离子的浓度10-5 molL-1 或或10-6 molL-1，认为该离子已沉淀完全。，认为该离子已沉淀完全。a.同离子效应：同离子效应：在难溶电解质饱和溶液中加入含有共在难溶电解质饱和溶液中加入含有共同离子的电解质，使难溶电解质同离子的电解质，使难溶电解质溶解度降低溶解度降低的现象。的现象。b.盐效应：在难溶电解质的饱和溶液中加入某种不含盐效应：在难溶电解质的饱和溶液中加入某种不含相同离子的易溶电解质。使难溶电解质的溶解度比同相同离子的易溶电解质。使难溶电解质的溶解度比同温时纯水中的温时纯水中的溶解度增大溶解度增大。4.2.2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应【例例4】已知已知BaSO4的的Ksp=1.0710-10，求，求298K时，时，BaSO4在纯水中和在纯水中和0.010 mol L-1 K2SO4溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。解：解：设设BaSO4在纯水中的溶解度为在纯水中的溶解度为S，则，则S=Ba2+=SO42-=(Ksp,BaSO4)1/2=(1.0710-10)1/2 =1.0310-5（mol L-1）设设BaSO4在在0.010 mol L-1K2SO4溶液中的溶解度为溶液中的溶解度为x mol L-1，则则:BaSO4(s)Ba2+SO42-x 0.01+x 0.01 mol L-1x 0.010=1.0710-10 x=1.0710-8 mol L-14.2.3 沉淀的溶解沉淀的溶解 Qc Ksp A.生生成成难难解解离离的的物物质质，如如水水，弱弱酸酸，弱弱碱碱，配配离离子子和和其其它它难难解解离的分子等，降低离子积离的分子等，降低离子积Qc。金属氢氧化物沉淀：加入金属氢氧化物沉淀：加入H+，生成水；加入，生成水；加入NH4+生成生成NH3。碳酸盐沉淀的溶解：加入碳酸盐沉淀的溶解：加入H+，生成，生成HCO3 或或CO2。PbSO4沉淀：加入沉淀：加入NH4Ac，生成，生成Pb(Ac)2。B.生成配离子使沉淀溶解生成配离子使沉淀溶解 AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-C.利用氧化还原反应利用氧化还原反应 3CuS+8HNO3（稀）（稀）=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O 4.2.4 酸度对沉淀反应的影响酸度对沉淀反应的影响 难溶金属氢氧化物和硫化物的溶解度都难溶金属氢氧化物和硫化物的溶解度都受溶液酸度的影响，通过控制一定的受溶液酸度的影响，通过控制一定的pHpH范围，范围，便可以达到使金属离子分离的目的。便可以达到使金属离子分离的目的。【例例5】计算欲使计算欲使0.010 molL-1Fe 3+开始沉淀和沉淀完开始沉淀和沉淀完全时的全时的pH值。已知值。已知Fe(OH)3的的Ksp=1.110-36。【例例6】向向0.10 molL-1 ZnCl2溶液中通溶液中通H2S气体至饱和气体至饱和(0.10 molL-1)时，有时，有ZnS沉淀不断生成。计算开始析出沉淀不断生成。计算开始析出ZnS沉淀和沉淀和Zn2+离子沉淀完全时溶液的最低离子沉淀完全时溶液的最低pH值。值。已知已知Ksp=1.110-36,Ka1=1.3210-7,Ka2=7.110-15.4.2.5 分步沉淀分步沉淀 定义：溶液中有定义：溶液中有2种或种或2种以上离子与同种以上离子与同一离子产生沉淀，首先析出的时离子积最一离子产生沉淀，首先析出的时离子积最先达到溶度积的化合物。先达到溶度积的化合物。【例例7】若若溶溶液液中中Cr3+和和Ni2+离离子子浓浓度度均均为为0.10molL-1，试试通通过过计计算算说说明明：能能否否利利用用控控制制pH值值的的方方法法使使它它们们 分分 离离？已已 知知 Ksp,Cr(OH)3=7.010-31，Ksp,Ni(OH)2=5.510-16 解：分别计算解：分别计算Cr(OH)3和和Ni(OH)2开始沉淀时的开始沉淀时的OH-：OH-1(KspCr3+)1/3=(7.010-310.1)1/3 =1.910-10 mol/LOH-2(KspNi2+)1/2 =(5.510-160.1)=7.410-8 mol/L 即即Cr(OH)3先沉淀，再计算先沉淀，再计算Cr(OH)3沉淀完全的沉淀完全的OH-：OH-(KspCr3+)1/3=(7.010-311.010-5)1/3 =4.110-9 mol/L 所以，所以，OH-在在4.110-9 7.410-8 mol/L 之间，即之间，即pH控制在控制在5.626.87，就可使，就可使Cr3+和和Ni2+分离。分离。4.2.6 沉淀的转化沉淀的转化PbSO4+CrO42-PbCrO4+SO42-=1.8210-81.7710-14=1.03106白色白色黄色黄色Ag2CrO4+2Cl-AgCl+CrO42-=1.1210-12(1.7710-10)2=3.571071.K值越大，沉淀的转化越易实现。值越大，沉淀的转化越易实现。2.沉淀转化的方向：沉淀转化的方向：同类型难溶电解质，同类型难溶电解质，Ksp大的转化为大的转化为Ksp小的物质。小的物质。异类型难溶电解质，异类型难溶电解质，溶解度溶解度S大的转化为大的转化为S小的物质小的物质。4.3 沉淀反应的某些应用沉淀反应的某些应用4.3.1 4.3.1 在药物生产上的应用在药物生产上的应用4.3.2 4.3.2 在药物质量控制上的应用在药物质量控制上的应用本本 章章 小小 结结1.溶度积的定义，溶度积的定义，Ksp和和S的关系式，溶度积规则。的关系式，溶度积规则。2.同离子效应和同离子效应和pH值对沉淀溶解平衡的影响值对沉淀溶解平衡的影响3.沉淀的生成，分布沉淀的相关计算沉淀的生成，分布沉淀的相关计算4.沉淀转化的条件。沉淀转化的条件。习习 题题1.写出难溶电解质写出难溶电解质PbCl2、AgBr、Ba3(PO4)2、Ag2S的溶度积表达式。的溶度积表达式。解：解：PbCl2 Ksp=Pb2+Cl2 AgBr Ksp=Ag+Br Ba3(PO4)2 Ksp=Ba2+3PO43-2 Ag2S Ksp=Ag+2S2-2.在在室室温温下下，BaSO4的的溶溶度度积积为为1.07x10-10，计计算算每每升饱和溶液中含升饱和溶液中含BaSO4多少克？多少克？解：解：BaSO4(s)Ba2+SO42-S S Ksp=Ba2+SO42-=S2 BaSO4=Ba2+=SO42-=S=1.034 x 10-5 molL-1=2.41 x 10-3 gL-1