溶液中的化学平衡沉淀溶解平衡省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

3.3 沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡 第1页本节关键点本节关键点 1.掌握溶度积常数与溶解度关系掌握溶度积常数与溶解度关系 2.掌握溶度积规则，能用溶度积规则判断沉淀生成掌握溶度积规则，能用溶度积规则判断沉淀生成和溶解和溶解3.了解两种沉淀转化和分步沉淀了解两种沉淀转化和分步沉淀第2页3.3 3.3 难溶电解质和多相离子平衡难溶电解质和多相离子平衡 均相均相/单相单相平衡平衡（homogeneous equilibrium）异相异相/多相多相平衡平衡（heterogeneous equilibrium）第3页一、溶解一、溶解 沉淀平衡（多相离子平衡）沉淀平衡（多相离子平衡）难溶电解质难溶电解质：100 g水中溶解度小于水中溶解度小于0.01 g电解质。电解质。难溶电解质难溶电解质部分部分溶于水溶于水，且溶于水部分且溶于水部分全部解离全部解离成离子。成离子。难溶电解质在水中并非绝对不溶解，难溶电解质在水中并非绝对不溶解，依然有少许分散在水溶液中。依然有少许分散在水溶液中。绝对不溶解物质是不存在。绝对不溶解物质是不存在。第4页比如比如BaSO4饱和水溶液中饱和水溶液中:溶解过程溶解过程沉淀过程沉淀过程第5页平衡常数平衡常数表示式为：表示式为：为了表明这个常数特殊性，称之为为了表明这个常数特殊性，称之为溶度积常数溶度积常数。（sp：Solubility product，溶度积），溶度积）用用AmBn代表难溶电解质，其饱和水溶液中平衡：代表难溶电解质，其饱和水溶液中平衡：第6页第7页 定义：在定义：在一定温度一定温度下，难溶电解质下，难溶电解质饱和溶液饱和溶液中，各组中，各组分离子浓度以其在解离方程中分离子浓度以其在解离方程中计量系数为指数计量系数为指数幂乘积为一幂乘积为一常数。常数。饱和溶液即到达沉淀溶解平衡状态溶液体系饱和溶液即到达沉淀溶解平衡状态溶液体系,Ksp实际上就是平衡常数一个。实际上就是平衡常数一个。二、溶度积常数二、溶度积常数 (Ksp)第8页1.Ksp与其它与其它平衡常数平衡常数一样，也只是一样，也只是温度函数温度函数，浓度改变对其无影响，数值可用热力学数据计算；浓度改变对其无影响，数值可用热力学数据计算；2.溶度积仅仅是对难溶电解质而言。溶度积仅仅是对难溶电解质而言。Ksp数值直接与难溶电解质数值直接与难溶电解质溶解度相关溶解度相关，其大小反应了物质溶解能力。其大小反应了物质溶解能力。3.尽管溶度积和溶解度均能表示物质溶解能力，尽管溶度积和溶解度均能表示物质溶解能力，但但对于不一样类型难溶电解质，对于不一样类型难溶电解质，不能用不能用Ksp来直接比较其溶解能力大小，来直接比较其溶解能力大小，只能以只能以溶解度溶解度衡量。衡量。第9页 一些难溶强电解质一些难溶强电解质Ksp值（值（P308,附录附录6)第10页三、溶度积与溶解度三、溶度积与溶解度 （2）已知：）已知：298K时，时，Ag2CrO4Ksp9.01012，求，求 Ag2CrO4在水中溶解度。在水中溶解度。注意：为了计算方便，溶解度单位一律是注意：为了计算方便，溶解度单位一律是mol dm3 （1dm3 溶液所溶解溶质物质量，而不是溶液所溶解溶质物质量，而不是 ）。）。例例3.3.1（1）已知：）已知：298K时，时，AgCl、AgI在水中溶解度分别在水中溶解度分别 为为1.25105 mol dm3、1.23108 mol dm3，分别求该温度下分别求该温度下AgCl、AgI溶度积常数溶度积常数Ksp。第11页（1）已知）已知AgCl溶解度溶解度s1 mol dm3，AgI溶解度溶解度s2 mol dm3：解：解：平衡浓度（平衡浓度（mol dm3）：）：s1 s1 同理可得：同理可得：第12页（2）设）设Ag2CrO4溶解度为溶解度为s mol dm3：平衡浓度（平衡浓度（mol dm3）：）：2s s第13页 AB型难溶电解质型难溶电解质AgCl 和和AgI，Ksp,AgCl Ksp,AgI，sAgCl sAgI 不一样类型难溶电解质，不一样类型难溶电解质，AgCl（AB型）和型）和Ag2CrO4（A2B型）：型）：Ksp,AgCl Ksp,Ag2CrO4，ssp,AgCl ：Q Ksp,AgCl，平衡左移，平衡左移，会产生会产生AgCl沉淀。沉淀。重新建立沉淀溶解平衡时，重新建立沉淀溶解平衡时，溶液中溶液中Ag浓度比没加浓度比没加NaCl前要小，前要小，或者说，或者说，AgCl溶解度减小了。溶解度减小了。（二）同离子效应（二）同离子效应第25页 在难溶电解质饱和溶液中，加入含有相同离子易溶在难溶电解质饱和溶液中，加入含有相同离子易溶强电解质，使强电解质，使难溶电解质溶解度降低难溶电解质溶解度降低现象，称作现象，称作同离子同离子效应效应。在弱电解质溶液中，加入与弱电解质含有相同离子在弱电解质溶液中，加入与弱电解质含有相同离子其它易溶强电解质，使其它易溶强电解质，使弱电解质解离度降低弱电解质解离度降低现象，叫做现象，叫做同离子效应同离子效应。本质：本质：Q K 反应逆向进行，平衡左移。反应逆向进行，平衡左移。第26页解：设解：设AgCl在在NaCl溶液中溶解度为溶液中溶解度为x mol dm3，平衡浓度平衡浓度（mol dm3）x 0.01+x 对比对比AgCl在纯水中溶解度（在纯水中溶解度（s=1.25105 mol dm3），），在在NaCl溶液中溶液中AgCl溶解度大大降低。溶解度大大降低。例例3.3.4 计算计算298K时，时，AgCl在在0.01 mol dm3 NaCl溶液中溶液中 溶解度。已知溶解度。已知 。第27页1.沉淀完全：沉淀完全：定性分析定性分析认为某被沉淀离子在溶液中浓度认为某被沉淀离子在溶液中浓度 小于小于105 mol dm3时为沉淀完全时为沉淀完全；定量分析认为某被沉淀离子在溶液中浓度定量分析认为某被沉淀离子在溶液中浓度 小于小于106 mol dm3时时为沉淀完全。为沉淀完全。要使某一个离子从溶液中沉淀出来加以要使某一个离子从溶液中沉淀出来加以 分离，能够依据同离子效应，加入过量沉分离，能够依据同离子效应，加入过量沉 淀剂，使目标离子沉淀完全。淀剂，使目标离子沉淀完全。沉淀完全与沉淀分离沉淀完全与沉淀分离2.沉淀分离：若溶液中存在各种离子能够先后沉淀，沉淀分离：若溶液中存在各种离子能够先后沉淀，后一个离子开始沉淀时，后一个离子开始沉淀时，若前一个离子浓度若前一个离子浓度小于小于105 moldm3，认为这两种离子能够经过沉淀反应实现分离。认为这两种离子能够经过沉淀反应实现分离。第28页五、分步沉淀与沉淀转化五、分步沉淀与沉淀转化 （一）分（一）分步步沉淀沉淀 实际应用中，经常会碰到溶液中同时存在两种或实际应用中，经常会碰到溶液中同时存在两种或 两种以上离子，当两种以上离子，当逐滴逐滴加入一个沉淀剂时，几个离子加入一个沉淀剂时，几个离子 都会沉淀，而且沉淀生成将按一定次序都会沉淀，而且沉淀生成将按一定次序分步进行分步进行。这。这 种种先后沉淀先后沉淀现象称为分步沉淀。现象称为分步沉淀。比如在比如在Cl、CrO42-混合溶液中，滴加混合溶液中，滴加AgNO3，会会先生成白色先生成白色AgCl沉淀，沉淀，后生成砖红色后生成砖红色Ag2CrO4沉淀。沉淀。（二）沉淀转化（二）沉淀转化在某种难溶物中加入沉淀剂，使难溶物转化为另在某种难溶物中加入沉淀剂，使难溶物转化为另一个新一个新难溶物，这种现象称为沉淀转化。难溶物，这种现象称为沉淀转化。1.3110-4 1.25 10-5 1.23 10-8第29页 假如一个体系中有两种或两种以上离子能够和同一假如一个体系中有两种或两种以上离子能够和同一个离子生成沉淀，依据个离子生成沉淀，依据溶度积规则溶度积规则可判断离子发生沉淀可判断离子发生沉淀先后次序。先后次序。分步沉淀次序分步沉淀次序与难溶电解质溶度积、离子浓度相关与难溶电解质溶度积、离子浓度相关系。系。不论受多少原因影响，关键：不论受多少原因影响，关键：当某离子对满足当某离子对满足Q Ksp条件，就会产生沉淀。条件，就会产生沉淀。（一）分步沉淀（一）分步沉淀第30页即：即：产生产生AgCl沉淀所需沉淀所需Ag浓度最少应为浓度最少应为1.56109 mol dm3。例例3.3.6 在在0.1 mol dm3 NaCl和和0.1 mol dm3 K2CrO4混合溶液混合溶液 中，逐滴加入中，逐滴加入0.1 mol dm3 AgNO3，先出现哪种沉淀？先出现哪种沉淀？已知：已知：。当当 时，时，即会产生即会产生AgCl沉淀：沉淀：解：解：例例3.3.5 在含有在含有0.01 mol.dm-3 Cl 和和I 溶液中，逐滴滴加溶液中，逐滴滴加AgNO3 溶液，忽略引发体积改变，溶液，忽略引发体积改变，判断沉淀生成次序。判断沉淀生成次序。第31页当当 时，时，即会产生即会产生Ag2CrO4沉淀：沉淀：即产生即产生Ag2CrO4沉淀所需沉淀所需Ag浓度最少为浓度最少为9.5106 mol dm3，当逐滴加入当逐滴加入AgNO3溶液时，溶液时，Ag浓度由小到大浓度由小到大，先到达生成先到达生成AgCl沉淀所需沉淀所需Ag浓度，浓度，先出现白色先出现白色AgCl沉淀。沉淀。已求得：已求得：产生产生AgCl沉淀所需沉淀所需Ag浓度最少应为浓度最少应为1.56109 mol dm3，第32页u分步沉淀分步沉淀次序次序不但与不但与溶度积溶度积相关，还与被沉淀相关，还与被沉淀 离子离子浓度浓度相关。相关。u当两种沉淀物溶解度相差不大时，适当改变被沉当两种沉淀物溶解度相差不大时，适当改变被沉 淀离子浓度，能够改变沉淀次序。淀离子浓度，能够改变沉淀次序。第33页分析：当分析：当Ag2CrO4开始沉淀时，开始沉淀时，溶液中溶液中Ag浓度最少应为浓度最少应为9.5106 mol dm3，此时此时Cl浓度为：浓度为：同时满足同时满足 和和 ，此时此时Cl已基本沉淀完全。已基本沉淀完全。所以经过滴加所以经过滴加AgNO3，能够把，能够把Cl和和CrO42分开。分开。这就是分析中惯用这就是分析中惯用沉淀分离法沉淀分离法。思索：溶液中思索：溶液中CrO42为为0.10 mol dm3，逐滴加逐滴加0.10 mol dm3 AgNO3溶液，溶液，Cl浓度为多少时先产生浓度为多少时先产生Ag2CrO4沉淀？沉淀？答：答：第34页例例3.3.7 若溶液中含有若溶液中含有1.0mol dm-3 Ni2+和和0.1 mol dm-3Fe3+，当逐滴加入当逐滴加入NaOH溶液时（忽略体积改变）溶液时（忽略体积改变），问，问:哪种物质先沉淀，哪种物质先沉淀，经过沉淀作用能否到达分离经过沉淀作用能否到达分离？要使要使Fe3+沉淀完全沉淀完全，而，而Ni2+不沉淀，不沉淀，溶液溶液pH值应控制在什么范围？值应控制在什么范围？已知已知 。第35页解解:出现出现Fe(OH)3和和Ni(OH)2沉淀时所需沉淀时所需OH浓度分别为：浓度分别为：Fe(OH)3开始沉淀所需开始沉淀所需OH浓度较低，先生成浓度较低，先生成Fe(OH)3沉淀。沉淀。Ni2+开始沉淀时，溶液中开始沉淀时，溶液中Fe3+浓度为：浓度为：Fe3+浓度浓度 3.2pH/=14-(-lg1.5910-11)=14-10.8=3.2要使要使Fe3+沉淀完全沉淀完全，而，而Ni2+不沉淀不沉淀 溶液溶液pH范围应为：范围应为：6.7 pH 3.2。pH/=14-(-lg4.4710-8)=14-7.3=6.7溶液中溶液中 时，时，不会出现不会出现Ni(OH)2沉淀沉淀,。Fe3+沉淀完全时沉淀完全时 1.010-5moldm-3。第37页（二）沉淀转化（二）沉淀转化 水垢主要成份是水垢主要成份是CaSO4、CaSO3、Mg2(OH)2CO3等，等，CaSO4既难溶于水，又难溶于酸。既难溶于水，又难溶于酸。能够借助能够借助Na2CO3，把把CaSO4转化为转化为CaCO3，再用再用盐酸溶解盐酸溶解除去。除去。1.沉淀转化实际应用沉淀转化实际应用 (1)除水垢除水垢第38页（I）（II）所以反应向右进行。所以反应向右进行。标准状态下，标准状态下，第39页(2)废水处理废水处理在重金属离子污染废水治理中，在重金属离子污染废水治理中，用用FeS能够有效地除去废水中有害重金属离子。能够有效地除去废水中有害重金属离子。第40页平衡常数为：平衡常数为：第41页u沉淀转化方向总是向着生成沉淀转化方向总是向着生成更难溶更难溶电解质。电解质。逆向转化则非常困难。逆向转化则非常困难。u若两种难溶物溶度积差异不大，若两种难溶物溶度积差异不大，只要适当控制沉淀剂浓度，就能够使沉淀相互转化。只要适当控制沉淀剂浓度，就能够使沉淀相互转化。BaSO4BaCrO4K2CrO4 如：如：BaSO4（1.081010）和）和BaCrO4（1.61010）。）。第42页1.溶度积溶度积 一定温度一定温度下，难溶电解质下，难溶电解质饱和溶液饱和溶液中，其离子相对浓度中，其离子相对浓度(以该离子在平衡关系中化学计量数为指数以该离子在平衡关系中化学计量数为指数)乘积是一个常乘积是一个常数，这一数值叫做溶度积常数，简称溶度积。数，这一数值叫做溶度积常数，简称溶度积。溶液中同时存在几个离子，当溶液中同时存在几个离子，当逐滴逐滴加入一个沉淀剂时，加入一个沉淀剂时，几个离子都会发生沉淀，而且沉淀生成将分步进行。这几个离子都会发生沉淀，而且沉淀生成将分步进行。这种先后沉淀现象称为分步沉淀。种先后沉淀现象称为分步沉淀。2.分步沉淀分步沉淀一、基本概念一、基本概念本章小结本章小结第43页1.溶度积规则溶度积规则溶液不饱和，无沉淀生成溶液不饱和，无沉淀生成/原沉淀溶解；原沉淀溶解；溶液饱和，处于动态平衡中；溶液饱和，处于动态平衡中；溶液过饱和，产生沉淀溶液过饱和，产生沉淀/原沉淀不溶解原沉淀不溶解。Q KspQ=KspQ Ksp二、主要公式、规则及结论二、主要公式、规则及结论本章小结本章小结第44页2.溶度积与溶解度关系溶度积与溶解度关系1)相同类型难溶电解质，可依据溶度积大小相同类型难溶电解质，可依据溶度积大小 直接比较其溶解度大小。直接比较其溶解度大小。2)类型不一样难溶电解质，溶解度和溶度积关类型不一样难溶电解质，溶解度和溶度积关 系式不一样，溶解度大小必须经过计算能确定。系式不一样，溶解度大小必须经过计算能确定。二、主要公式、规则及结论二、主要公式、规则及结论本章小结本章小结第45页三、计算题三、计算题1.溶度积规则应用溶度积规则应用(1)溶解度和溶度积换算溶解度和溶度积换算(2)判断沉淀生成或溶解判断沉淀生成或溶解(3)判断沉淀生成先后次序判断沉淀生成先后次序本章小结本章小结第46页作作 业业1、25下，在下，在1.0L 0.015mol L-1AgNO3溶液中加入溶液中加入0.5L 0.030mol L-1CaCl2溶液，能否生成溶液，能否生成AgCl沉淀？沉淀？已知：已知：Ksp（AgCl）=1.810-10 （Q=2.010-4）2 2、废水中、废水中Cr3+3+浓度为浓度为0.010mol L-1，加入固体，加入固体NaOH使之使之 生成生成Cr(OH)3沉淀，设加入固体沉淀，设加入固体NaOHNaOH后溶液体积不变，后溶液体积不变，已知：已知：KspCr(OH)3=6.310-31。计算：计算：（1 1）开始生成沉淀时，溶液）开始生成沉淀时，溶液OH-OH-离子最低浓度；离子最低浓度；（2 2）若要使）若要使Cr3+浓度小于浓度小于7.710-5mol L-1以到达排放以到达排放 标准，此时溶液标准，此时溶液pH最小应为多少？最小应为多少？第47页