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1、1,沉淀反应及沉淀溶解平衡,2,教学目标： 溶度积原理 掌握沉淀溶解平衡和溶度积基本概念； 弄清难溶电解质溶解度、溶度积和离子积的关系并能进行有关的近似计算； 掌握溶度积原理。,3,沉淀溶解平衡的移动及溶度积原理的应用 掌握沉淀生成与溶解的条件、分步沉淀与转化的原理，并进行相关计算； 掌握介质酸度对沉淀溶解平衡的影响，熟练判断常见氢氧化物、硫化物的沉淀条件及金属离子分离条件。 理解氧化还原反应、配位反应对沉淀溶解平衡的影响； 理解同离子效应和盐效应对沉淀溶解平衡的影响。,4,水溶液中的酸、碱平衡是均相反应； 另一类重要的离子反应-难溶电解质在水中的溶解； 沉淀溶解平衡：在含有难溶电解质固体的饱
2、和溶液中，存在着该电解质与它溶解产生的离子之间的平衡，也称多相离解平衡。,难溶电解质：溶解度小于0.1g/100g水的物质。,5,绝对不溶的物质是不存在的，任何难溶的电解质，在水溶液中或多或少地有所溶解。,例：AgCl在水中溶解度很小，但仍有微量AgCl溶于水而发生电离，生成的Ag+和Cl进入溶液溶解过程。 当溶液中Ag+和Cl增加到一定量时，其中一些Ag+和Cl互相碰撞结合为AgCl，重新回到固体表面沉淀。,6,溶液中离子什么条件下能产生沉淀？沉淀在什么条件下能溶解？ 如果溶液中存在多种离子，怎样才能使它们分别沉淀出来？ 在什么条件下沉淀可以相互转化。,7,沉淀溶解平衡：,当溶液中离子浓度(
3、严格地应该是离子活度)不再改变，沉淀过程和溶解过程即达到平衡。,由难溶电解质与其离子之间形成多相平衡。,8,1. 溶度积原理,9,达到沉淀溶解平衡时，平衡常数表达式：,Ksp = c(Ag+) c(Cl),Ksp为难溶电解质沉淀溶解平衡常数溶度积常数，简称溶度积。,溶度积常数,10,多相平衡体系，平衡时： Ksp= c(Ba2+) c(SO42 ),Ksp大小与物质的溶解度有关。,平衡状态即为该温度下此物质的饱和溶液。,溶度积常数,11,对于一任意组成为AmBn形式的难溶电解质，在水溶液中有以下的平衡：,达到沉淀溶解平衡时，标准平衡常数有下列一般的形式：,Ksp(AmBn) = c(An+)m
4、 c(Bm)n,溶度积常数,12,溶度积另一定义：在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度方次之积为一常数。,Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH,溶度积表达式：,KspFe(OH)3 = c(Fe3+) c(OH)3,溶度积常数,13,溶度积应该是各离子活度方次之积，但在稀溶液中，可用离子浓度代替活度。 决定因素：与物质的本性和温度有关，而与离子浓度的改变无关。,溶度积常数,14,溶度积和溶解度之间的换算,溶解度(s)：一定温度下，1升难溶电解质饱和溶液中所含溶质的量，是浓度的一种形式。 单位：gL1；molL1。,25 C，100克水中可溶解(克) ZnCl2 432； P
5、bCl2 0.99；HgS 1.47 1025 易溶物： 1克/100克水 微溶物： 0.11克/100克水 难溶物： 0.1克/100克水,15,溶度积(Ksp)和溶解度(s)都代表物质的溶解能力。难溶电解质溶解后都以离子状态存在于溶液中，溶度积和溶解度可以相互换算。,溶度积和溶解度之间的换算,16,11型： AgCl (s) Ag (aq) Cl (aq) s s Ksp Ag+ Cl s2,12型： Ag2CrO4 (s) = 2 Ag+ (aq) + CrO42 (aq) 2s s Ksp = Ag+2CrO42 = (2s)2(s),溶度积和溶解度之间的换算,17,溶解度：s mol
6、L1,AmBn(s) mAn+(aq) + nBm(aq),溶度积和溶解度之间的换算,18,近似处理： 难溶电解质的离子在溶液中不发生任何化学反应； 难溶电解质要一步完全电离； 难溶电解质溶解度很小，饱和溶液极稀，近似认为饱和溶液的密度和纯水一样； 难溶电解质的水合正、负离子不发生或很少发生羟基化和质子化作用。,溶度积和溶解度之间的换算,19,例：AgCl 25C时溶解度为1.79 10 3gL1，求其溶度积常数。,解：单位换算：AgCl摩尔质量为143.4gmol 1， 则AgCl的摩尔溶解度s(AgCl)为,1.79 103gL1 s(AgCl) = = 1.24 105molL1 143
7、.4 gmol1,Ksp(AgCl) = c(Ag+) c(Cl) =1.56 10 10,c(Ag+) = c(Cl) = 1.24 105molL1,溶度积和溶解度之间的换算,20,例：Ag2CrO4在25C时的Ksp = 9.0 1012，求其溶解度。,解：设Ag2CrO4的溶解度为x，由,可知：c(CrO42) = x， c(Ag+) = 2x,Ksp(Ag2CrO4) = c(Ag+)2 c(CrO42) = 4 x3 = 9.0 10 12,x =1.3 104,溶度积和溶解度之间的换算,21,Ag2CrO4在25C时的溶解度为1.3 104 molL1。,Ksp(AgCl) =
8、1.56 10 10 Ksp(Ag2CrO4) = 9.0 1012，但AgCl的溶解度(1.24 105molL1)小于Ag2CrO4的(1.3 104 molL1)。?,同类型沉淀， K sp，溶解度s。 不同类型沉淀不能通过比较Ksp大小来判断溶解度大小。 溶解度大小说明了沉淀反应残余离子的浓度大小。,结论：,溶度积和溶解度之间的换算,22,例：查表知PbI2的Ksp为 1.4 108，估计其溶解度s。 解： PbI2 (s) = Pb2+ (aq) + 2I (aq) Ksp = Pb2+ I2 Pb2+ = s；I = 2s Ksp = Pb2+I2 = (s)(2s)2 = 4s3
9、 s = (Ksp /4)1/3 = (1/4 1.4 10 8)1/3 = 1.5 103 (mol/L),溶度积和溶解度之间的换算,23,离子积Qc：沉淀溶解反应的反应商Q 对于组成为AmBn的难溶电解质，离子积Qc为：,Qc = c(An+)m c(Bm)n,溶度积原理,24,当QcKsp，溶液为过饱和溶液， 有沉淀生成，直至 Qc = Ksp。 当 Qc=Ksp，沉淀溶解反应处于平衡状态，溶液为饱和溶液。 当 QcKsp，溶液为不饱和溶液，若溶液中有难溶电解质固体，则固体会溶解，直到溶液达饱和。,由溶度积原理可以判断沉淀的生成和溶解。,溶度积原理,25,Qc 与 Ksp 的关系：溶度积
10、原理 Qc Ksp ，平衡状态 Qc Ksp ，析出沉淀 Qc Ksp ，沉淀溶解,26,PbI2(s) = Pb2+(aq) + 2I(aq) Ksp = Pb2+I2 = 1.4 108 Qc = c(Pb2+) c(I)2 = 0.1 (0.1)2 = 1 103 Ksp 会产生沉淀,例：等体积的0.2molL1的Pb(NO3)2和0.2molL1 KI水溶液混合，是否会产生PbI2沉淀？,溶度积原理,27,定性分析：溶液中残留离子浓度105mol/L。,沉淀完全,28,2. 沉淀的生成,29,例：将下列溶液混合是否生成CaSO4沉淀？已知KSP (CaSO4) = 2.45 105。,
11、沉淀生成的必要条件： 离子积(QC) 溶度积(KSP),20 mL 1molL1 Na2SO4溶液与20ml 1molL1 CaCl2溶液； 20 mL 0.002 molL1 Na2SO4溶液与20ml 0.002 molL1 CaCl2溶液。,30, 没有CaSO4沉淀生成。,解：两种物质等体积混合，体积加倍，各物质浓度减小一半：,(1) c(Ca2+) = 0.5 molL1，c(SO42) = 0.5 molL1,Qc = c(Ca2+)c(SO42) = 0.25 KSP(CaSO4) = 2.45 105,(2) c(Ca2+)=0.001molL1，c(SO42)=0.001 m
12、olL1,Qc = c(Ca2+)c(SO42)= 1 106 Ksp, 有CaSO4沉淀生成。,沉淀的生成,31,例：50 mL含Ba2+离子浓度为0.01 molL1的溶液与30 mL浓度为0.02 molL1的Na2SO4混合，是否生成BaSO4沉淀？反应平衡后溶液中的Ba2+浓度为多少？,解：混合后溶液总体积80mL，则混合后各物质浓度为：, 应有BaSO4沉淀生成。,Qc KSP(BaSO4) = 1.1 1010,Qc = c(Ba2+)/cc(SO42)/c= 4.7 105,c(Ba2+) = (0.01 50 ) / 80= 0.00625 molL1， c(SO42) =
13、(0.02 30 ) / 80= 0.0075 molL1,沉淀的生成,32,平衡时：Ksp(BaSO4) = c(Ba2+)c(SO42)= 1.1 1010,起始： 0.00625 0.0075 平衡： x 0.0075 (0.00625 x),设平衡时溶液中的Ba2+离子浓度为x molL1,BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42(aq),沉淀的生成,33,即 (0.00125 + x) x = 1.1 1010 由于Ksp很小， x相对于0.00125 小得多，则 0.00125 + x 0.00125 所以,1.1 1010 x = = 8.8 108 0.00125,即达
14、到新的平衡后，溶液中Ba2+离子浓度为8.8 108 molL1。,沉淀的生成,.,34,1) 选择适当的沉淀剂，使沉淀物的溶解度尽可能地小；,沉淀SO42常用Ba2+作为沉淀剂生成的BaSO4溶解度最小。,用沉淀反应可以分离溶液中的某种离子。 使沉淀完全采取的措施：,沉淀的生成,35,Ksp(BaSO4) = 1.2 1010,Ksp(CaSO4) = 2.45 105,Ksp(PbSO4) = 1.06 108,沉淀的生成,36,2) 加入适当过量的沉淀剂,例：在25 C时，BaSO4的Ksp= 1.1 1010，比较BaSO4在纯水和0.1molL1的Na2SO4溶液中的溶解度。,解：设
15、BaSO4在 纯水中的溶解度为 s molL1,设BaSO4在 0.1molL1的Na2SO4溶液中的溶解度为 s,则 s = c(Ba2+) = c(SO42) = Ksp(BaSO4)1/2 = 1.05 105,沉淀的生成,37,BaSO4在0.1molL1的Na2SO4溶液中的溶解度1.1 109 molL1，比在纯水中1.05 105 molL1降低了近1万倍。,由于s 数值很小，认为0.1 + s 0.1, s(0.1 + s ) = 1.1 1010,1.1 1010 s = = 1.1 109 0.1,则 c(Ba2+) = s c(SO42) = 0.1 + s,沉淀的生成,
16、38,同离子效应：在难溶电解质的饱和溶液中，加入含有共同离子的易溶强电解质，使难溶电解质的溶解度减小。(如上例),同离子效应,39,AgCl(s) = Ag+ (aq) + Cl (aq) Ksp = Ag+Cl = 1.6 1010 设AgCl在 0.1molL1的NaCl溶液中的溶解度为 s 则平衡时 c(Ag+) = s c(Cl) = 0.1 + s 由于s 数值很小，认为0.1 + s 0.1 1.6 1010 s = = 1.6 109 1.3 105 mol/L (小104) 0.1,例：估算AgCl 在0.1 M NaCl(aq) 中的溶解度s。 (纯水中，so = 1.3 105 mol/L ),同离子效应,40,同离子效应的应用：沉
