《无机化学难容电解质的沉淀溶解平衡课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学难容电解质的沉淀溶解平衡课件（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节第一节 溶度积和溶解度溶度积和溶解度溶度积溶度积沉淀沉淀- -溶解平衡溶解平衡溶解度溶解度溶解度溶解度 一定温度下，体系达到溶解平衡时，一定量的一定温度下，体系达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度(S )。溶解度的相对大小溶解度的相对大小一般称为一般称为溶解度溶解度/g难溶难溶微溶微溶可溶可溶易溶易溶100.010.011110 在一定温度下，将难溶电解质放入水中时，在一定温度下，将难溶电解质放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。就发生溶解和沉淀两个过程。溶度积溶度积溶解溶解沉淀沉淀KsP称为溶度积常数称为溶度积常数 溶度积与其它平衡常
2、数一样，只与难溶电解质溶度积与其它平衡常数一样，只与难溶电解质溶度积与其它平衡常数一样，只与难溶电解质溶度积与其它平衡常数一样，只与难溶电解质的的的的本性本性本性本性和和和和温度温度温度温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓度的变化无关。度的变化无关。度的变化无关。度的变化无关。沉淀溶解平衡的特点：沉淀溶解平衡的特点：沉淀溶解平衡的特点：沉淀溶解平衡的特点： 难溶盐的平衡难溶盐的平衡 是一种是一种“多相平衡多相平衡” 是强电解质固体是强电解质固体不同类型的难溶电解质，溶度积的表达式不同不同类型的难溶电
3、解质，溶度积的表达式不同如：如： PbCl2(s)Pb2+(aq) +2Cl-(aq)K sp = Pb2+Cl-2对于一般沉淀反应：对于一般沉淀反应：(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+某些物质的某些物质的KspAgCl 1.810-10AgBr 5.210-13AgI 8.310-17Ag2CrO4 1.110-12BaCO3 5.110-9BaSO4 1.110-10CaCO3 2.810-9CaC2O4 1.4610-10CaC2O4H2O 410-9CaSO4 9.110-6CdS 8.010-27CuS 6.310-36HgS 410-53Fe(OH)2 810-16F
4、e(OH)3 410-38Mg(OH)2 1.810-11Mn(OH)2 2.0610-13MnS 2.510-13溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系 溶解度和溶度积都能代表难溶电解质的溶解溶解度和溶度积都能代表难溶电解质的溶解能力，它们之间有什么关系？能力，它们之间有什么关系？ Ksp=Am+nBn-m=nsnmsm=nnmmsn+m 平衡浓度平衡浓度(molL-1) ns msAnBm(s)nAm+(aq) +mBn(aq)例例1：25oC，AgCl的溶解度为的溶解度为1.9210-3gL-1 求同求同 温度下温度下AgCl的溶度积。的溶度积。解：已知解：已知MAgCl=143.3g
5、mol-1，设平衡时，设平衡时溶解了溶解了 的的AgCl的浓度的浓度 即即Ag+ = Cl = sKspAgCl = Ag+ Cl- = s2 = (1.3410-5)2= 1.810-10思考题：思考题：思考题：思考题：求求Ca3(PO4)2的溶解度与溶度积的关系的溶解度与溶度积的关系AgAg2 2CrOCrO4 4不同类型电解质的溶度积和溶解度的关系不同类型电解质的溶度积和溶解度的关系不同类型电解质的溶度积和溶解度的关系不同类型电解质的溶度积和溶解度的关系)CrOAg()AgCl(42ss 相同类型的难溶电解质，其相同类型的难溶电解质，其相同类型的难溶电解质，其相同类型的难溶电解质，其KK
6、SPSP大的大的大的大的s s也大也大也大也大沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动沉淀的溶解沉淀的溶解沉淀的生成沉淀的生成同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应溶度积规则溶度积规则浓度积浓度积J：表示在难溶电解质溶液中，任意情况下表示在难溶电解质溶液中，任意情况下各离子相对浓度幂的乘积。各离子相对浓度幂的乘积。以以Ag2CrO4为例：为例：J= Ag+2CrO42-Ag2CrO4(s)2Ag+(aq) +CrO42-(aq)溶度积规则溶度积规则 J 平衡向左移动平衡向左移动，沉淀析出；，沉淀析出； J = 处于平衡状态，饱和溶液；处于平衡状态，饱和溶液； J KspJ = KspJ Ksp用用J
7、与与Ksp的关系判断沉淀溶解的方向的关系判断沉淀溶解的方向溶度积原理示意图溶度积原理示意图例：例：BaCO3的生成。的生成。 加加BaCl2或或Na2CO3 加酸加酸(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO2323-+利于利于BaCO3的溶解。的溶解。23 )(CO JJc -例例2：25时，晴纶纤维生产的某种溶液中，时，晴纶纤维生产的某种溶液中，SO42-=6.010-4molL-1 ，若在，若在40.0L该溶液中加入该溶液中加入0.010molL-1BaCl2溶液溶液10.0L ，是否能生成，是否能生成BaSO4沉沉淀？如果有沉淀生成能生成淀？如果有沉淀生成能生成BaSO4多少克？最后溶多
8、少克？最后溶液中液中SO42-是多少？是多少？解：溶液中的解：溶液中的所以有所以有BaSO4沉淀析出。沉淀析出。BaSO4(s)Ba2+(aq) + SO42(aq)初始浓度初始浓度(molL-1 ) 2.010-3 4.810-4 设生成沉淀后，溶液中设生成沉淀后，溶液中SO42-=x平衡浓度平衡浓度(molL-1 ) 2.010-3- (4.810-4 -x) x =(1.5210-3 +x)x定量分析定量分析：溶液中残留离子浓度：溶液中残留离子浓度10-6molL-1定性分析定性分析：溶液中残留离子浓度：溶液中残留离子浓度10-5molL-1定量分析时，分析天平的精度定量分析时，分析天平
9、的精度 0.0001克克 分子量按分子量按100估计，估计， mol = m/M 0.0001/100 =10-6沉淀完全沉淀完全（1）钙、磷在骨骼牙齿中的存在形式）钙、磷在骨骼牙齿中的存在形式Ca5(PO4)3OH羟基磷酸钙羟基磷酸钙（2）存在的沉淀溶解平衡）存在的沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡的应用沉淀溶解平衡的应用（3 3）吃糖为何会出现龋齿？）吃糖为何会出现龋齿？提示提示:糖在酶糖在酶的作用下产生的作用下产生了一种有机弱了一种有机弱酸酸（4）含氟牙膏的使用）含氟牙膏的使用5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5(PO4)3F氟磷酸钙氟磷酸钙氟磷酸钙氟磷酸钙的溶解度比的溶解度比的溶解度
10、比的溶解度比羟基磷酸钙小羟基磷酸钙小羟基磷酸钙小羟基磷酸钙小，更能抵抗酸更能抵抗酸更能抵抗酸更能抵抗酸的侵蚀，使牙齿更坚固。的侵蚀，使牙齿更坚固。的侵蚀，使牙齿更坚固。的侵蚀，使牙齿更坚固。注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量 较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离在难溶电解质溶液中加入与
11、其含有相同离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度溶解度降低降低的作用。的作用。1.1.同离子效应同离子效应例例3：求求25时时 Ag2CrO4在在0.010molL-1K2CrO4溶液溶液 中的溶解度。已知在纯水中的中的溶解度。已知在纯水中的s=6.510-5molL-1解：解：初始浓度初始浓度(molL-1) 0 0.010Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) +CrO42(aq)平衡浓度平衡浓度(molL-1) 2x 0.010+x 在难溶电解质溶液中，加入与难溶在难溶电解质溶液中，加入与难溶电解质离子无关的易溶强电解质而使难溶电解质离子无关的易溶强
12、电解质而使难溶电解质的电解质的溶解度增大溶解度增大的现象叫做的现象叫做盐效应。盐效应。2.盐效应盐效应 例如例如BaSO4在在KNO3溶液中的溶解度比溶液中的溶解度比在纯水中稍大，并且在纯水中稍大，并且KNO3浓度越大，浓度越大，BaSO4的溶解度也变得越大。的溶解度也变得越大。BaSO4(s)Ba2+(aq) +SO42(aq)1. 难溶电解质难溶电解质AB2，在水溶液中达到溶解平衡时，在水溶液中达到溶解平衡时， A=XmolL-1，B=YmolL-1，则则KSP可表达为：可表达为：练习题练习题A.KSP=X2YB.KSP=XYE.KSP=(2X)2YD.KSP=X(2Y)2C.KSP=XY
13、22. 盐效应能使难溶电解质的溶解度盐效应能使难溶电解质的溶解度A. 略有增大略有增大B. 略有减小略有减小C.无法判断无法判断D. 不变不变3.如果溶液中某离子沉淀完全，则此离子物质的量如果溶液中某离子沉淀完全，则此离子物质的量 浓度浓度A.大于大于105B.大于大于103C.小于小于103D.远远小于远远小于105E.大于大于1024. CaC2O4的的KSP为为2.610-9，若使若使1L 0.02molL-1 Ca2+溶液生成沉淀，所需最低的溶液生成沉淀，所需最低的C2O42-浓度为：浓度为：A.1.010-9B.1.310-7C.2.210-5D.5.210-11E.5.210-10
14、一、沉淀的生成一、沉淀的生成条件：条件：J Ksp例例4：0.2molL-1的的Pb(NO3)2和和KI水溶液等体积混水溶液等体积混合是否会产生合是否会产生PbI2沉淀？沉淀？KspPbI2 = 7.1 10-9解：两溶液等体积混合，离子浓度均减半。解：两溶液等体积混合，离子浓度均减半。即：即：Pb2+ =I= 0.1molL-1J = Pb2+I-2 = 0.1 (0.1)2= 1 10-3 KspPbI2 所以会有所以会有PbI2沉淀生成沉淀生成二、沉淀的溶解沉淀的溶解沉淀溶解的必要条件：沉淀溶解的必要条件：J Ksp时，金属硫化物沉淀时，金属硫化物沉淀当当J=M2+S2- Ksp时，金属
15、硫化物溶解时，金属硫化物溶解控制控制S2- ，即可使金属硫化物沉淀或溶解，即可使金属硫化物沉淀或溶解金属硫化物的溶解如下：金属硫化物的溶解如下：MS +2H+M2+ + H2S其中：其中：H2S饱和溶液的浓度为饱和溶液的浓度为0. 1molL-1例例5：25下下,于于0.010molL-1FeSO4溶液中通入溶液中通入H2S(g),使其成为饱和溶液。用使其成为饱和溶液。用HCl调调pH值，使值，使cHCl=0.30molL-1试判断能否有试判断能否有FeS生成。生成。S(aq)H(aq)Fe (aq)H2FeS(s)22+解：反应方程式如下解：反应方程式如下所以无所以无FeS沉淀生成沉淀生成由
16、于由于J K* 平衡常数平衡常数K越大，硫化物越易溶。越大，硫化物越易溶。稀稀HClHClHAcHAcMnSMnSCdSCdSPbSPbSCuS AgCuS Ag2 2S SHgSHgS浓浓HClHCl王水王水ZnS FeSZnS FeS例例6：在浓度均为：在浓度均为0.10molL-1的的Zn2+和和Mn2+溶液中通溶液中通入入H2S气体，问哪种物质先沉淀？气体，问哪种物质先沉淀？pH控制在什么范围控制在什么范围可以使二者完全分离可以使二者完全分离? 已知已知 KspMnS4.65 1014， KspZnS2.93 1025解：两种沉淀是同一类型，溶度积常数小的解：两种沉淀是同一类型，溶度积
17、常数小的ZnS先沉淀先沉淀MnS开始沉淀的开始沉淀的H+为：为：MnS开始沉淀时的开始沉淀时的pH4.85ZnS完全沉淀的完全沉淀的H+为：为：ZnS沉淀完全时的沉淀完全时的pH1.25 因此，控制因此，控制pH值在值在1.254.85之间，可使之间，可使ZnS沉淀完全，而沉淀完全，而MnS不沉淀。不沉淀。b.生成水生成水 2H2OMg(OH)2(s)Mg2+ + 2OH-+2HCl 2Cl + 2H+Mg(OH)2(s) + 2H+Mg2+ 2H2O平衡常数很大，平衡常数很大，Mg(OH)2易溶于强酸。易溶于强酸。平衡常数很大，平衡常数很大，Mg(OH)2也可溶于醋酸。也可溶于醋酸。Mg(O
18、H)2(s)+2HAcMg2+2Ac+2H2O类似的问题类似的问题:Fe(OH)3可否溶于醋酸可否溶于醋酸 结论：结论：Fe(OH)3不溶于醋酸不溶于醋酸Fe(OH)3(s)+3HAcFe3+3Ac+3H2Oc.c.生成弱碱生成弱碱Mg(OH)2(s)Mg2+ + 2OH-2NH3H2O +2NH4Cl 2Cl + 2NH4+Mg(OH)2(s) + 2NH4+Mg2+ 2NH3H2O d.d.生成弱酸盐生成弱酸盐 Pb(Ac)2+SO42PbSO4(s)Pb2+ + SO42 +2NaAc 2Ac + 2Na+Pb(Ac)2( (弱电解质弱电解质) ) PbSO4(s)+2Ac 小结小结Ca
19、2+ + H2O + CO2CaCO3(s) + 2H+Fe(OH)3(s) + 3H+Fe3+ 3H2OMg(OH)2(s) + 2NH4+Mg2+ NH3H2O Pb(Ac)2+SO42 PbSO4(s)+2Ac 例例7：在在100ml 0.02molL-1MgCl2溶溶液液中中，加加入入100ml 0.1molL-1氨氨水水溶溶液液，有有无无Mg(OH)2沉沉淀淀生生成成？如如欲欲使使生生成成的的沉沉淀淀溶溶解解，则则在在该该体体系系中中应应加加入入多多少少克克NH4Cl(设加入设加入NH4Cl后，体积不发生变化后，体积不发生变化)。 已知已知Ksp=1.810-11， Kb =1.74
20、10-5 解解:两溶液等体积混合后，各物质的浓度为：两溶液等体积混合后，各物质的浓度为：由氨水电离出的由氨水电离出的OH-浓度为浓度为 ： 所以会有所以会有Mg(OH)2沉淀生成。沉淀生成。 反应方程式为：反应方程式为： 即即2.2.生成配合物使沉淀溶解生成配合物使沉淀溶解CdSCd2+ + S2-+4Cl-CdCl42-CdS+ 4Cl-CdCl42- + S2-AgClAg+ + Cl-+2NH3Ag(NH3)2+AgCl(s) + 2NH3Ag(NH3)2+ + Cl例例8：室温下，在：室温下，在1.0L氨水中溶解氨水中溶解0.10mol固体固体AgCl(s) 问氨水的浓度最小应为多少问
21、氨水的浓度最小应为多少?AgCl(s) + 2NH3Ag(NH3)2+ + Cl解：解：平衡浓度平衡浓度(molL-1) x 0.10 0.103103.00- - = =7101067.1108.1- - = =3.3.氧化还原反应使沉淀溶解氧化还原反应使沉淀溶解3CuS+8HNO3(浓)3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O，sp22)S( S(s) SKJJc-HNO353sp104 . 6HgS)(K=-sp222242 )S( S(s) S)Hg( HgCl HgKJcc-+-+使使浓HCl浓HNO33HgS+12HCl+2HNO33H2HgCl4+3S+2NO+4H2O 两种沉
22、淀之间的平衡两种沉淀之间的平衡沉淀的转化沉淀的转化分步沉淀分步沉淀 当溶液中有几种离子共存，这些离子的当溶液中有几种离子共存，这些离子的KSP 不不同，且都能与某种外加的离子形成沉淀。如果小心同，且都能与某种外加的离子形成沉淀。如果小心控制外加离子的量，则这些离子就可能根据溶度积控制外加离子的量，则这些离子就可能根据溶度积规则分先后地从溶液中沉淀出来。规则分先后地从溶液中沉淀出来。 分步沉淀的例子：分步沉淀的例子： Ag+ 分步沉淀分步沉淀: Cl- 、Br- 、I-分步沉淀分步沉淀1 1L L溶液溶液实验实验生成生成AgI沉淀需要的沉淀需要的Ag+I-浓度浓度因为因为Ag+I- 2.2 10
23、6 molL-1I-时，时，AgCl先沉淀析出。先沉淀析出。例例9:某溶液含某溶液含Cl-=0.10mol.L-1和和CrO42-= 0.0010mol.L-1 通过计算证明逐滴加入通过计算证明逐滴加入AgNO3，哪一种沉淀先析出。，哪一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时，第一种离子是否被沉淀完全当第二种沉淀析出时，第一种离子是否被沉淀完全(忽略由于加入忽略由于加入AgNO3所引起的体积变化所引起的体积变化)。解：解：析出析出AgCl(s)所需的最低所需的最低Ag+浓度浓度而析出而析出Ag2CrO4(s)所需的最低所需的最低Ag+浓度浓度当当Ag2CrO4开始沉淀时，开始沉淀时，AgCl已经沉淀
24、完全。已经沉淀完全。沉淀的转化沉淀的转化PbS(s) + CrO42 PbCrO4(s)(黄色黄色)Pb2+ + CrO42 +S2 PbS(s)（黑色）（黑色）PbCrO4(s) + S2总反应：总反应：K很大，反应很彻底。很大，反应很彻底。(aq)SO(s)aCOC (aq)CO(s)CaSO243234-+ 锅炉水垢为锅炉水垢为CaSO4其溶解度较小，一般将其转化为其溶解度较小，一般将其转化为CaCO3 ，就可使其溶解。，就可使其溶解。CaCO3(s)+2H+Ca2+H2CO3CO2+H2O结论结论沉淀类型不同沉淀类型不同，计算反应的，计算反应的 。 沉淀类型相同沉淀类型相同, KSP大大(易溶易溶)者向者向KSP小小(难溶难溶)者转化容易，二者者转化容易，二者KSP相差越大，转化相差越大，转化越完全，反之越完全，反之KSP小者向小者向KSP大者转化困难；大者转化困难；本本 章章 小小 结结掌握：溶度积常数、溶度积规则；掌握：溶度积常数、溶度积规则； 重点：重点：1.沉淀的溶解中各个反应平衡常数的推导沉淀的溶解中各个反应平衡常数的推导2.二价金属硫化物的溶解以及共沉淀二价金属硫化物的溶解以及共沉淀3.分步沉淀以及沉淀转化的规则分步沉淀以及沉淀转化的规则
