无机与分析化学第八章1沉淀溶解平衡.ppt

,第八章（1）沉淀溶解平衡,Precipitation solubility equilibrium,第一节 溶度积 第二节 沉淀的生成 第三节 分步沉淀和沉淀的转化 第四节 沉淀的溶解,沉淀的生成与溶解,一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力的大小.,物质 溶解度(g/100g水),易溶物,0.1,微溶物,0.010.1,难溶物,0.01,沉淀的生成与溶解,对难溶物来说,在它的饱和溶液中存在多相离子平衡.,一定T 时:,溶解 溶解BaSO4(s)BaSO4(aq)Ba2+(aq)+SO42-(aq)沉淀 沉淀,3-1 溶度积,一、溶度积常数,BaSO4(s)BaSO4(aq),全 部 电 离,Ba2+(aq)+SO42-(aq),平衡时 Ksp=Ba2+SO42-,Ksp称为溶度积常数,简称溶度积(solubility product).表示一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂的乘积为一常数。,Ba2+SO42-,BaSO4(s),Ba2+(aq)+SO42-(aq),简写为 BaSO4(s),设 AmBn(s)mAn+nBm-,Ksp=An+m Bm-n,一、溶度积常数,二、溶度积和溶解度的相互换算,例3-1 已知298K时,BaSO4的Ksp=1.0710-10,Ag2CrO4的Ksp=1.1210-12,试比较二者溶解度S的大小。,解：,BaSO4(s)Ba2+SO42-,平衡浓度/molL-1 S S,Ksp=Ba2+SO42-=S2,Ag2CrO4(s)2Ag+CrO42-,平衡浓度/molL-1 2S S,Ksp=Ag+2 CrO42-=(2 S)2S=4S3,结论,相同类型，Ksp,S.不同类型,不能用Ksp判断S 的大小.,二、溶度积和溶解度的相互换算,有 Ksp=An+m Bm-n,离子强度很小 难溶强电解质 可忽略副反应,适用条件,=mSm nSn=mm nn Sm+n,一定温度下，其溶解度为S molL-1,（近似公式）,设 AmBn(s)mAn+nBm-,二、溶度积和溶解度的相互换算,CuS(s)Cu2+S2-,Cu2+H2O Cu(OH)+H+,S2-+H2O HS-+OH-,如：,Fe(OH)3(s)Fe(OH)2+OH-K1,Fe(OH)2+Fe(OH)2+OH-K2,Fe(OH)2+Fe3+OH-K3,),Fe(OH)3 Fe3+3OH-Ksp,Ksp=K1 K2K3,Fe3+:OH-1:3,二、溶度积和溶解度的相互换算,三、溶度积规则,c 任意浓度,2溶度积规则,IP=Ksp 饱和溶液 平衡状态 IP Ksp 过饱和溶液 平衡 沉淀析出,1离子积IP(ion product),AmBn(s)mAn+nBm-,溶度积规则的使用条件,10-5 g ml-1 固体，才有浑浊现象。溶液呈过饱和状态时，沉淀难于生成。避免沉淀剂过量 如：Hg2+2I-HgI2(桔红)HgI2+2I-HgI42-(无色)避免副反应,如：CO32-+H2O HCO3-+OH-S2-+H2O HS-+OH-,四、同离子效应和盐效应,同离子效应,PbI2 饱和溶液+KI(aq)黄,在难溶电解质溶液中加入含有 共同离子的易溶强电解质，使 难溶电解质溶解度降低的现象。,例3-2 已知BaSO4的 Ksp=1.0710-10，求298K时，BaSO4在 0.0100 mol L-1的K2SO4溶液中的溶解度。并与在纯水中的溶解度(例3-1)作比较。,解：设溶解度为 x molL-1,平衡浓度/molL-1 x 0.0100+x,BaSO4(s)Ba2+SO42-,Ksp=Ba2+SO42-=x(0.0100+x),0.0100+x 0.0100,溶液中离子浓度10-6molL-1,沉淀完全。,结论,纯水中：,上述PbI2(加KI)沉淀中继续加过量KI(s)溶解,PbI2+2I-PbI42-,含同离子的沉淀剂不能过量太多 沉淀剂过量2030即可。,同离子效应,盐效应,在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象。,AB(s)A+B-,离子浓度较高时：,Ksp=A+B-,I，1，IP Ksp,平衡,3-2 沉淀的生成 IP Ksp,一、加入沉淀剂,例3-3 在20ml 0.0020molL-1Na2SO4溶液中加入 20 ml 0.020molL-1 BaCl2溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断 SO42-离子是否沉淀完全？已知BaSO4的Ksp=1.0710-10.,解:（1）,有BaSO4沉淀生成,即 1.0710-10 0.0090 x x=SO42-1.210-8 mol L-1,设平衡时 SO42-=x molL-1,沉淀完全是指离子残留量 10-5 mol L-1,故加入BaCl2 可使SO42-沉淀完全,Ksp=Ba2+SO42-=(0.0090+x)x,起始浓度/molL-1 0.010 0.0010 平衡浓度/molL-1 0.0100.0010+x x,BaSO4(s)Ba 2+SO42-,0.0090+x 0.0090,x 很小,二、控制溶液的 pH 值,例3-4 计算298K时使0.010molL-1Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=2.6410-39。,解：Fe(OH)3(s)Fe3+3OH-,开始沉淀,Fe3+OH-Ksp,pOH=13lg 6.42=12.19,pH=1.81,沉淀完全,例3-5 在 100 ml 0.20molL-1 的 MgCl2 溶液 中，加入100ml 含有 NH4Cl 的 0.010molL-1 氨水溶液,欲阻止生成 Mg(OH)2 沉淀，上述氨水中需含几克 NH4Cl？,Fe3+10-5 molL-1,pH=14(12lg6.42)=2.81,解：混合后,不产生Mg(OH)2 沉淀，则 IP Ksp,3-3 分步沉淀和沉淀的转化,用一种沉淀剂，使溶液中的 几种离子先后沉淀出来的方法。,例3-6 溶液中Cl-、CrO42-离子浓度均为0.0010molL-1，若逐滴加入AgNO3溶液，试计算：（1）哪一种离子先产生沉淀？（2）第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一 种离子的浓度是多少？,一、分步沉淀,解：(1)开始沉淀,故 AgCl 已沉淀完全(Cl-10-5 molL-1),先产生AgCl 沉淀,Ksp=Ag+Cl-,金属硫化物的分步沉淀,MS+2H+M2+H2S,Ksp,一、分步沉淀,K,例3-7某溶液中Cd2+和Zn2+离子浓度均为0.10molL-1，为使Cd2+离子生成CdS沉淀与Zn2+离子分离，须通入饱和H2S溶液，试问此时H+应控制在什么范围？,解：H2S=0.10 molL-1,使Cd2+沉淀完全所需 H+的最低浓度为,不使 Zn2+沉淀，溶液中 H+的最高浓度为,0.14 molL-1 H+2.1 molL-1,是近似计算,分步沉淀,金属氢氧化物的分步沉淀,M(OH)n(s)Mn+nOH-,Ksp=Mn+OH-n,例3-8 某酸性溶液中，Fe3+和Zn2+离子的浓度均为0.010 molL-1,根据它们的溶度积，计算出彼此分离的pH范围。,解：开始沉淀,Fe(OH)3 先沉淀,分步沉淀,是近似计算,Fe(OH)3 沉淀完全（Fe3+1.010-5mol.L-1),6.4210-12molL-1 OH-8.2810-8 molL-1,故 2.81 pH 6.92,分步沉淀,二、沉淀的转化,在含有某一沉淀的溶液中，加入 适当的试剂，使之生成另一种沉淀。,例3-9 通过计算说明，在含有SrCO3沉淀溶液中加 入Na2SO4溶液，能否将SrCO3转化为SrSO4？,解：SrCO3(s)+SO42-,SrSO4(s)+CO32-,SrCO3饱和溶液中,故可以转化,二、沉淀的转化,例3-10 如果在1L Na2CO3 溶液中转化 0.010molL-1 CaSO4，问 Na2CO3 的最初浓度应为多少？,解：CaSO4(s)+CO32-,CaCO3(s)+SO42-,Na2CO3 的最初浓度为,0.010+7.110-7 0.010(molL-1),3-4 沉淀的溶解 IP Ksp,1生成弱电解质,生成弱酸,CaCO3(s)+2H+Ca2+H2CO3,H2O+CO2,CaCO3(s)Ca2+CO32-,CO32-+H+HCO3-,HCO3-+H+H2CO3,CaCO3(s)+2HAc Ca2+2Ac-+H2CO3,CaCO3(s)Ca2+CO32-,2HAc 2Ac-+2H+,CO32-+H+HCO3-,HCO3-+H+H2CO3,生成弱酸盐,PbSO4(s)+2Ac-,Pb(Ac)2+SO42-,PbSO4(s),Pb2+SO42-,K1=Ksp,Pb2+2Ac-,Pb(Ac)2,K2=K稳,K=K1K2=Ksp K稳=1.810-81.0104=1.810-4,1生成弱电解质,生成弱碱,Mg(OH)2(s)+2NH4+Mg2+2NH3H2O,Mg(OH)2(s)Mg2+2OH-,K1=Ksp,2NH4+2OH-2NH3H2O,生成水,Fe(OH)3(s)+3H+Fe3+3H2O,发生氧化还原反应,3CuS+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O,生成配离子,AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-,IP Ksp 溶解,Ag+,S2-,IP Ksp 溶解,课堂练习：,在AgCl的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？,加入物质 平衡 AgCl 溶液中浓度 引起变化 移动 溶解度 Ag+Cl-原因,HCl(0.1 molL-1),AgCl(s)Ag+Cl-,不变 不变 不变 稀释,生成配离子,盐效应,同离子效应,AgNO3(0.1 molL-1),KNO3(s),NH3H2O(2 molL-1),H2O,同离子效应,