第章沉淀溶解平衡ppt课件

第六章第六章 沉淀沉淀溶解平衡溶解平衡 6.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积 6.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解 6.3 两种沉淀之间的平衡两种沉淀之间的平衡6.1.1 溶解度溶解度6.1.2 溶度积溶度积6.1.3 溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系 6.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积3-4-1难溶电解质的溶度积和溶难溶电解质的溶度积和溶解度解度6-1-1溶解度溶解度溶解度溶解度 在一定温度下，到达溶解平衡时，一定在一定温度下，到达溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度通量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度通常以符号常以符号 S 表示。表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每对水溶液来说，通常以饱和溶液中每 100g 水所含溶质质量来表示，即以水所含溶质质量来表示，即以:g/100g水表示。水表示。难溶电解质：难溶电解质：溶解度溶解度 0.1g/100gH2O微溶电解质：微溶电解质：溶解度溶解度 1g0.1g/100gH2O易溶电解质：易溶电解质：溶解度溶解度 1g/100gH2OH2O 在一定温度下，将难溶电解质晶体放在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。溶度积溶度积3-4-1难溶电解质的溶度积和溶难溶电解质的溶度积和溶解度解度6-1-2 溶度积溶度积溶解平衡溶解平衡一定温度下，溶解与沉淀速一定温度下，溶解与沉淀速率相等时，晶体和溶液中的相应离子到达率相等时，晶体和溶液中的相应离子到达多相离子平衡，称为溶解平衡。多相离子平衡，称为溶解平衡。如：如：BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解溶解沉淀沉淀Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)/c c(SO42-)/c AB(s)AB(aq)K1=c(AB)/cAB(aq)A+B-c(A+)c(B-)c(AB)cK2=(1)+(2)AB(s)A+B-K1 K2 =c(A)c(B)/(c )2=Ksp(AB)即即 AB(s)A+B-Ksp(AB)=c(A)c(B)/(c )2 AmBn(s)mAn+nBm-溶解溶解沉淀沉淀普通难溶物普通难溶物溶度积常数溶度积常数Ksp(AmBn)=c(An+)/c mc(Bm-)/c n溶度积常数溶度积常数(简称溶度积简称溶度积)即在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液即在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，各组分别子浓度幂的乘积是一个常数。中，各组分别子浓度幂的乘积是一个常数。Ksp 只与温度有关，与浓度无关。只与温度有关，与浓度无关。3-4-1难溶电解质的溶度积和溶难溶电解质的溶度积和溶解度解度6-1-3 溶度积和溶解度的关系溶度积和溶解度的关系溶度积和溶解度的相互换算溶度积和溶解度的相互换算在有关溶度积在有关溶度积的计算中，离子浓度必需是物质的量浓度，其的计算中，离子浓度必需是物质的量浓度，其单位为单位为molL-1，而溶解度的单位往往是，而溶解度的单位往往是g/100g水。因此，计算时有时要先将难溶电解水。因此，计算时有时要先将难溶电解质的溶解度质的溶解度 S 的单位换算为的单位换算为molL-11L 平衡浓度/molnSmS(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmnspmnsp AB)m()n(KSSSK型溶解度与溶度积的相互换算溶解度与溶度积的相互换算例例知知298.15K时时Ksp(AgI)=8.5210-17,计计算算298.15K时时s(AgI)。如：如：AgI(s)Ag+I-平衡浓度平衡浓度/molL-1 x xKsp(AgI)=c(Ag+)/c c(I-)/c 8.5210-17=xx/(c )2 x=9.2510-9 molL-1即即s(AgI)=9.2510-9 molL-1对于对于 AB(s)A+B-s=Ksp c溶解度与溶度积的相互换算溶解度与溶度积的相互换算对于对于 AB(s)A+B-s=Ksp c同理同理 AB2或或A2B型难溶电解质型难溶电解质如如 A2B(s)2A+B2-平衡浓度平衡浓度/molL-1 2s sKsp(A2B)=(2s)2s/(c )3Ksp 4s=c3例2 25oC，2)aq(CrO(aq)2Ag (s)CrOAg )Lg/()CrOAg(101.1)CrOAg()L/(mol124421421242spxxSK平衡浓度，求同温下已知121542531224242spLg102.2Lg 331.7)105.6(331.7)CrOMr(Ag105.6 ,4101.1)CrO()Ag()CrOAg(SxxccK间的关系与的思考题：求sp243)(POCaKS5sp108 KS ZnS(s)Zn2+S2-如如 ZnS 在饱和溶液中在饱和溶液中Zn2+H2O Zn(OH)+H+S2-+H2O HS-+OH-s(ZnS)c(Zn2+)+c(Zn(OH)+)s(ZnS)c(S2-)+c(HS-)运用计算公式应留意运用计算公式应留意1.不适用于易水解的难溶电解质不适用于易水解的难溶电解质且水解程度且水解程度 S2-Zn2+,使使c(Zn2+)c(S2-)s=Ksp c按按式计算会产生较大误差。式计算会产生较大误差。2.不适用于难溶弱电解质不适用于难溶弱电解质运用计算公式应留意运用计算公式应留意 AB(s)A+B-s(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B-)Ksp(AB)cs=c(AB)+只需一样类型、根本不水解的难溶强电只需一样类型、根本不水解的难溶强电解质，可直接根据溶度积大小来比较溶解质，可直接根据溶度积大小来比较溶解度的大小。解度的大小。类型类型 难溶电解质难溶电解质Ksps/(molL-1)ABAgCl1.7710-101.3310-5AgBr5.3510-137.3310-7AgI8.5210-179.2510-9AB2MgF26.510-91.210-3A2BAg2CrO41.1210-126.5410-56.2.1 溶度积规那么溶度积规那么6.2.2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应6.2.3 pH 值对溶解度的影响值对溶解度的影响 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响配合物的生成对溶解度的影响 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解 6.2 沉淀的生成与溶解3-4-2沉淀反响沉淀反响6-2-1 溶度积规那么溶度积规那么溶度积规那溶度积规那么么 反响逆向进展反响逆向进展 AmBn(s)mAn+nBm-rGm=RT(lnJ lnKsp )J=c(An+)mc(Bm+)n/(c )(m+n)反响逆向进展反响逆向进展例：(1)加酸(2)加 BaCl2 或 Na2CO3 或 促使 BaCO3的生成。(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO23232223COOHCO2H利于 BaCO3 的溶解。sp23 )(COK JJc)(Ba2csp23 )(COK JJc例例 在在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中参与溶液中参与10mL0.10molL-1NH3H2O,问有无问有无Mg(OH)2沉淀生成？沉淀生成？解解:c(Mg2+)=0.10molL-1=0.050molL-112c(NH3H2O)=0.10molL-1=0.050molL-112 NH3H2O NH4+OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.050-x x x xx0.050-xKb=;0.050-x0.050;1.810-5=xx0.050 x=9.510-4 c(OH-)=9.510-4 molL-1J=c(Mg2+)c(OH-)2/(c )3=0.050(9.510-4)2 =4.510-8Ksp=5.6110-12 J 有有Mg(OH)2沉淀生成沉淀生成例例 在在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中参与溶液中参与10mL0.10molL-1NH3H2O,假设使假设使Mg(OH)2沉淀溶解沉淀溶解,最最少应参与多少摩尔少应参与多少摩尔NH4Cl？Ksp 5.6110-12 c(Mg2+)5.010-2c(OH-)=1.110-5molL-1解解:使沉淀溶解使沉淀溶解 c(Mg2+)c(OH-)2(8.210-2-1.110-5)molL-10.082molL-1(0.0820.020)mol=0.0016mol 为为 6.010-4 。假设在。假设在 40.0L该该溶液中，参与溶液中，参与 0.010 BaCl2溶液溶液 10.0L，问，问能否能生成能否能生成BaSO4 沉淀？假设有沉淀生成，问能沉淀？假设有沉淀生成，问能生成生成 BaSO4多少克？最后溶液中多少克？最后溶液中 是多少？是多少？)(SO24c1Lmol)SO(24c例题：例题：25时，晴纶纤维消费的某种溶液中，时，晴纶纤维消费的某种溶液中，1Lmol BaSO 101.1106.9 100.2108.4 )Ba()SO(Lmol100.20.500.10010.0)Ba(Lmol108.40.500.40100.6)SO(4sp10sp7342o24o132o14424o沉淀析出。，所以有KJKccJcc3100.24108.4)L/(mol1反应前浓度4 3 108.4100.2x31052.1103101.1)1052.1(xx5.6g2330.50108.4 2330.50)108.4()(BaSOLmol103.7)SO(103.71052.11052.1 4441824833xmcxxx很小，1 lmol0 x)L/(mol1反应后浓度)L/(mol1平衡浓度2244BaSO(s)Ba(aq)SO(aq)3-4-2沉淀反响沉淀反响6-2-2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应1.同离子效应同离子效应 在难溶电解质溶液中参与与其含有一在难溶电解质溶液中参与与其含有一样离子的易溶强电解质，而使难溶电解样离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用。质的溶解度降低的作用。影响沉淀反响的要素影响沉淀反响的要素例例 计算计算BaSO4在在0.10molL-1Na2SO4溶溶液中的溶解度。液中的溶解度。(s=1.0410-5 molL-1)同离子效应同离子效应使难溶电解质溶解度降低使难溶电解质溶解度降低如如 BaSO4(s)Ba2+SO42-Na2SO4 2Na+SO42-平衡挪动方向平衡挪动方向解：解：BaSO4(s)Ba2+SO42-平衡浓度平衡浓度/molL-1 s s+0.10s=1.110-9molL-1 s为使离子沉淀完全，可参与过量沉淀剂为使离子沉淀完全，可参与过量沉淀剂(普经过量普经过量20%50%);普通来说，当普通来说，当c(离子离子)10-5molL-1根本根本沉淀完全。沉淀完全。Ksp(BaSO4)=s(s+0.10)/(c )2s0.10=1.0810-10例题：求 25时，Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度。x.x 0100 2 )L/(mol 0.010 0 )L/(mol(aq)CrO(aq)2Ag (s)CrOAg 112442浓度平衡浓度初始1516421612sp2Lmol106.5 Lmol102.5 CrOKLmol010.0102.5 010.0010.0 101.1)010.0()2(SSxxxKxx纯水中中很小AgCl在KNO3溶液中的溶解度(25)盐效应：在难溶电解质溶液中，参与易溶强电盐效应：在难溶电解质溶液中，参与易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。)L(mol/10 溶解度AgCl)L/(mol )KNO(1513c 0.00 0.00100 0.00500 0.0100 1.278 1.325 1.385 1.4272.盐效应盐效应(1)当当 时，时，增大，增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应占主导；显著减小，同离子效应占主导；124oL0.04mol)(SOc)(SO24c(2)当当 时，时，增大，增大，S(PbSO4)缓慢增大，盐效应占主导。缓慢增大，盐效应占主导。124oL0.04mol)(SOc)(SO24cc(Na2SO4)/molL-100.0010.010.020.040.100 0.200S(PbSO4)/mmolL-10.150.240.016 0.014 0.013 0.0160.0233-4-2沉淀反响沉淀反响6-2-3 pH 值对溶解度的影响值对溶解度的影响沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解 1 难溶金属氢氧化物难溶金属氢氧化物 (1)溶于酸溶于酸n5spnnospnnspsp2nn100.1)OH()M()OH()M()OH(OHOHH)(aqnOH(aq)M (s)M(OH)沉淀完全开始沉淀使加酸，KccKccKcKJJM(OH)n开始沉淀开始沉淀pH沉淀完全沉淀完全pH分子式分子式Kspc(Mn+)=1molL-1c(Mn+)=0.1molL-1c(Mn+)10-5molL-1Mg(OH)25.61 10-128.378.8710.87Co(OH)26.897.389.38Cd(OH)26.97.49.4Zn(OH)25.76.28.24Fe(OH)25.86.348.34Pb(OH)26.587.089.08Be(OH)23.423.925.92Sn(OH)20.871.373.37Fe(OH)31.151.482.815.92 10-157.2 10-153 10-174.87 10-171.43 10-156.92 10-225.45 10-282.79 10-39调理溶液调理溶液pH值值,可进展离子的分别和提纯。可进展离子的分别和提纯。如为除去如为除去1molL-1ZnSO4溶液中的溶液中的Fe3+,溶液溶液 2.81pH6.2例例 为除去为除去1.0molL-1ZnSO4溶液中的溶液中的Fe3+,溶液的溶液的pH值应控制在什么范围？值应控制在什么范围？(c )(c )4 432.7910-39 10-53c(OH-)=Ksp(Fe(OH)3)c(Fe3+)c(OH)=6.5310-12molL-1 pH=2.81解：解：Fe(OH)3沉淀完全时沉淀完全时Zn(OH)2开场沉淀时开场沉淀时310-17 1.02c(OH-)=510-9molL-1 pH=5.74pH应控制为：应控制为：2.81pH =molL-1 =1.7710-8 molL-1 Ksp(c )2 1.7710-10 c(Cl-)0.010 (3)计算计算c(Ag+)=1.7710-8 molL-1时时c(I-)c(I-)=molL-1 =4.8110-9 molL-1 =molL-1 =5.2310-8 molL-1 Ksp(c )3 5.4810-16 c(Ni2+)0.203c2(OH-)=molL-1 =2.1010-13 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+)0.303c2(OH-)=molL-1 =1.4110-11 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+)10-53pH=3.15 (3)计算计算Ni(OH)2开场沉淀时的开场沉淀时的pHc(OH-)=5.2310-8 molL-1 pH=6.72为使离子分别为使离子分别,pH应控制在应控制在3.156.72之间。之间。分步沉淀的次序分步沉淀的次序(1)与与 的大小及沉淀的类型有关的大小及沉淀的类型有关 沉淀类型一样沉淀类型一样,被沉淀离子浓度一样被沉淀离子浓度一样,小者先沉淀小者先沉淀,大者后沉淀大者后沉淀;沉淀类型不同沉淀类型不同,要经过计算确定。要经过计算确定。spKspKspK(2)与被沉淀离子浓度有关与被沉淀离子浓度有关先析出时当也可能先析出时当AgCl,)I(102.2)Cl()(I102.2 )I(103.8108.1)I()(AgI)(AgCl)Cl()I()(AgI)Cl()(AgCl)(Ag)Ag(AgCl,)I()Cl(661710spspspspI2Cl1cccccKKccKcKcccc 例题例题:某溶液中含某溶液中含 和和 ,它们的浓它们的浓度分别是度分别是 0.10mol.L-1和和0.0010mol.L-1，经过计算证明，逐滴参与经过计算证明，逐滴参与 试剂试剂,哪哪一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时一种沉淀先析出。当第二种沉淀析出时,第一种离子能否被沉淀完全第一种离子能否被沉淀完全(忽略由于参忽略由于参与与AgNO3 所引起的体积变化所引起的体积变化)。Cl24CrO3AgNO 解:析出 所需的最低 浓度AgCl(s)AgCl1)(Agc24CrO2)(Agc先析出AgCl,CrOAg42开始析出时当)Cl(AgCl)spcKCl1)(Agc10.0108.11019Lmol108.1Cl1)(Agc24CrO2)(Agc)(CrO)CrO(Ag2442spcK0010.0101.11215Lmol103.324CrO2)(Agc)Cl(c)(Ag(AgCl)2spcK510103.3108.116Lmol105.55100.11Lmol)Cl(c在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程。另一种难溶电解质的过程。如如 锅炉内壁锅垢锅炉内壁锅垢(CaSO4)的除去的除去用用Na2CO3CaSO4(s)+CO32-CaCO3(s)+SO42-4.9310-5 2.810-9=1.4104K =c(SO42-)c(SO42-)c(Ca2+)Ksp(CaSO4)c(CO32-)c(CO32-)c(Ca2+)Ksp(CaCO3)沉淀转化趋势较大沉淀转化趋势较大普通来说，溶度积大的难溶电解质易转化普通来说，溶度积大的难溶电解质易转化为溶度积小的难溶电解质。为溶度积小的难溶电解质。难溶电解质溶度积相差越大难溶电解质溶度积相差越大,转化越完全。转化越完全。6-3-2 沉淀的转化沉淀的转化又如又如 锶盐的消费锶盐的消费需先用需先用Na2CO3将将SrSO4(不溶于水和普通酸不溶于水和普通酸)转化为转化为SrCO3SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-3.4410-75.6010-10=6.1104K =c(SO42-)c(SO42-)c(Sr2+)Ksp(SrSO4)c(CO32-)c(CO32-)c(Sr2+)Ksp(SrCO3)例题例题:在在1LNa2CO3溶液中使溶液中使0.010mol的的CaSO4全部转化为全部转化为CaCO3,求求Na2CO3的最初浓度为的最初浓度为多少多少?解解:(aq)SO(s)CaCO (aq)CO(s)CaSO2432344104.1010.0Kx7101.7xx)Lmol/(1平衡浓度010.0)CONa(320c1Lmol010.017Lmol)010.0101.7(结论结论(1)沉淀类型一样，沉淀类型一样，大易溶大易溶)者向者向 小难溶小难溶)者转化容易，二者者转化容易，二者 相差越相差越大，转化越完全，反之大，转化越完全，反之 小者向小者向 大大者转化困难；者转化困难；(2)沉淀类型不同，计算反响的沉淀类型不同，计算反响的KspKspKspKspKspK 例题例题:假设在假设在1.0LNa2CO3 溶液中使溶液中使0.010mol的的BaSO4完全转化为完全转化为BaCO3，问，问Na2CO3的溶液的溶液最初浓度为多少最初浓度为多少?(aq)SO(s)BaCO (aq)CO(s)BaSO2432341L/mol平衡浓度x010.01Lmol24.0 xKx010.0)(BaCO)(BaSO3sp4spKK042.0910106.2101.1)24.0010.0(1Lmol25.0)CONa(320c1Lmol