第四單元沉淀溶解平衡

1、第四單元第四單元 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡桐鄉(xiāng)高級中學桐鄉(xiāng)高級中學 張錦松張錦松按照溶解度的大小，可分為：按照溶解度的大小，可分為：10g易溶：易溶：1g10g 可溶：可溶：0.01g1g 微溶：微溶： K (AgCl) Kspsp (AgBr) (AgBr) K Kspsp (AgI) (AgI)溶解度溶解度:AgCl) AgBr AgI:AgCl) AgBr AgI有關計算有關計算(1).利用溶度積計算某種離子的濃度利用溶度積計算某種離子的濃度例例1:25時，時， Ksp (PbI2)= 7.110-9 mol3 L-3求求PbI2的飽和溶液中的的飽和溶液中的c（Pb2+）和和c（I-）.

2、練練1:25時，時， Ksp (AgBr)= 5.010-10 mol2 L-2求求AgBr的飽和溶液中的的飽和溶液中的c（Ag+）和）和c（Br-）.(2).(2).溶度積溶度積KspKsp與難溶電解質的溶解與難溶電解質的溶解度的有關換算度的有關換算例例2:25時時Ksp (PbI2)= 7.110-9 mol3 L-3求求PbI2的飽和溶液中的飽和溶液中PbI2的溶的溶解度解度.（溶解度溶解度s指指100g水中溶解溶質水中溶解溶質的克數或的克數或g/L）。）。練習練習1:25時，時， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3 L-3求求Mg(OH)2 的飽和的飽和溶液中的溶解

3、度。溶液中的溶解度。練習練習2:25時時Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3 L-3 、 Ksp (AgCl)= 1.810-10mol2 L-2,通過計算通過計算比較比較Mg(OH)2 、AgCl的飽的飽和溶液中溶解度的大小和溶液中溶解度的大小.例例4:已知常溫下，已知常溫下，Mg(OH)2在水中的在水中的溶解度為溶解度為6.38 10-3g/L,求求Mg(OH)2飽飽和溶液中的溶度積和溶液中的溶度積Ksp。(2)求求Mg(OH)2飽和溶液中的飽和溶液中的pH和和OH-(3)求求Mg(OH)2在在0.001mol/L的的NaOH溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。(4)求求Mg

4、(OH)2在在0.001mol/L的的MgCl2溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。二、沉淀溶解平衡的應用二、沉淀溶解平衡的應用1 1、沉淀的溶解與生成、沉淀的溶解與生成離子的濃度商離子的濃度商Qc和離子積和離子積Ksp的關系：的關系：(1).當當 Qc Ksp時是過飽和溶液，時是過飽和溶液，離子生離子生成沉淀成沉淀即反應向生成沉淀方向進行，直即反應向生成沉淀方向進行，直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。到平衡狀態(tài)（飽和為止）。(2).當當 Qc = Ksp時是飽和溶液，已達到時是飽和溶液，已達到沉沉淀溶解平衡狀態(tài)。淀溶解平衡狀態(tài)。(3).當當 Qc Ksp時是不飽和溶液，時是不飽和溶液，沉淀沉淀溶解溶解即

5、反應向沉淀溶解的方向進行，即反應向沉淀溶解的方向進行，直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。 以上規(guī)則稱為以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則。沉淀的。沉淀的生成和溶解這兩個相反的過程它們相生成和溶解這兩個相反的過程它們相互轉化的條件是離子濃度的大小，控互轉化的條件是離子濃度的大小，控制離子濃度的大小，可以使反應向所制離子濃度的大小，可以使反應向所需要的方向轉化。需要的方向轉化。認識認識1 1：生成沉淀的離子反應之所以：生成沉淀的離子反應之所以能夠發(fā)生，在于生成物的溶解度很能夠發(fā)生，在于生成物的溶解度很小。小。認識認識2 2：溶解度小于：溶解度小于0.01g0.01g的電解質的電解質

6、稱為難溶電解質，溶解度盡管很小，稱為難溶電解質，溶解度盡管很小，但不會為但不會為0 0。認識認識3 3：殘留在溶液中的離子濃度?。簹埩粼谌芤褐械碾x子濃度小于于1 11010-5-5molLmolL1 1, ,就認為反應完全就認為反應完全了。了。（1 1）沉淀的溶解）沉淀的溶解思考：為什么醫(yī)學上常用思考：為什么醫(yī)學上常用BaSO4作為作為內服造影劑內服造影劑“鋇餐鋇餐”，而不用，而不用BaCO3作為內服造影劑作為內服造影劑“鋇餐鋇餐”? BaSO4 和和BaCO3的沉淀溶解平衡分別的沉淀溶解平衡分別為：為： BaSO4 Ba2+ + SO42- Ksp=1.110-10mol2 L-2 BaCO

7、3 Ba2+ + CO32- Ksp=5.110-9mol2 L-2 由于人體內胃酸的酸性較強由于人體內胃酸的酸性較強(pH0.9-1.5)，如果服下如果服下BaCO3,胃酸會與胃酸會與CO32-反應生成反應生成CO2和水，使和水，使CO32-離子濃度降低，使離子濃度降低，使Qc Ksp時，離子才能生成沉淀。時，離子才能生成沉淀。混合后：混合后：Ag+=2 10-3mol L-1,Cl-= 2 10-3mol L-1 Qc=Ag+Cl-=2 10-3mol L-1 2 10-3mol L-1 =4.0 10-6mol2 L-2 1.810-10mol2 L-2 QcKsp,所以有所以有AgCl

8、沉淀析出。沉淀析出。練習：將練習：將410-3mol L-1的的Pb(NO3)2溶液與溶液與410-3mol L-1的的KI溶液溶液等體等體積混合能否有沉淀析出？積混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)= 7.110-9mol3 L-3解：解：Qc=pb2+I-2 =2 10-3mol L-1 ( 2 10-3mol L-1)2=810-9 Ksp(PbI2) 所以有所以有PbI2沉淀析出。沉淀析出。例例2. 在在1L含含1.010-3mol L-1 的的SO42-溶液中，注入溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假設溶液體積不溶液（假設溶液體積不變）能否有效除去變）能否有效除去SO42

9、-?已知已知:Ksp(BaSO4)= 410-10 mol2 L-2解：解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成生成BaSO4沉淀后，沉淀后，Ba2+過量，剩余的即過量，剩余的即Ba2+=0.01-0.001=0.009mol/L. SO42-=Ksp/Ba2+= 1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L) 因為，剩余的即因為，剩余的即SO42-=1.210-8mol/L1.010-5mol/L 所以，所以， SO42-已沉淀完全，即有效除去了已沉淀完全，即有效除去了SO42-。注意：當剩余離子即平衡離子濃度注意：當剩余離子即平衡

10、離子濃度10-5mol/L時，認為離子已沉淀完全或離子已時，認為離子已沉淀完全或離子已有效除去。有效除去。例例. 用用5%的的Na2SO4溶液能否有效除去溶液能否有效除去誤食的誤食的Ba2+?已已知知:Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2 L-2解：解：5% 的的Na2SO4溶液中的溶液中的SO42-0.352mol/L, Ba2+=(1.110-10mol2 L-2)/ (0.352mol/L)=2.910-10mol L-1 因為剩余的因為剩余的Ba2+Ksp(CuS),CuS的溶解度遠小于的溶解度遠小于ZnS的的溶解度。溶解度。ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) K

11、sp=1.610-24mol2L-2CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.310-36mol2L-2當向當向ZnS沉淀上滴加沉淀上滴加CuSO4溶液時，溶液時， ZnS溶解產生的溶解產生的S2-與與 CuSO4溶液中的溶液中的Cu2+足以滿足足以滿足QcKsp(CuS)的條件，的條件， S2-與與Cu2+結合產生結合產生CuS沉淀并建立沉沉淀并建立沉淀溶解平衡。淀溶解平衡。 CuS沉淀的生成，使得沉淀的生成，使得S2-的濃度降低，導致的濃度降低，導致S2-與與Zn2+的的Qc Ksp(CuS),所以所以ZnS沉淀會轉化為沉淀會轉化為CuS沉淀沉淀(2).ZnS沉淀為什么轉

12、化為沉淀為什么轉化為CuS沉淀的定量計算沉淀的定量計算 利用沉淀轉化原理，在工業(yè)廢水利用沉淀轉化原理，在工業(yè)廢水的處理過程中，常用的處理過程中，常用FeS(s)MnS(s)等等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的難溶物作為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。等重金屬離子。 Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2 Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2 Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2練習：寫出練習：寫出FeS(s)與廢水中的與廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反應離子方程式。的反應離子方程

13、式。 FeS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+ Cu2+ + MnS(s) = CuS(s)+Mn2+ Cu2+ + H2S = CuS +2H+ Cu2+ + S2- = CuS Cu2+ + HS- = CuS +H+ 用用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀劑都能除去工業(yè)廢水作沉淀劑都能除去工業(yè)廢水中的中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。等重金屬離子。水垢中的水垢中的Mg(OH)Mg(OH)2 2是怎樣

14、生成的是怎樣生成的? ?硬水硬水:是含有較多是含有較多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和和SO42-的水的水.加熱時：加熱時： Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3 +CO2 + H2O Mg2+ + 2HCO3- = MgCO3 +CO2 + H2O MgCO3+ H2O = Mg(OH)2 +CO2 為什么在水垢中鎂主要以為什么在水垢中鎂主要以Mg(OH)2沉淀沉淀形式存在，而形式存在，而不是以不是以MgCO3沉淀沉淀的形式存在？比較它們飽和時的形式存在？比較它們飽和時Mg2+的大小。的大小。136323106 . 2108 . 6)(LmolMgCOKspMgMgCO的飽和溶

15、液中：在143123222101 . 14106 . 54)()(LmolOHMgKspMgOHMg飽和溶液中：在MgCO3沉淀溶解平衡：沉淀溶解平衡：MgCO3(s) Mg2+ + CO32-LmolMgCOKspCO/106 . 2108 . 6)(36323CO32-水解平衡：水解平衡：CO32- + H2O HCO3- + OH-4111421079. 1105 . 510awhKKK1434106 . 6106 . 21079. 1LmolCKOHh924322102 . 1)106 . 6(106 . 2OHMgQc 因為因為Qc Ksp(Mg(OH)2),所以有所以有Mg(OH)

16、2沉淀析出。沉淀析出。即加熱后，即加熱后，MgCO3沉淀轉化為沉淀轉化為Mg(OH)2。 因此硬水加熱后的水垢的主要成分是因此硬水加熱后的水垢的主要成分是CaCO3和和Mg(OH)2而不是而不是CaCO3 和和MgCO3.洗滌水垢的方法：除出水垢中的洗滌水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和和Mg(OH)2用食醋，用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2 +H2O Mg(OH)2+2CH3COOH= =(CH3COO)2Mg+2H2O難溶于水的難溶于水的BaCOBaCO3 3沉淀可以溶于鹽酸中沉淀可以溶于鹽酸中根據平衡移動原理，對于在水中難溶的電根據平衡移動原理，

17、對于在水中難溶的電解質，如果能設法不斷移去溶解平衡體系解質，如果能設法不斷移去溶解平衡體系中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動移動，就可以使沉淀溶解。，就可以使沉淀溶解。實驗一、實驗一、3 3只試管中分別取只試管中分別取1mLMgCl1mLMgCl2 2溶液，加入溶液，加入1010滴滴NaOHNaOH溶液，再分別溶液，再分別加入加入1010滴鹽酸、氯化銨、蒸餾水，滴鹽酸、氯化銨、蒸餾水，邊滴邊振蕩，觀察現象，解釋原因邊滴邊振蕩，觀察現象，解釋原因。滴加試劑滴加試劑鹽酸鹽酸氯化銨氯化銨溶液溶液蒸餾水蒸餾水現象現象沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解無明顯無明顯

18、現象現象思考思考4.4.鍋爐水垢既會降低燃料的利用鍋爐水垢既會降低燃料的利用率，造成能源浪費，也會影響鍋爐的率，造成能源浪費，也會影響鍋爐的使用壽命，造成安全隱患，因此要定使用壽命，造成安全隱患，因此要定期清除。水垢中含有的期清除。水垢中含有的Mg(OH)Mg(OH)2 2沉淀如沉淀如何清除？何清除？2.2.沉淀的溶解沉淀的溶解 實質：沉淀溶解平衡的實質：沉淀溶解平衡的移動移動 常用方法：加酸、堿、鹽等常用方法：加酸、堿、鹽等實驗二、實驗二、1. 1. 取取1mL1mL鉻酸鉀溶液加鉻酸鉀溶液加5 5滴硝酸銀溶液，后滴硝酸銀溶液，后滴加滴加1010滴氯化鈉溶液。滴氯化鈉溶液。2. 2. 先取先取

19、1mL1mL氯化鈉溶液加氯化鈉溶液加5 5滴硝酸銀溶液，滴硝酸銀溶液，后滴加后滴加1010滴鉻酸鉀溶液。滴鉻酸鉀溶液。對比現象，得出結論。（以上溶液濃度均為對比現象，得出結論。（以上溶液濃度均為0.1mol/L)0.1mol/L)難溶物難溶物AgClAgClAgAg2 2CrOCrO4 4溶解度溶解度/g/g1.51.510104 42.82.810103 33.3.沉淀的轉化沉淀的轉化實質：沉淀溶解平衡的實質：沉淀溶解平衡的移動移動一般規(guī)律：溶解能力相對較強的物一般規(guī)律：溶解能力相對較強的物質易轉化為溶解能力相對較弱的物質易轉化為溶解能力相對較弱的物質。質。實驗三、沉淀的轉化實驗實驗三、沉淀

20、的轉化實驗1.1.一只試管中加一只試管中加2mL2mL氯化鈉溶液，逐氯化鈉溶液，逐滴滴入滴滴入5 5滴硝酸銀溶液，觀察現象滴硝酸銀溶液，觀察現象2.2.向向1 1實驗試管中再滴入實驗試管中再滴入5 5滴碘化鉀溶滴碘化鉀溶液，觀察現象。液，觀察現象。3.3.向向2 2實驗試管中再滴入實驗試管中再滴入5 5滴硫化鈉溶滴硫化鈉溶液，觀察現象。液，觀察現象。難溶物難溶物AgClAgClAgIAgIAgAg2 2S S溶解度溶解度/g/g1.51.510104 42.1 2.1 10107 71.31.310101616沉淀的轉化應用：沉淀的轉化應用： a.a.氟化物防治齲齒氟化物防治齲齒 b.b.工業(yè)

21、處理重晶石工業(yè)處理重晶石 c.c.鍋爐除水垢鍋爐除水垢齲齒和含氟牙膏齲齒和含氟牙膏（1）鈣、鱗在骨骼牙齒中的存在形式）鈣、鱗在骨骼牙齒中的存在形式Ca5（PO4）3OH羥基磷灰石羥基磷灰石（2）存在的溶解平衡）存在的溶解平衡Ca5（PO4）3OH（S）5Ca2+（ag）+3PO43- （ag） +OH- （ag）（3）吃糖為何會出現齲齒？）吃糖為何會出現齲齒？沉淀溶解平衡理論沉淀溶解平衡理論（4）含氟牙膏的使用）含氟牙膏的使用5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5（PO4）3F氟氟磷灰石更能抵抗酸的侵蝕磷灰石更能抵抗酸的侵蝕,使牙齒更堅固使牙齒更堅固注：氟過量會導致氟斑牙，因此，注：

22、氟過量會導致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量較高的地區(qū)的人，生活在水中含氟量較高的地區(qū)的人，不宜使用含氟牙膏不宜使用含氟牙膏 牙齒表面由一層硬的、組成為牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的的物質保護著，它在唾液中存在下列平衡：物質保護著，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH（s） 5Ca2+3PO43-+OH- 進進食后，細菌和酶作用于食物，產生有機酸，這食后，細菌和酶作用于食物，產生有機酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是時牙齒就會受到腐蝕，其原因是 。 已知已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的礦化產）的溶解度比上面的礦化產物更小、質地更堅固。用離子方程表示當

23、牙膏物更小、質地更堅固。用離子方程表示當牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因因 。 生成的有機酸能中和生成的有機酸能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動，加速腐蝕牙齒，使平衡向脫礦方向移動，加速腐蝕牙齒 5Ca23PO43FCa5(PO4)3F 例：例：重晶石（主要成分是重晶石（主要成分是BaSOBaSO4 4）是制備鋇）是制備鋇化合物的重要原料化合物的重要原料 : :BaSOBaSO4 4不溶于酸，但可不溶于酸，但可以用飽和以用飽和NaNa2 2COCO3 3溶液處理轉化為易溶于酸的溶液處理轉化為易溶于酸的BaCOBaCO3 3BaSOBaSO4 4 BaB

24、a2+2+ + + SOSO4 42 2- - + +BaCOBaCO3 3(s)(s)BaSOBaSO4 4 + + COCO3 32 2- - BaCOBaCO3 3 + +SOSO4 42 2- - 飽和飽和NaNa2 2COCO3 3溶液溶液移走上層溶液移走上層溶液H H+ +（重復（重復操作）操作）BaSOBaSO4 4 、BaCOBaCO3 3BaBa2+2+BaSOBaSO4 4BaCOBaCO3 3NaNa2 2COCO3 3 COCO3 32 2- - + + 2Na2Na+ + 思考思考5 5：鍋爐水垢中還含有：鍋爐水垢中還含有CaSOCaSO4 4，難溶于水和酸，如何清除？難溶于水和酸，如何清除？難溶物難溶物CaSOCaSO4 4CaCOCaCO3 3溶解度溶解度/g/g 2.12.110101 11.5 1.5 10103 3鍋爐中水垢中含有鍋爐中水垢中含有CaSO4 ，可先用，可先用Na2CO3溶液處理，使溶液處理，使 之轉化為疏松、之轉化為疏松、易溶于酸的易溶于酸的CaCO3。CaSOCaSO4 4 SOSO4 42- 2- + +