無機化學沉淀與溶解平衡PPT學習教案

1、會計學1無機化學沉淀與溶解平衡無機化學沉淀與溶解平衡第1頁/共47頁溶之間者。溶之間者。第2頁/共47頁7.1.2 7.1.2 溶度積溶度積 在一定溫度下，將難溶電解質(zhì)晶體放入水中時，在一定溫度下，將難溶電解質(zhì)晶體放入水中時，就發(fā)生溶解和沉淀兩個過程。就發(fā)生溶解和沉淀兩個過程。AmBn(s)溶解溶解mAn+(aq) + nBm (aq)沉沉淀淀Ksp = An+m Bmn Ksp 稱為溶度積常數(shù)稱為溶度積常數(shù)（solubility product constant），），簡簡稱溶度積。它反應(yīng)了難溶電解稱溶度積。它反應(yīng)了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。質(zhì)在水中的溶解能力。第3頁/共47頁溶度積的性質(zhì)

2、溶度積的性質(zhì)1、與難溶電解質(zhì)的本性有關(guān)，即不同的難溶電、與難溶電解質(zhì)的本性有關(guān)，即不同的難溶電解質(zhì)的解質(zhì)的Ksp不同。不同。2、與溫度有關(guān)。手冊中一般給出難溶電解質(zhì)在、與溫度有關(guān)。手冊中一般給出難溶電解質(zhì)在25C時的時的Ksp 。3、沉淀溶解平衡是兩相平衡，只有飽和溶液或兩相、沉淀溶解平衡是兩相平衡，只有飽和溶液或兩相共存時才是平衡態(tài)。在平衡態(tài)時共存時才是平衡態(tài)。在平衡態(tài)時Ksp的大小與沉淀的的大小與沉淀的量無關(guān)，與溶液中離子濃度的變化無關(guān)，離子濃度量無關(guān)，與溶液中離子濃度的變化無關(guān)，離子濃度變化時，只能使平衡移動，并不能改變變化時，只能使平衡移動，并不能改變Ksp 。第4頁/共47頁 spK

3、s34 spKs第5頁/共47頁例例 25oC，AgCl的溶解度為10-3 gL-1，求 同溫度下AgCl的溶度積。102sp15131080. 1)Cl()Ag()AgCl( )1L/(mol )aq(Cl(aq)Ag AgCl(s) Lmol1034. 1Lmol3 .1431092. 1 3 .143Mr(AgCl) SccKSSS平衡濃度解：已知第6頁/共47頁例例 25oC，已知，已知Ksp(Ag2CrO410-12，求，求s(Ag2CrO4)/(gL-1)。121542531224242spLg102 . 2Lg 331.7105 . 6331.7)CrOMr(Ag105 . 6

4、,4101 . 1)CrO()Ag()CrOAg( SxxccK解：解： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) ceq/molL-1 2x x第7頁/共47頁 AgCl 和和 Ag2CrO4的的 Ksp和和S的數(shù)值大小關(guān)系：的數(shù)值大小關(guān)系： AgCl Ksp 1.610-10 S 1.2610-5 Ag2CrO4 Ksp 9.610-12 S 1.3410-4兩者的兩者的 Ksp 和和 S 的數(shù)值大小關(guān)系并不一致，原因是其的數(shù)值大小關(guān)系并不一致，原因是其正負離子的個數(shù)比不一致。正負離子的個數(shù)比不一致。第8頁/共47頁 對于同一類的難溶電解質(zhì)（對于同一類的難溶電解質(zhì)（

5、m m與與n n之和相等），可以直接用溶度積來比之和相等），可以直接用溶度積來比較溶解能力的大小。對于不同類型的較溶解能力的大小。對于不同類型的難溶電解質(zhì)，不能用溶度積來比較溶難溶電解質(zhì)，不能用溶度積來比較溶解能力的大小，必須用溶解度進行比解能力的大小，必須用溶解度進行比較。較。第9頁/共47頁第10頁/共47頁(1) J Ksp 平衡向左移動，沉淀析出；平衡向左移動，沉淀析出；(2) J = Ksp 處于平衡狀態(tài)，飽和溶液；處于平衡狀態(tài)，飽和溶液；(3) J KspMg(OH)2 ，所以有，所以有Mg(OH)2沉淀析出。沉淀析出。為了不使為了不使Mg(OH)2沉淀析出，須沉淀析出，須 J K

6、spMg(OH)2 161222105 . 425. 0101 . 5)()()OH( LmolMgcOHMgKcsp第21頁/共47頁 NH3(aq) + 2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)平衡平衡 cB/(molL-14.510-6 c0 + 4.510-6 4.510-6 0.050 c05306108 . 1)(050. 0105 . 4NHKcb c0(NH4+) = 0.20molL-1 要不析出要不析出Mg(OH)2沉淀，至少應(yīng)加入沉淀，至少應(yīng)加入NH4Cl(s)的質(zhì)量為：的質(zhì)量為： m (NH4Cl) = (0.200.40 53.5) g = 4.3 g 第22

7、頁/共47頁3H2S(aq) + 2H2O(l)()()()()()(22212322SHKSHKMSKOHcSHcMcKaaspspa第23頁/共47頁)()()()()()()()()(222122223MSKSHKSHKSHcMcMSKSHcMcOHcspaaspa設(shè)溶液中設(shè)溶液中M2+的初始濃度為的初始濃度為c(M2+)，通入，通入H2S氣體達氣體達飽和時，飽和時，c(H2S) = 0.10molL-1，則產(chǎn)生，則產(chǎn)生MS沉淀的沉淀的最高最高H3O+離子濃度離子濃度c(H3O+)（或最低（或最低pH）為：）為：第24頁/共47頁HAc稀稀HCl濃濃HClHNO3王水王水MnS溶溶ZnS

8、 FeS不溶不溶溶溶CdS不溶不溶不溶不溶溶溶PbS不溶不溶不溶不溶溶溶溶溶CuS Ag2S不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶HgS不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶第25頁/共47頁例：例： 25下下，于于0.010molL-1FeSO4溶液中通入溶液中通入H2S氣氣體至飽和體至飽和 (c(H2S)= 0.10molL-1)。 用用HCl調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH值，使值，使c(HCl)= 0.30molL-1。試判斷能否有。試判斷能否有FeS生成。生成。Kspa越大，硫化物越易溶。越大，硫化物越易溶。沉淀生成。無FeS 600 011. 0)30. 0(10. 001. 0)(HS)(H)Fe (S(aq)

9、H(aq)Fe (aq)OH2FeS(s)spaspa2222223KJKcccJ解：解：第26頁/共47頁例：計算使例：計算使0.010 mol的的SnS溶于鹽酸中，所需鹽酸溶于鹽酸中，所需鹽酸的最低濃度。的最低濃度。解：解：SnS全部溶解后，溶液中的全部溶解后，溶液中的c(H3O+)為：為：)(96. 0)()()()()()()()(1222122223LmolSnSKSHKSHKSHcSncKSHcSncOHcspaaspa0.010 mol的的S2-消耗掉的消耗掉的H+為，故所需的鹽酸的起始濃度為為，故所需的鹽酸的起始濃度為： 0.96 + 0.02 = 0.98 molL-1 第2

10、7頁/共47頁n 發(fā)生取代反應(yīng)溶解發(fā)生取代反應(yīng)溶解: n AgCl(s)+2NH3 (aq) Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq) n AgBr(s)+2S2O32- (aq) Ag(S2O3)23-(aq)+Br -(aq)第28頁/共47頁 一些兩性氫氧化物，如一些兩性氫氧化物，如Al(OH)3、Cr(OH)3、Zn(OH)2和和Sn(OH)2等，它們既可以溶于酸，等，它們既可以溶于酸，又可以溶于強堿，生成羥基配合物：又可以溶于強堿，生成羥基配合物：Al(OH)4-、Cr(OH)4-、Zn(OH)42-和和Sn(OH)3-等。等。Al(OH)3在強堿中的配位反應(yīng)為：在強堿中的配位反應(yīng)

11、為： Al(OH)3(s) + OH-(aq) Al(OH)4-(aq) c(Al(OH)4-) K = c(OH-)Al(OH)3溶解度：溶解度： S = c(Al(OH)4-) = Kc(OH-)第29頁/共47頁第30頁/共47頁7.2.5 沉淀的配位氧化還原溶解第31頁/共47頁第32頁/共47頁第33頁/共47頁 往含往含I-、Cl-濃度均為濃度均為0.01molL-1的混合溶液中逐的混合溶液中逐滴加入滴加入AgNO3溶液，先析出溶液，先析出AgI(s)還是還是AgCl(s) ？11517spI1Lmol103 . 801. 0103 . 8)(I(AgI)Ag(cKc1810spC

12、l2Lmol108 . 101. 0108 . 1)(Cl(AgCl)Ag(cKc Cl2I1)Ag)Ag(c(c解：解：，故，故AgI先沉淀。先沉淀。AgCl開始沉淀時：開始沉淀時：1 -51 -98172spLmol100 . 1Lmol106 . 4108 . 1103 . 8)(Ag(AgI)I (cKc第34頁/共47頁)c.( c.)( c)K)K( c (I1022)I10381081I(AgI(AgCl)Cl61710spsp當當c(Cl-106c(I-)時，時，AgCl先析出。先析出。 沉淀類型不同，要通過計算確定。原則是：沉淀類型不同，要通過計算確定。原則是：離子積離子積J

13、首先超過溶度積首先超過溶度積Ksp的先沉淀。的先沉淀。第35頁/共47頁第36頁/共47頁10010813. 100104711. 221110811047 .第37頁/共47頁 例：在例：在1.0 molL-1 的的ZnSO4溶液中，含有雜質(zhì)溶液中，含有雜質(zhì)Fe3+，欲使，欲使Fe3+以以Fe(OH)3形式沉淀除去，而不使形式沉淀除去，而不使Zn2+沉淀，問溶液的沉淀，問溶液的pH應(yīng)控制在什么范圍？若溶液中還含有應(yīng)控制在什么范圍？若溶液中還含有Fe2+，能否同時被，能否同時被除去？如何除去？除去？如何除去？ 解：解：Ksp(Zn(OH)2)=1.210-17，Ksp(Fe(OH)3)=4.0

14、10-38，Ksp(Fe(OH)2)=8.010-16，F(xiàn)e3+完全沉淀時：完全沉淀時：)(1059. 1100 . 1)()(111353LmolOHFeKOHcsppH 第38頁/共47頁不使不使Zn2+生成沉淀的條件是：生成沉淀的條件是：)(105 . 30 . 1102 . 1)()()(191722LmolZncOHZnKOHcsp pH 因此，控制溶液的因此，控制溶液的pH在之間，便既可除去雜質(zhì)在之間，便既可除去雜質(zhì)Fe3+，又，又不會生成不會生成Zn(OH)2沉淀。沉淀。若溶液中還含有若溶液中還含有Fe2+，則考慮當溶液的，則考慮當溶液的pH為時，為時，F(xiàn)e2+可以可以殘留在溶液

15、中的濃度：殘留在溶液中的濃度： )(7 .66)105 . 3(100 . 8)()()(12916222LmolOHcOHFeKFecsp此時此時Fe2+的濃度很大，所以的濃度很大，所以Fe2+不能同時被除去不能同時被除去。第39頁/共47頁(aq)C (aq) 243234SO(s)aCO CO(s)CaSO396342324103 . 3108 . 2101 . 9)(CaCO)(CaSO)(CO)(SOspspKKccK第40頁/共47頁例：例： 將的將的AgCl置于置于100mL純水中達到平衡。向此體系中純水中達到平衡。向此體系中加入的固體加入的固體KI，達到平衡后，有多少摩爾的，達

16、到平衡后，有多少摩爾的AgCl轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為AgI？溶液中？溶液中Ag+、Cl-、I-的平衡濃度各的平衡濃度各為多少？（設(shè)加入為多少？（設(shè)加入AgCl和和KI后，水的體積變化忽略不記后，水的體積變化忽略不記，也不考慮，也不考慮Ag+與與Cl-、I-形成配離子）形成配離子）解：設(shè)每升中有解：設(shè)每升中有x molAgCl發(fā)生轉(zhuǎn)化：發(fā)生轉(zhuǎn)化： AgCl (s) + I-(aq) AgI (s) + Cl-(aq)平衡平衡/(molL-1) 0.00501000/100 x x617-10102.2108.3101.8)()()()(AgIKAgClKIcClcKspsp第41頁/共47頁6102 .

17、2050. 0 xx)(106 . 3050. 0108 . 1)()()(1910LmolClcAgClKAgcsp866103 . 2102 . 2050. 0102 . 2)()(ClcIc)(050. 0102 . 21050. 0102 . 2166Lmolx n(AgCl) = c(Cl-)V總總 = 0.0500.1 = 0.005(mol)所加入的所加入的AgCl有轉(zhuǎn)化成了有轉(zhuǎn)化成了AgI。第42頁/共47頁第43頁/共47頁nmolL-1 n由于由于 Na2CO3 的飽和濃度遠小于的飽和濃度遠小于1017 molL-1，因此這種轉(zhuǎn)化難，因此這種轉(zhuǎn)化難以實現(xiàn)。以實現(xiàn)。1172322322232102 . 1)(103 . 8)()()()(LmolCOcCOAgKAgIKCOcIcKspsp第44頁/共47頁本章小結(jié)本章小結(jié)難溶電解質(zhì)的沉淀難溶電解質(zhì)的沉淀-溶解平衡，屬于化學平衡溶解平衡，屬于化學平衡中的多相離子平衡，本章介紹了沉淀與溶解平