第二十一課 沉淀平衡

1、無機(jī)化學(xué)（二十一）（二十一）如果一種溶液中同時含有多種如果一種溶液中同時含有多種離子離子A、B、C等，當(dāng)加入某種等，當(dāng)加入某種X溶溶液時，液時，A、B、C離子離子先后沉淀的現(xiàn)先后沉淀的現(xiàn)象象稱為稱為分步沉淀分步沉淀。分布沉淀可用于分離溶液中的分布沉淀可用于分離溶液中的離子。離子。例：例：混合溶液中含混合溶液中含0.01molL-1的的Cl-和和I-，問逐滴加入問逐滴加入AgNO3溶液，溶液，Cl-、I- 哪一種哪一種離子先沉淀？可否用分步沉淀分離離子先沉淀？可否用分步沉淀分離Cl-和和I-（298K時時Ksp(AgCl) = 1.77 10-10, Ksp(AgI) = 1.77 10-17,

2、 不考慮溶液體積不考慮溶液體積的變化的變化) 。解：解： AgX (s) = Ag+(aq) + X- (aq) 開始出現(xiàn)開始出現(xiàn)AgCl所需所需Ag+為：為：Ag+ = Ksp(AgCl) / Cl- = 1.77 10-8 mol.dm-3 開始出現(xiàn)開始出現(xiàn)AgI所需所需Ag+為：為： Ag+ = Ksp(AgI) / I- = 8.51 10-15 mol.dm-3AgI 先沉淀析出先沉淀析出當(dāng)當(dāng)AgCl開始析出時，開始析出時，Ag+ 同時滿足：同時滿足： )aq(I)aq(Ag) s (AgI)aq(Cl)aq(Ag) s (AgCl此時，殘存的此時，殘存的I-濃度為：濃度為： 598

3、171011081. 41077. 11051. 8)(AgAgIKIsp當(dāng)當(dāng)AgCl開始開始時，時，I- 已沉淀完全，故已沉淀完全，故可通過分步沉淀分離可通過分步沉淀分離Cl-和和I-。 在分析化學(xué)中，在分析化學(xué)中，“分步沉淀分步沉淀原理原理”使用較多的是硫化物和氫使用較多的是硫化物和氫氧化物的分離。氧化物的分離。 例：例：如果溶液中如果溶液中Fe3+和和Mg2+的濃度都為的濃度都為0.010 moldm-3，求使，求使Fe3+完全沉淀而使完全沉淀而使Mg2+不沉不沉淀的淀的pH條件是什么？條件是什么？解：解： Ksp(Fe(OH)3)=2.810-39 Ksp(Mg(OH)2)=5.610

4、-12使使Fe3+完全沉淀，則必須完全沉淀，則必須 Fe3+1.0105 ，此時，此時:125393)(,105 . 6100 . 1108 . 2333FeKOHOHFesp pOH=11.2 pH=2.8類似可求剛剛產(chǎn)生類似可求剛剛產(chǎn)生Mg（OH）2沉淀時：沉淀時：52,104 . 22MgKOHOHMgsppOH=4.6 pH=9.4因此，控制因此，控制pH在在2.89.4之間，即之間，即可將可將Fe3+和和Mg2+離子分離開。離子分離開。解：解：H2S溶液中溶液中S2-受受H+控制控制： 22221HSHKKSaa例：例：金屬硫化物的分步沉淀?；旌先芤汉饘倭蚧锏姆植匠恋??；旌先芤汉?/p>

5、Zn2+和和Mn2+各各0.10 mol.L-3，通入，通入H2S氣體，哪一種離子先氣體，哪一種離子先生成硫化物沉淀？如何控制溶液生成硫化物沉淀？如何控制溶液pH使這兩種離子分使這兩種離子分離？離？（298K時時Ksp(ZnS) = 2.93 10-25, Ksp(MnS) = 4.65 10-14, Ka1= 5.7 10-8, Ka2= 1.2 10-15) 剛出現(xiàn)剛出現(xiàn)ZnS時所需時所需S2- ： 25,22422.93 102.93 100.10sp znsKSZn此時相應(yīng)的此時相應(yīng)的H+為：為： 53. 11093. 210. 0102 . 1107 . 5H2415818. 0Hl

6、gpH當(dāng)當(dāng)Zn 2+定量沉淀完全時：定量沉淀完全時： 25,220252.93 102.93 101 10sp znsKSZn 此時此時H+2201581039. 11093. 210. 0102 . 1107 . 5HpHlg1.86H 同法計算同法計算Mn2+剛生成剛生成MnS所需所需S2-、H+及及pH： 8155135.7 101.2 100.103.84 104.65 10H同法計算同法計算Mn2-完全沉淀為完全沉淀為MnS時的時的S2-、H+和和pH： 14,29254.65 104.65 101 10sp MnsKSZn89241083. 31065. 41084. 6HpH7.

7、42pH4.4214,21324.65 104.65 100.1sp MnsKSZn計算結(jié)果總結(jié)如下：計算結(jié)果總結(jié)如下： 剛生成剛生成MS時時pH M 2+完全沉淀時完全沉淀時pH Zn2+ 0.18 1.86 Mn2+ 4.42 7.42 結(jié)論：控制溶液結(jié)論：控制溶液pH 為：為： 42. 486. 1 pH可使可使Zn 2+完全沉淀為完全沉淀為ZnS，而，而Mn 2+不生成不生成，留在溶液中，從而實(shí)現(xiàn)分離。實(shí)際采用，留在溶液中，從而實(shí)現(xiàn)分離。實(shí)際采用 0 . 4pH 的緩沖溶液。的緩沖溶液。 根據(jù)溶度積原理，當(dāng)根據(jù)溶度積原理，當(dāng)Q Kspo c0.05066o6 105 . 4 105 .

8、 4 105 . 4050. 0 )L(mol/1c平衡濃度g3 . 4g)5 .5340. 020. 0()ClNH(4m25. 0101 . 5Mg)(Mg(OH)OH1222Ksp )2(Mg(OH) 2Q 沉淀析出，為了不使Ksp423(aq)OH (aq)NH O(l)H (aq)NH651oo4.5 101.8 10 0.20mol L0.050cc64.5 10016. 0)108 . 1 (101 . 525120.050 0.25 )Lmol/(1y平衡濃度此題也可以用雙平衡求解：2240.25 (0.050)0.016 0.20 (NH Cl)(0.20 0.40 53.5

9、)g4.3gyym) l (O2H)aq(2NH)aq(Mg )aq(2NH(s)Mg(OH)23242)(NH)Mg(OH)( NHNHMg23224232OH2OH2KKspK b4104 . 1(aq)SO(s)aCOC (aq)CO(s)CaSO243234)(CaCO)(CaSO3sp4spKK2沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化 2423SOKCOCaCOCaSO22322495109 . 4101 . 7沉淀類型不同，計算反應(yīng)的沉淀類型不同，計算反應(yīng)的 。K沉淀類型相同沉淀類型相同, , 大（易溶大（易溶) )者向者向 ?。y溶?。y溶) )者轉(zhuǎn)化容易，二者者轉(zhuǎn)化容易，二者 相差越相差越大，轉(zhuǎn)化越完全，反之大，轉(zhuǎn)化越完全，反之 小者向小者向 大者大者轉(zhuǎn)化困難；轉(zhuǎn)化困難；KspKspKspKspKsp1L/mol平衡濃度x010. 01Lmol24. 0 x1Lmol25. 0)CONa(320c)24. 0010. 0(1Lmol例：例：如果在如果在1.0LNa2CO3 溶液中使溶液