難溶電解質(zhì)的沉淀與溶解

1、難溶電解質(zhì)的沉淀與溶解第1頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四一、溶度積常數(shù) 一定T, AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)當(dāng)溶解與結(jié)晶速度相等時，達(dá)到平衡狀態(tài)。 此時AgCl的溶解達(dá)到飽和。 K = Ag+Cl- 為一常數(shù)，該常數(shù)稱為溶度積常數(shù)，用Ksp，AgCl表示。例1、計算298K時AgCl的Ksp,AgCl解： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 第2頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四 通式: AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq)則Ksp，AnBm= Am+nBn-m 在一定溫度下，難溶電解質(zhì)的

2、沉淀-溶解平衡常數(shù)Ksp為該溫度下飽和溶液中各離子濃度系數(shù)次方的乘積，為常數(shù)。 例如： Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- ; Ksp=Fe3+OH3 MgNH4PO4 Mg2+ + NH4+ PO43- Ksp = Mg2+NH4+ PO43-第3頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四 Ksp的意義: a.具有平衡常數(shù)的一切性質(zhì)b.反應(yīng)了該物質(zhì)在一定溫度下的最大溶解程度，故稱溶度積常數(shù), 簡稱溶度積。同一類型的電解質(zhì)，可以用Ksp直接比較溶解度的大小，不同類型的難溶電解質(zhì)，不能用Ksp比較。例 Ksp, AgCl 1.77 10-10， Ksp, AgBr 5.35 1

3、0-13 溶解度AgClAgBr與Ksp,Ag2CrO4 1.08 10-10不能比較。C. 反應(yīng)了難溶電解質(zhì)的生成難易程度 。 Ksp越大,越難沉淀 第4頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四例2 已知Ksp,AgCl 1.78 10-10， Ksp,Ag2CrO4 1.12 10-12，試求AgCl和Ag2CrO4在水中的溶解度(2)設(shè)Ag2CrO4的溶解度為S2（mol. dm-3),則： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)平 2S2 S2解：（1）設(shè)AgCl的溶解度為S1（mol. dm-3),則： AgCl(s) Ag+(aq) + C

4、l-(aq) 平 S1 S1 第5頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平 S S 1 1Ksp與溶解度進(jìn)行直接換算須反應(yīng)無其他副反應(yīng)(如水解,絡(luò)合等)注意:應(yīng)用: 沉淀洗滌,為減少損失,用具有相同離子的酸或堿洗滌例3、把足量的AgCl放入1dm3 1 .0 mol .dm-3的鹽酸溶液中溶解度是多少? 由于同離子效應(yīng),溶解度大大降低.第6頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四附: 溶度積與溶解度的關(guān)系概念不同溶度積 指一定溫度下難溶強電解質(zhì) 飽和溶液中，離子濃度系數(shù)次方的乘積。用Ksp表示溶解度 指一定

5、溫度下飽和溶液的濃度。即該溶質(zhì)在此溫度下的最大溶解度。用S表示，單位是：g / 100mL水。 溶解度的數(shù)值還與溶液中溶解的離子有關(guān)，但Ksp不管在什么溶液中都是常數(shù)。 Ksp只適用于難溶強電解質(zhì)；但 S 適用于強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)和難溶電解質(zhì)。第7頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四二、溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) (1) QKsp 時，沉淀從溶液中析出（溶液過飽和）(2) Q=Ksp 時，沉淀與飽和溶液的平衡 QKsp 時，溶液不飽和，若體系中有沉淀， 則沉淀會溶解其中Q = (CA)n (CB)m1. 溶度積規(guī)則第8頁，共3

6、2頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四解：CCa2+ = CCO32- = 0.110-3 0.01/1.0 = 10-6 mol.dm-3 Q = CCa2+ CCO32- = 10-12 Ksp,CaCO3 因此有CaCO3沉淀生成。第9頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四（1）沉淀的生成: a 有無沉淀生成? 判據(jù)：當(dāng) QKsp 時有沉淀生成 b 沉淀的完全程度? 依據(jù)：溶液中被沉淀離子濃度10-6mol/l AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) 二、溶度積規(guī)則的應(yīng)用第10頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四解: （1）

7、CCa2+ =0.002 x 20/40=0.001mol/l CSO42-=0.001mol/l Q = CCa2+ CSO42-=10-6 Ksp BaSO4=1.1 x 10-10 有沉淀產(chǎn)生例1、(1)取0.002 mol/l 的Na2SO4溶液20ml加入到 20ml 0.002 mol/l 的CaCl2 溶液中, 問（1）有無沉淀生成? （2）若用0.002 mol/l 的BaCl2溶液代替,有無沉淀生成?第11頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四(3) Ba2+可否沉淀完全? Ba2+SO42- = Ksp (BaSO4) =1.1x10-10 Ba2+=(K

8、sp)1/2=10-5mol/l 10-6 故 不完全沉淀.解決辦法：加入過量Na2SO4 (同離子效應(yīng))(4)取0.004 mol/l 的Na2SO4溶液20ml ，Ba2+可否沉淀完全? BaSO4 Ba2+ + SO42-平衡濃度 X X+0.0010.001X= Ba2+=Ksp/ SO42-=1.1x10-10/0.001 =1.1x10-7mol/lBa2+可沉淀完全由于 CSO42-=0.001mol/l，CBa2+ =0.001mol/l 等量反應(yīng)但反應(yīng)后 BaSO4 Ba2+ + SO42- 沉淀溶解平衡仍存在與Ba2+反應(yīng)后剩余 CSO42-=（0.004 x 20-0.0

9、02 x 20）/40 = 0.001 mol/l第12頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四結(jié)論:1. 沉淀的產(chǎn)生及完全程度主要與Ksp的大小有關(guān)。 ( Ksp小的物質(zhì),易于產(chǎn)生沉淀；且易完全沉淀.) 2. 對于Ksp稍大的物質(zhì),可加入過量沉淀劑使其完全沉淀；沉淀劑不宜過量50%(a.防止鹽效應(yīng)發(fā)生。b. 沉淀劑與沉淀形成配合物等)第13頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四分析 ZnS沉淀過程：H2S 2H+ + S2- 隨著S2-與Zn2+的反應(yīng), H+ 濃度不斷改變。 QKsp時不會有沉淀產(chǎn)生。剛有沉淀時, 指Q=Ksp時，H2S需至少電離多少S2-

10、 ，此時H+是多少 Zn2+沉淀完全,即溶液中Zn2+剩有10-6時, 需H2S電離多少S2-,此時H+是多少？例2、向0.1 moldm-3 的ZnCl2溶液中通H2S氣體至飽和時，溶液中剛有ZnS沉淀生成，求此時溶液的H+ = ?Zn2+沉淀完全時, H+ =? Zn2+ + S2- ZnS第14頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四解: 溶液中剛有ZnS沉淀生成 ZnS Zn2+ + S2- H2S 2H+ + S2-= 0.85 moldm-3第15頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四解: 溶液中ZnS沉淀完全 H2S 2H+ + S2-=2.7x

11、10-3moldm-3H+在0.85 2.7x10-3moldm-3之間沉淀,即pH = 0.07 2.57第16頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四H2S 2H+ + S2- Ka=Ka1Ka2Zn2+ + S2- ZnS 1/Ksp 總反應(yīng) H2S + Zn2+ 2H+ +ZnS另一解法: H+在0.85 2.7x10-3moldm-3之間ZnS沉淀第17頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四例3. 將0.080dm3, 0.20 moldm-3的氨水和0.020 dm3, 0.10 moldm-3的MgCl2溶液混合后，(1)有無Mg(OH)2沉淀生

12、成？(2)要使體系中不產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，可在溶液中加入固體NH4Cl，問加入NH4Cl多少克可達(dá)到此目的？ (Ksp (Mg(OH)2)=1.810-11, Kb (NH3)=1.810-5, M(NH4Cl)=53.5) 分析:要產(chǎn)生Mg(OH)2,必須有OH-, OH-來源于NH3的電離 Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH-NH3+H2O NH4+ + OH-要不產(chǎn)生Mg(OH)2, QKsp, 有沉淀生成 NH4Cl加入后，具有同離子效應(yīng)，或者說NH3 與NH4+組成緩沖溶液，則: CNH30.16mol/dm3 CMg2+0.02mol/dm3 若不生成Mg(OH)2沉淀，允許

13、存在的OH-最大濃度為：第19頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四 CNH4+0.096mol/dm3 第20頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四a. 對于同一類型電解質(zhì),由于Ksp不同,沉淀所需沉淀劑濃度不同,因此,可通過控制沉淀劑濃度使不同離子分別沉淀而達(dá)到分離的目的。b. 在化學(xué)研究中對于某些難溶物質(zhì)尤其硫化物，其溶解度與酸度密切相關(guān)，不僅溶解不同硫化物需要的酸度不同，沉淀不同硫化物需要的酸度也不同；因此可通過控制酸度使不同金屬離子分別沉淀而達(dá)到分離的目的。(2) 分步沉淀含有兩種或兩種以上離子的混合溶液中通過控制沉淀劑濃度或溶液酸度而使離子分別沉

14、淀的方法-分步沉淀第21頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四 對同一類型的沉淀，當(dāng)離子濃度相同時, Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全; 對離子濃度不同或類型不同的沉淀，其沉淀先后順序要通過計算才能確定。例如： 在含有等濃度的 Cl- 和 I- 的混合溶液中，逐滴加入含 Ag+ 的溶液，則溶解度小的 AgI （Ksp=8.52x10-17）先沉淀，而溶解度大的 AgCl （Ksp=1.77x10-10）后沉淀, 通過控制Ag+濃度，可以使之分開。 第22頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四例1. 現(xiàn)有溶液中含有0.01mol/l的Ba(N

15、O3)2和0.01 mol/l的Pb(NO3)2,當(dāng)逐滴加入K2CrO4 溶液時,通過計算說明產(chǎn)生沉淀的順序。（Ksp（PbCrO4）=1.810-14，Ksp（BaCrO4）=1.210-10）解: 產(chǎn)生BaCrO4沉淀所需最小CrO42-為: CrO42- = Ksp/Ba2+=1.210-10/0.01= 1.210-8 moldm-3,產(chǎn)生PbCrO4沉淀所需最小CrO42-為:CrO42- = Ksp/ Pb2+ = 1.810-12 moldm-3 PbCrO4先沉淀。當(dāng)Ba2+開始沉淀時, CrO42- 為1.2x10-8mol/l,此時 Pb2+為: Pb2+ = Ksp /

16、CrO42- =1.8 x 10-14/1.2 x10-8= 10-6 moldm-3, 已沉淀完全第23頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四例2：如果溶液中Fe3+和Mg2+的濃度均為0.10 moldm-3, 使Fe3+定量沉淀完全而使Mg2+不沉淀的酸度條件是什么? pOH = 10.8 , pH = 3.2 時，沉淀完全解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全時的OH-為:第24頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四Mg開始沉淀的pH值為:即pOH = 4.9, pH =

17、9.1時，開始沉淀因此, 只要控制pH值在3.2 9.1之間即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。第25頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四例3、如果溶液中Zn2+和Fe2+的濃度均為0.10 moldm-3,能否利用通入H2S氣體使Zn2+和Fe2+定量分離？Zn2+和Fe2+分離完全的PH值為多少?（Ksp（ZnS）=210-22，Ksp（FeS）=610-18 Ka(H2S) = 10-20）解：初步判斷ZnS先沉淀 Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ -1Fe2+ + H2S FeS + 2H+ -2第26頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，

18、星期四Zn2+ 沉淀完全時的pH值為：控制pH值在2.65-2.88之間即可將Zn2+和Fe2+分離完全Fe2+ 開始沉淀時的PH值為： pH = 2.65pH = 2.88第27頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四(3) 沉淀的轉(zhuǎn)化 在含有沉淀的溶液中，加入適當(dāng)試劑，與溶液某一離子結(jié)合成為更難溶的物質(zhì)的現(xiàn)象。 如:BaCO3 (s)+ CrO42- BaCrO4 (s) + CO32-第28頁，共32頁，2022年，5月20日，1點12分，星期四 H2SFeS Fe2+ + S2- S + NO + H2O (4) 沉淀的溶解 Q Ksp 時,沉淀發(fā)生溶解。使Q減小的方法主要是降低某一離子的濃度，可以 (1) 利用氧化還原方法。 (2) 生成弱電解質(zhì)。 （3）生成配離子如：pH