第10章 沉淀平衡

第10章沉淀平衡10-1溶度積原理

10-1-1溶度積常數(shù)

10-1-2溶度積原理

10-1-3溶度積與溶解度

10-1-4同離子效應(yīng)

10-1-5影響難溶物溶解的其他因素10-2沉淀與溶解

10-2-1金屬氫氧化物沉淀的生成-溶解與分離

10-2-2難溶硫化物沉淀與溶解

10-2-3沉淀轉(zhuǎn)化作業(yè)：2、3、6、7、10、13、15難溶強(qiáng)電解質(zhì)(AmBn)的飽和溶液中，存在：

AmBn(s)

mAn++nBm－

一定溫度下，難溶強(qiáng)電解質(zhì)AmBn(s)飽和溶液的離子濃度的系數(shù)次方之積[An+]m

·

[B

m－]n=Ksp

(溶度積)。10-1-1溶度積常數(shù)溶解沉淀注意

①只用于難溶強(qiáng)電解質(zhì)，不適于難溶弱電解質(zhì)Al(OH)3、H2S等②Ksp越大則難溶電解質(zhì)在溶液中溶解趨勢越大，反之越小化學(xué)式Ksp化學(xué)式KspAgCl1.77×10-10Cu2S2.26×10-48AgBr5.35×10-13CuCl1.72×10-7AgI8.51×10-17Fe(OH)24.87×10-17Ag2C2O45.4×10-12Fe(OH)32.46×10-39BaCO32.58×10-9HgS6.44×10-53BaSO41.08×10-10Li2CO38.15×10-4CaCO31.07×10-10MgCO36.82×10-6CaF21.46×10-10Mg(OH)25.61×10-12CaSO47.10×10-5PbSO41.82×10-8CuS1.27×10-36ZnS2.93×10-25溶度積常數(shù)表(298K)

AmBn(s)

mA+

nB

Ji=cAm

cBn離子積

Ksp

=[A]m

[B]n

濃度商沉淀溶解飽和溶液沉淀析出

10-1-2溶度積原理(溶度積規(guī)則)化學(xué)平衡：A+B

C+D<=>判斷反應(yīng)方向?Ji

Ksp

離子積溶度積判斷沉淀還是溶解?沉淀溶解平衡：起始濃度[例10-1]0.100mol·L－1MgCl2

和NH3

等體積混合，會不會生成Mg(OH)2?

已知Ksp

[Mg(OH)2]=5.61×10－12

Kb(NH3)=1.77×10－5

J=c(Mg2+)·c2

(OH－)

c(Mg2+)=0.0500mol·L－1

c(OH－)==9.41×10-4mol·L－1

J=4.4×10-8>Ksp

，會生成Mg(OH)2沉淀。溶度積常數(shù)(Ksp)

溶解度(s,物質(zhì)的量濃度)

AmBn(s)

mAx++nBy－

smsns10-1-3溶度積Ksp與溶解度s的換算Ksp=[A]m

·[B]n

=(ms)m

·(ns)n=mm·

nn

·sm+nAB

A

+

B

(s)ssAB2

A

+2

B

(s)s2sAB3

A

+3

B

(s)s3s例：已知Ksp

，求s例室溫下,AgCl的溶解度是1.93×10-3g

L-1,

求AgCl的溶度積。M(AgCl)=143.3g

mol-1。解：①換算AgCl溶解度

s=1.93×10-3g

L-1÷143.3g

mol-1

=1.35×10－5mol·L－1②Ksp(AgCl)=s2=(1.35×10-5)2=1.82×10-10例已知Mg(OH)2的Ksp=1.20×10－11298K時(shí),Mg(OH)2的溶解度為多少?解：Mg(OH)2(s)

Mg2++2OH－

s=1.44×10－4mol·L－1

Ksp

溶解度AB：

AgCl1.82×10-101.33×10-5mol·L-1

AgI

8.51×10-179.0×10-9mol·L-1AB2：Mg(OH)21.20×10-111.44×10-4mol·L-1A2B：Ag2CrO49.62×10-12

1.34×10-4mol·L-1同種類型(AmBn)的難溶電解質(zhì),如AgCl和AgI

，Ksp越大，s越大；不同類型的難溶電解質(zhì)如AgCl和Mg(OH)2

，需求出s。溶解度比較：解:S(Ag2CO3)>S(Ag2CrO4)

S(CaCO3)

>S(BaSO4)

S(Ag2CO3)=S(CaCO3)=

S(Ag2CO3)>S(CaCO3)，所以Ag2CO3溶解度最大。例:Ag2CO3,Ag2CrO4,CaCO3,BaSO4中何者溶解度最大？

Ag2CO3Ag2CrO4CaCO3BaSO4Ksp

8.5×10-121.1×10-125.0×10-91.1×10-10

1.同離子效應(yīng)2.鹽效應(yīng)3.酸效應(yīng)、配位效應(yīng)，

溫度、溶劑……10-1-4影響難溶物溶解度的因素

在弱電解質(zhì)溶液中，加入與其含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)而使弱電解質(zhì)的解離度降低的現(xiàn)象。

在難溶電解質(zhì)溶液中加入與其含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，而使難溶電解質(zhì)的溶解度降低的作用。1.難溶電解質(zhì)的同離子效應(yīng)[例10-3]計(jì)算AgCl

在1.0×10-2mol·L-1

HCl中的溶解度。

AgCl(s)Ag++Cl－純水s*s*HCl

s*s*+c(Cl－)平衡s*－△s*+c(Cl－)－△

s

c(Cl－)s*=1.33×10-5mol·L-1s=1.77×10-8mol·L-1同離子效應(yīng)使AgCl

的溶解度____，Ksp

____。

在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入強(qiáng)電解質(zhì)，使難溶物的溶解度略有增大。2.難溶電解質(zhì)的鹽效應(yīng)

金屬氫氧化物和硫化物10-2沉淀的生成、溶解與分步沉淀(重點(diǎn))開始沉淀時(shí)的pOH:完全沉淀時(shí)(cM

≤10－5mol·L-1)的pOH:10-2-1金屬氫氧化物沉淀的生成、溶解與分離與金屬離子的原始濃度有關(guān)與金屬離子的原始濃度無關(guān)M(OH)n

(s)Mn++nOH－例計(jì)算欲使0.01mol·L-1Fe3+離子開始沉淀和完全沉淀的pH值。Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38解：①Fe3+離子開始沉淀所需要的pH值:

Fe(OH)3(s)

Fe3++3OH-0.01c(OH-)

Ksp=[Fe3+][OH-]3=0.01×c3(OH-)

c(OH-)=1.59×10-12mol·L-1

[H+]=6.3×10-3mol·L-1pH=2.2②Fe3+離子沉淀完全所需要的pH值

c’(OH－)=1.59×10－11mol·L-1

[H+]=6.3×10-4mol·L-1

pH=3.2(酸性)

評論：①氫氧化物沉淀不一定在堿性環(huán)境；②不同氫氧化物沉淀的pH值不同，可通過控制pH分離金屬離子。2.分步沉淀和離子的分離

分步沉淀：溶液中同時(shí)存在幾種離子，都能與同一種沉淀劑生成沉淀，發(fā)生幾種離子先后被沉淀的現(xiàn)象。A離子B離子pH開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀pH開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀A離子B離子可以分步沉淀！不能分步沉淀！pH1234567891011121314pH1234567891011121314Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Fe2+Ni2+Mn2+Mg2+0.1mol/LMn+開始沉淀的pH

Mn+沉淀完全時(shí)的pH10－110－210－310－410－5M+nP343T10-23.27.2pH可將pH值控制在3.2~7.2之間Fe3+沉淀完全Ni2+開始沉淀例：在含有0.10mol·L-1Fe3+和0.10mol·L-1Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，應(yīng)控制pH值為多少?(p343T10-2)KspFe(OH)34.0×10-38Ni(OH)22.0×10-15[Fe3+]≤10－5[Ni2+]=0.1例向濃度各為0.01mol·L-1的Cl-,Br-,I-

混合溶液中滴加AgNO3溶液，

①何種離子先沉淀？

②第一種離子沉淀完全時(shí)，第二種離子是否已沉淀？能否實(shí)現(xiàn)分步沉淀？

Ksp

AgCl1.82×10-10

AgBr5.0×10-13

AgI8.3×10-17①何種離子先沉淀？相同類型比較Ksp

，知AgI

先沉淀。I-沉淀完全時(shí)，Br-

是否已經(jīng)沉淀？

I-沉淀完全時(shí)，[I-]<1×10－5[Ag+]=Ksp

(AgI)/[I－]=8.3×10－12[Ag+][Br-]=8.3×10-12×0.01=8.3×10-14<Ksp

(AgBr)，

Br-

還未開始沉淀，可以分步沉淀。沉淀的先后順序：①沉淀類型相同時(shí)(如AgX)，被沉淀離子濃度相同，Ksp小者先沉淀，Ksp

大者后沉淀；②沉淀類型不同時(shí)(如Fe(OH)3、Mg(OH)2)，要通過計(jì)算確定。

PbSBi2S3

CuS

CdSSb2S3SnS2As2S3HgS硫化物大部分為難溶物，硫化物的Ksp相差很大，其沉淀、溶解情況比較復(fù)雜。10-2-2難溶金屬硫化物沉淀與溶解MnS

溶

ZnS

FeS

不溶溶CdS

不溶不溶溶PbS

不溶不溶溶溶CuSAg2S

不溶不溶不溶溶

HgS

不溶不溶不溶不溶溶

HAc

稀HCl

濃HClHNO3王水MS+2H+M2++H2SK溶解方法金屬硫化物的分步沉淀MS+2H+M2++H2S＝KspKMSM2++S2-①Ksp2H++S2-H2S②1/Ka1Ka2酸的濃度[H+]與[M2+]的關(guān)系例10-40.10mol·L-1ZnCl2，MnCl2混合溶液，通H2S氣體，[H+]控制在什么范圍，可將Zn2+和Mn2+分開？已知：Ksp(ZnS)=2.93×10－25Ksp(MnS)=4.65×10－14Ka(H2S)=5.7×10－8

Ka(HS-)=1.2×10－15計(jì)算Zn2+沉淀完全時(shí)的[H+]，pH=2.32和Mn2+開始沉淀時(shí)的[H+]，pH=5.41例：某溶液中含有0.10mol·L-1FeCl2

和0.10mol·L-1CuCl2

，通H2S于該溶液，是否會生成FeS沉淀？已知：

Ksp(FeS)=3.7×10-19

Ksp(CuS)=8.5×10-45Ka(H2S)=5.7×10-8Ka(HS-)=1.2×10-15[S2－]=?Ksp(FeS)=3.7×10-19Ksp(CuS)=8.5×10-45CuS

沉淀先生成，且沉淀完全。

Cu2+

＋H2S→CuS+2H+起始：0.10

終：00.10.2能否生成FeS沉淀？[Ksp(FeS)=3.7×10-19]當(dāng)[H+]=0.2mol·L-1時(shí)，[S2-]=?H2S

S2－+2H+

0.1x0.210-2-3沉淀的轉(zhuǎn)化在含沉淀的溶液中加入一種試劑，與某離子結(jié)合生成另一種更難溶的新沉淀。

AgCl(s)+I-

AgI↓

+Cl-BaSO4(s)

+CO32-=BaCO3(s)

+SO42-CaSO4(s)

+CO32-=CaCO3(s)

+SO42-練習(xí)

[1]已知：ZnS的Ksp

=1.2

10-23，H2S的K1=5.7

10-8，K2=1.2

10-15，在0.10mol·L-1ZnSO4的酸性溶液中通入H2S至飽和，欲使ZnS產(chǎn)生沉淀，[H+]最高不能超過多少？

Zn2++H2S=ZnS+2H+[H+]<0.24(mol·L-1)平衡右移，則

[2]0.10mol金屬硫化物MS可溶于1.0L鹽酸，溶解(生成H2S和M2+)達(dá)平衡時(shí)，[H+]=0.24mol·L-1。計(jì)算MS的Ksp。(已知：H2S的Ka1=5.7

10-8，Ka2=1.2

10-15)

MS+2H+

M2++H2S起始濃度/mol·dm-3

c初

0 0平衡濃度/mol·dm-30.240.100.10Ksp

=1.2

10-27

[3]將0.0010molNaI、0.0020molNaBr、0.0030molNaCl和0.0040molAgNO3一起加入到100cm3水中(假定體積不變)，求溶液中I

的濃度。已知Ksp(AgI)=8.0

10-17

Ksp(AgCl)=1.6

10-10

Ksp(AgBr)=5.0

10-13

Ag++I

AgI0.00100.0010molAg++Br

AgBr0.0040mol0.00200.0020molAg+Ag++Cl

AgCl0.00100.0030mol

求溶液中I

的濃度?[Cl

]余：0.0020mol(2)分步沉淀：溶液中同時(shí)存在幾種離子，都能與同一種沉淀劑生成沉淀，由于Ksp不同，離子濃度不同，而發(fā)生溶度積小的先沉淀，溶度積大的后沉淀的現(xiàn)象。P343T10-2ABpH開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀pH開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀溫故知新-23.27.2pH可將pH值控制在3.2~7.2之間Fe3+沉淀完全Ni2+開始沉淀例：在含有0.10mol·L-1Fe3+和0.10mol·L-1Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，應(yīng)控制pH值為多少?Ksp

Fe(OH)3=4.0×10－38Ni(OH)2=2.0×10