無機(jī)與分析化學(xué)第八章1沉淀溶解平衡ppt課件

1、Precipitation solubility equilibrium第一節(jié)第一節(jié) 溶度積溶度積 第二節(jié)第二節(jié) 沉淀的生成沉淀的生成 第三節(jié)第三節(jié) 分步沉淀和沉淀的轉(zhuǎn)化分步沉淀和沉淀的轉(zhuǎn)化 第四節(jié)第四節(jié) 沉淀的溶解沉淀的溶解一般可用溶解度的大小來衡量物質(zhì)在水中溶解能一般可用溶解度的大小來衡量物質(zhì)在水中溶解能力的大小力的大小. 物質(zhì)物質(zhì) 溶解度溶解度(g/100g水水)易溶物易溶物 0.1微溶物微溶物0.010.1難溶物難溶物 0.01 對(duì)難溶物來說對(duì)難溶物來說, 在它的飽和溶液中存在多相離子平衡在它的飽和溶液中存在多相離子平衡.Ba2+SO42-一定一定T 時(shí)時(shí): 溶解溶解 溶解溶解BaSO

2、4(s) BaSO4(aq) Ba2+(aq) + SO42-(aq) 沉淀沉淀 沉淀沉淀3-1 3-1 溶度溶度積積一、溶度積常數(shù)一、溶度積常數(shù) BaSO4 (s) BaSO4(aq)全全 部部 電電 離離Ba2+(aq) + SO42-(aq)平衡時(shí)平衡時(shí) Ksp =Ba2+ SO42- Ksp =Ba2+ SO42- Ksp稱為溶度積常數(shù)稱為溶度積常數(shù),簡(jiǎn)稱溶度積簡(jiǎn)稱溶度積(solubility product). 表示一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中表示一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,各離子各離子濃度冪的乘積為一常數(shù)。濃度冪的乘積為一常數(shù)。Ba2+ + SO42- BaSO4 (

3、s)Ba2+(aq) + SO42-(aq)設(shè)設(shè) AmBn (s) mAn+ + nBm-Ksp = An+m Bm-n一、溶度積常數(shù)一、溶度積常數(shù)二、溶度積和溶解度的相互換算二、溶度積和溶解度的相互換算例例3-1 3-1 已知已知298K298K時(shí)時(shí),BaSO4,BaSO4的的Ksp= 1.07Ksp= 1.0710-10 , 10-10 , Ag2CrO4Ag2CrO4的的Ksp=1.12Ksp=1.1210-12, 10-12, 試比較二者溶解度試比較二者溶解度S S的大小。的大小。 解：解：BaSO4(s) Ba2+ +SO42-平衡濃度平衡濃度/molL-1 /molL-1 S SS

4、 S Ksp = Ba2+ SO42- = S2)Lmol(1003. 11007. 11510spKS)Lmol(1054. 641012. 14153123spKSAg2CrO4(s) 2Ag+ +CrO42-平衡濃度平衡濃度/molL-1 /molL-1 2S S2S S Ksp = Ag+2 CrO42- = (2 S)2S = 4S3 相同類型，相同類型，Ksp, S . 不同類型不同類型 , 不能用不能用Ksp判斷判斷S 的大小的大小. )Lmol(1003. 115AgClS二、溶度積和溶解度的相互換算二、溶度積和溶解度的相互換算離子強(qiáng)度很小離子強(qiáng)度很小 難溶強(qiáng)電解質(zhì)難溶強(qiáng)電解質(zhì)

5、 可忽略副反應(yīng)可忽略副反應(yīng)適用條件適用條件 = mSm nSn = mm nn Sm+n一定溫度下，其溶解度為一定溫度下，其溶解度為S molL-1（近似公式）（近似公式）設(shè)設(shè) AmBn(s) mAn+ + nBm-二、溶度積和溶解度的相互換算二、溶度積和溶解度的相互換算Cu2+ + H2O Cu(OH)+ + H+S2- + H2O HS- + OH-如：如：Fe(OH)3 (s) Fe(OH)2+ + OH- K1 Fe(OH)2 + Fe(OH)2+ + OH- K2 Fe(OH)2 + Fe3+ + OH- K3) Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- KspKsp= K1 K2K3

6、Fe3+:OH-1:3二、溶度積和溶解度的相互換算二、溶度積和溶解度的相互換算三、溶度積規(guī)則三、溶度積規(guī)則c 任意濃度任意濃度 2溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則 IP = Ksp IP = Ksp 飽和溶液飽和溶液 平衡狀態(tài)平衡狀態(tài) IP Ksp IP Ksp IP Ksp 過飽和溶液過飽和溶液 平衡平衡 沉淀析沉淀析出出1離子積離子積IP (ion product)AmBn(s) mAn+ + nBm-nBmAmnccIP 溶度積規(guī)則的使用條件溶度積規(guī)則的使用條件 10-5 g ml-1 固體，才有渾濁現(xiàn)象。固體，才有渾濁現(xiàn)象。 溶液呈過飽和狀態(tài)時(shí)，沉淀難于生成。溶液呈過飽和狀態(tài)時(shí)，沉淀難于生成。 避

7、免沉淀劑過量避免沉淀劑過量 如：如： Hg2+ + 2I- HgI2(桔紅桔紅) HgI2 + 2I- HgI42- (無色無色) 避免副反應(yīng)避免副反應(yīng) 如：如： CO32- + H2O HCO3- + OH- S2- + H2O HS- + OH-四、同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)四、同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng) 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)PbI2 飽和溶液飽和溶液 + KI (aq) 黃黃 在難溶電解質(zhì)溶液中加入含有在難溶電解質(zhì)溶液中加入含有 共同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使共同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使 難溶電解質(zhì)溶解度降低的現(xiàn)象。難溶電解質(zhì)溶解度降低的現(xiàn)象。解：設(shè)溶解度為解：設(shè)溶解度為 x molL-1x molL-1平衡

8、濃度平衡濃度/molL-1 x 0.0100 + xBaSO4(s) Ba2+ + SO42-Ksp = Ba2+ SO42- = x (0.0100 + x) 0.0100 + x 0.0100)Lmol(1007. 10100. 01007. 10100. 01810spKx溶液中離子濃度溶液中離子濃度10-6molL-1,10-6molL-1,沉淀完沉淀完全。全。)Lmol(1003. 11007. 11510sp KS純水中：純水中： 上述上述PbI2(PbI2(加加KI)KI)沉淀中繼續(xù)加過量沉淀中繼續(xù)加過量KI(s)KI(s)溶解溶解PbI2 + 2I- PbI42-含同離子的沉淀

9、劑不能過量太多含同離子的沉淀劑不能過量太多 沉淀劑過量沉淀劑過量2030即可。即可。同離子效應(yīng)同離子效應(yīng) 鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入不含相同離子的強(qiáng)電在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入不含相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使難溶電解質(zhì)的溶解度略為增大的現(xiàn)象。解質(zhì)，將使難溶電解質(zhì)的溶解度略為增大的現(xiàn)象。AB(s) A+ + B-離子濃度較高時(shí)：離子濃度較高時(shí)：BABAaaIPKsp = A+B- I ， 1， IP Ksp平衡平衡3-2 沉淀的生成沉淀的生成 IP Ksp一、加入沉淀劑一、加入沉淀劑例例3-3 在在20ml 0.0020molL-1Na2SO4溶液中加入溶液中加入 20 ml 0.020

10、molL-1 BaCl2溶液，有無溶液，有無BaSO4沉淀生成？并判斷沉淀生成？并判斷 SO42- 離子是否沉淀完全？已知離子是否沉淀完全？已知BaSO4的的Ksp= 1.0710-10 .解解:（1）)Lmol(0010. 040200020. 01SO24c)Lmol(010. 04020020. 01Ba2csp5SOBa100 . 10010. 0010. 0242KccIP 有有BaSO4沉淀生成沉淀生成即即 1.0710-10 0.0090 x x = SO42- 1.210-8 mol L-1沉淀完全是指離子殘留量沉淀完全是指離子殘留量 10-5 mol L- 10-5 mol

11、L-1 1故加入故加入BaCl2 BaCl2 可使可使SO42- SO42- 沉淀完全沉淀完全Ksp = Ba2+SO42- = ( 0.0090 + x ) x起始濃度起始濃度/molL-1 0.010 0.0010 平衡濃度平衡濃度/ molL-1 0.0100.0010+ x xBaSO4 (s) Ba 2+ + SO42- 0.0090 + x 0.0090 x 很小很小二、控制溶液的二、控制溶液的 pH 值值例例3-4 計(jì)算計(jì)算298K時(shí)使時(shí)使0.010molL-1Fe3+開始沉淀和沉開始沉淀和沉淀完全時(shí)溶液的淀完全時(shí)溶液的pH值。已知值。已知Fe(OH)3的的Ksp=2.6410-

12、39。解：解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH- 開始沉淀開始沉淀)Lmol(1042. 601. 01064. 2OH113339 Fe3+OH- KsppOH = 13lg 6.42 = 12.19 pH = 1.81)Lmol(1042. 61011064. 2OH1123539例例3-5 在在 100 ml 0.20molL-1 的的 MgCl2 溶液溶液 中，加中，加入入100ml 含有含有 NH4Cl 的的 0.010molL-1 氨水溶液氨水溶液 , 欲欲阻止生成阻止生成 Mg(OH)2 沉淀，上述氨水中需含幾克沉淀，上述氨水中需含幾克 NH4Cl ？Fe3+ 10

13、-5 molL-1 pH = 14(12lg6.42) =2.81)Lmol(105 . 710. 01061. 51612MgspOH2cKc1OHNH1MgClLmol005. 0Lmol10. 0220. 0232cc不產(chǎn)生不產(chǎn)生Mg(OH)2 沉淀，那么沉淀，那么 IP KspOHOHNHbNH234ccKc)(13. 05 .531000200012. 0ClNH4gm)Lmol(012. 0105 . 7005. 01076. 1165 3-3 分步沉淀和沉淀的轉(zhuǎn)化分步沉淀和沉淀的轉(zhuǎn)化 用一種沉淀劑，使溶液中的用一種沉淀劑，使溶液中的 幾種離子先后沉淀出來的方法。幾種離子先后沉淀出

14、來的方法。例例3-6 溶液中溶液中Cl-、CrO42-離子濃度均為離子濃度均為0.0010molL-1 ， 若逐滴加入若逐滴加入AgNO3溶液，試計(jì)算：溶液，試計(jì)算： （1哪一種離子先產(chǎn)生沉淀？哪一種離子先產(chǎn)生沉淀？ （2第二種離子開始沉淀時(shí)，溶液中殘留的第一第二種離子開始沉淀時(shí)，溶液中殘留的第一 種離子的濃度是多少？種離子的濃度是多少？12CrOAgsp,10AgClsp,101 . 1,108 . 142KK已知一、分步沉淀一、分步沉淀 故故 AgCl AgCl 已沉淀完全已沉淀完全( Cl-( Cl-10-5 molL-10-5 molL-1 )1 )Lmol(104 . 5103 .

15、3108 . 1AgCl16510spK)Lmol(108 . 10010. 0108 . 1ClAg1710spAgClK)Lmol(103 . 30010. 0101 . 1CrOAg151224spCrOAg42K 先產(chǎn)生先產(chǎn)生AgCl 沉淀沉淀 Ksp =Ag+Cl-MS +2H+ M2+ + H2SHHSHM22KHSSHSS22Ksp1aK2aK222HSHMKspaa2221SHMHKKK一、分步沉淀一、分步沉淀K解：解： H2S = 0.10 molL-1231581012. 61020. 11010. 521aaKK使使Cd2+沉淀完全所需沉淀完全所需 H+ 的最低濃度的最低

16、濃度為為)Lmol( 1 . 21040. 11012. 6100 . 1SHMH129245spaa2221KKK23ZnSsp,29CdSsp,1093. 2,1040. 1KK已知 0.14 molL-1 H+ 2.1 molL-1是近似計(jì)算是近似計(jì)算)Lmol(14. 01093. 21012. 610. 0H12324分步沉淀分步沉淀 金屬氫氧化物的分步沉淀金屬氫氧化物的分步沉淀M(OH)n(s) Mn+ + nOH- Ksp=Mn+OH-nnKMOHnsp例例3-8 3-8 某酸性溶液中，某酸性溶液中，F(xiàn)e3+Fe3+和和Zn2+Zn2+離子的濃度離子的濃度均為均為0.010 mo

17、lL-1, 0.010 molL-1, 根據(jù)它們的溶度積，計(jì)算出彼根據(jù)它們的溶度積，計(jì)算出彼此分離的此分離的pHpH范圍。范圍。)Lmol(1042. 6010. 01064. 2FeOH11333933spFe(OH)-3K)Lmol(1028. 8010. 01086. 6ZnOH18172spZn(OH)-2K Fe(OH)3 先沉淀先沉淀分步沉淀分步沉淀)L(mol1042.6100.11064.2FeOH112353933spK是近似計(jì)算是近似計(jì)算Fe(OH)3 沉淀完全（沉淀完全（Fe3+ 1.010-5mol.L-1) 6.4210-12molL-1 OH- 8.2810-8 m

18、olL-1 故故 2.81 pH 6.92分步沉淀分步沉淀在含有某一沉淀的溶液中，參與在含有某一沉淀的溶液中，參與 適當(dāng)?shù)脑噭怪闪硪环N沉淀。適當(dāng)?shù)脑噭?，使之生成另一種沉淀。 例例3-9 通過計(jì)算說明，在含有通過計(jì)算說明，在含有SrCO3沉淀溶液中加沉淀溶液中加 入入Na2SO4溶液，能否將溶液，能否將SrCO3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為SrSO4？ 解：解： SrCO3(s) + SrCO3(s) + SO42-SO42-SrSO4(s) + CO32-43SrSOsp,SrCOsp,222423SrSrSOCOKKK31063.1SrCO3飽和溶液中飽和溶液中)L(mol1037. 2CO15sp

19、23 K)L(mol1045.11063.11037.2COSO12352324K故可以轉(zhuǎn)化故可以轉(zhuǎn)化 解：解： CaSO4(s) + CaSO4(s) + CO32-CO32-CaCO3(s) + SO42-495CaCOsp,CaSOsp,2324104 . 11096. 41010. 7COSO34KKK)Lmol(101 . 7104 . 101. 0SOCO1742423K Na2CO3 的最初濃度為的最初濃度為0.010 + 7.110-7 0.010 ( molL-1 )1生成弱電解質(zhì)生成弱電解質(zhì) 生成弱酸生成弱酸CaCO3(s) +2H+ Ca2+ + H2CO32322HCOHCaKH2O + CO2 CaCO3(s) Ca2+ + CO32-COCa232sp1 KKCO32- + H+ HCO3-2a21KK HCO3- + H+ H2CO31a31KK 8aasp3211006. 221KKKKKKKCaCO3(s) Ca2+ + CO32-2HAc 2Ac - + 2H+CO32- + H+ HCO3-HCO3- + H+ H2CO3sp1KK 2a31KK 1a41KK 2HAc2)(KK 064. 021aa2HAcsp4321KKKKKKKKKPbSO4(s) + 2Ac-Pb(Ac)2 + SO42-PbSO4(s)Pb2+ + SO42