無機化學(xué)沉淀與溶解平衡學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1無機化學(xué)沉淀無機化學(xué)沉淀(chndin)與溶解平衡與溶解平衡第一頁，共47頁。第1頁/共47頁第二頁，共47頁。；微溶物質(zhì)微溶物質(zhì)(wzh)：溶解度介于：溶解度介于可溶與難溶之間者。可溶與難溶之間者。第2頁/共47頁第三頁，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，就發(fā)生溶解和沉淀(chndin)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)(chngsh)（solubility product constant），簡稱溶度積。它反），簡稱溶

2、度積。它反應(yīng)了難溶電解質(zhì)在水中的溶解應(yīng)了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。能力。第3頁/共47頁第四頁，共47頁。溶度積的性質(zhì)溶度積的性質(zhì)(xngzh)(xngzh)1、與難溶電解質(zhì)的本性、與難溶電解質(zhì)的本性(bnxng)有關(guān)，即不同的難有關(guān)，即不同的難溶電解質(zhì)的溶電解質(zhì)的Ksp不同。不同。2、與溫度、與溫度(wnd)有關(guān)。手冊中一般給出難溶電解質(zhì)有關(guān)。手冊中一般給出難溶電解質(zhì)在在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共存、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)時時才是平衡態(tài)。在平衡態(tài)時Ksp的大小與沉淀的量無關(guān)，與的大小與沉淀的量無關(guān)，

3、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，并不能改變移動，并不能改變Ksp 。第4頁/共47頁第五頁，共47頁。 spKs34 spKs第5頁/共47頁第六頁，共47頁。例例 25oC 25oC，AgClAgCl的溶解度為的溶解度為10-3 gL-110-3 gL-1，求，求 同同溫度溫度(wnd)(wnd)下下AgClAgCl的溶度積。的溶度積。102sp15131080. 1)Cl()Ag()AgCl( )1L/(mol )aq(Cl(aq)Ag AgCl(s) Lmol1034. 1Lmol3 .1431092. 1

4、3 .143Mr(AgCl) SccKSSS平衡濃度解：已知第6頁/共47頁第七頁，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 ,4101 . 1)CrO()Ag()CrOAg( SxxccK解：解： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) ceq/molL-1 2x x第7頁/共47頁第八頁，共47頁。 AgCl 和 Ag2CrO4的 Ksp和S的數(shù)值(shz)大小關(guān)系： A

5、gCl Ksp 1.610-10 S 1.2610-5 Ag2CrO4 Ksp 9.610-12 S 1.3410-4兩者的 Ksp 和 S 的數(shù)值(shz)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。第8頁/共47頁第九頁，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)（m m與與n n之和之和相等），可以直接相等），可以直接(zhji)(zhji)用溶度積來比用溶度積來比較溶解能力的大小。對于不同類型的難溶較溶解能力的大小。對于不同類型的難溶電解質(zhì)，不能用溶度積來比較溶解能力的電解質(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較。大小，必須用溶解度進行比較。第9

6、頁/共47頁第十頁，共47頁。第10頁/共47頁第十一頁，共47頁。(1) J Ksp 平衡向左移動，沉淀平衡向左移動，沉淀(chndin)析析出；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 KspMg(OH)2 161222105 . 425. 0101 . 5)()()OH( LmolMgcOHMgKcsp第21頁/共47頁第二十二頁，共47頁。 NH3(aq) + 2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)平

7、衡平衡(pnghng) 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(jir)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頁/共47頁第二十三頁，共47頁。+ H2S(aq) + 2H2O(l)()()()()()(22212322SHKSHKMSKOHcSHcMcKaaspspa第23頁/共47頁第二

8、十四頁，共47頁。)()()()()()()()()(222122223MSKSHKSHKSHcMcMSKSHcMcOHcspaaspa設(shè)溶液設(shè)溶液(rngy)中中M2+的初始濃度為的初始濃度為c(M2+)，通入，通入H2S氣體達飽和時，氣體達飽和時，c(H2S) = 0.10molL-1，則產(chǎn)生，則產(chǎn)生MS沉淀沉淀的最高的最高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頁第二十五頁，共47頁。HAc稀稀HCl濃濃HClHNO3王水王水MnS溶溶ZnS 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

9、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頁第二十六頁，共47頁。例：例： 25下，于下，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。試判斷能否(nn fu)有有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)H(aq)Fe (aq)OH2FeS(s)spaspa222222

10、3KJKcccJ解：解：第26頁/共47頁第二十七頁，共47頁。例：計算使例：計算使0.010 mol的的SnS溶于鹽酸溶于鹽酸(yn sun)中，所需鹽中，所需鹽酸酸(yn sun)的最低濃度。的最低濃度。解：解：SnS全部溶解全部溶解(rngji)后，溶液中的后，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為，故所需的鹽酸的起始(q sh)濃度濃度為：為： 0.96 + 0.02 = 0.98 m

11、olL-1 第27頁/共47頁第二十八頁，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頁第二十九頁，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，又可以溶等，它們既可以溶于酸，又可以溶于強堿，生成羥基配合于強堿，生成羥基配合(pih)物：物：Al(OH)4-、Cr(OH)4-、Zn(OH)42-和和Sn(O

12、H)3-等。等。Al(OH)3在在強堿中的配位反應(yīng)為：強堿中的配位反應(yīng)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頁第三十頁，共47頁。第30頁/共47頁第三十一頁，共47頁。n Ksp(HgS10-537.2.5 沉淀的配位氧化還原(hun yun)溶解第31頁/共47頁第三十二頁，共47頁。第32頁/共47頁第三十三頁，共47頁。第33頁/共47頁第三十四頁，共47頁。 往含I-、Cl-濃度均為0.01molL-1的混合

13、溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先析出(xch)AgI(s)還是AgCl(s) ？11517spI1Lmol103 . 801. 0103 . 8)(I(AgI)Ag(cKc1810spCl2Lmol108 . 101. 0108 . 1)(Cl(AgCl)Ag(cKc Cl2I1)Ag)Ag(c(c解：解：，故，故AgI先沉淀先沉淀(chndin)。AgCl開始沉淀開始沉淀(chndin)時：時：1 -51 -98172spLmol100 . 1Lmol106 . 4108 . 1103 . 8)(Ag(AgI)I (cKc第34頁/共47頁第三十五頁，共47頁。)c.( c.)( c)K)K

14、( c (I1022)I10381081I(AgI(AgCl)Cl61710spsp當(dāng)當(dāng)c(Cl-106c(I-)時，時，AgCl先析出先析出(xch)。 沉淀類型不同，要通過計算確定。原則是：離沉淀類型不同，要通過計算確定。原則是：離子積子積J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頁第三十六頁，共47頁。第36頁/共47頁第三十七頁，共47頁。10010813. 100104711. 221110811047 .第37頁/共47頁第三十八頁，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+

15、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)控制應(yīng)控制(kngzh)在什么范圍？若溶液中還含有在什么范圍？若溶液中還含有Fe2+，能否同時被除去？，能否同時被除去？如何除去？如何除去？ 解：解：Ksp(Zn(OH)2)=1.210-17，Ksp(Fe(OH)3)=4.010-38，Ksp(Fe(OH)2)=8.010-16，F(xiàn)e3+完全完全(wnqun)沉淀時：沉淀時：)(1059. 1100 . 1)()(111353LmolOHFeKOHcsppH 第38頁/共47頁第三十九頁，共47頁。不使不使Zn2+生成沉淀生成沉淀(chndin

16、)的條件是：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+，又不，又不會會(b hu)生成生成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(dāng)溶液的，則考慮當(dāng)溶液的pH為時，為時，F(xiàn)e2+可以可以殘留在溶液中的濃度：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(suy)Fe2+不能

17、同不能同時被除去。時被除去。第39頁/共47頁第四十頁，共47頁。(aq)C (aq) 243234SO(s)aCO CO(s)CaSO396342324103 . 3108 . 2101 . 9)(CaCO)(CaSO)(CO)(SOspspKKccK第40頁/共47頁第四十一頁，共47頁。例：例： 將的將的AgCl置于置于100mL純水中達到平衡。向此體系中加入的純水中達到平衡。向此體系中加入的固體固體KI，達到平衡后，有多少摩爾的，達到平衡后，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

18、后，水的體積變化忽略不記，也不考后，水的體積變化忽略不記，也不考慮慮(kol)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(zhunhu)： 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頁第四十二頁，共47頁。6102 . 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)