第四章 沉淀溶解平衡

第5章电离平衡酸碱平衡沉淀-溶解平衡课堂练习1．在含AgCl固体的饱和溶液中，分别加入下列物质，对AgCl的溶解度有什么影响，并解释之。（1)盐酸(2)AgNO3(3)KNO3(4)氨水解：(1)加入盐酸，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。(2)加入AgNO3，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。(3)加入KNO3，产生盐效应，AgCl的溶解度增大。(4)加入氨水，形成[Ag(NH3)2]Cl配合物，AgCl的溶解度增大5.6沉淀溶解平衡一、溶度积与溶解度二、沉淀溶解平衡的移动1.同离子效应与盐效应2.酸度的影响3.分步沉淀4.沉淀的转化5.沉淀的溶解一、溶度积与溶解度1.溶度积常数Ksp2.溶度积规则3.溶度积与溶解度的换算难溶物微溶物易溶物0.1/100g水0.01g/100g水1.溶度积常数Ksp物质的溶解度只有大小之分，没有在水中绝对不溶解的物质。通常把溶解度小于0.01g/100g水的物质称为难溶物或不溶物。溶解～沉淀溶解＞沉淀，未饱和溶液溶解＜沉淀，过饱和溶液溶解沉淀，饱和溶液，动态平衡1.溶度积常数KspAgCl(s)Ag+(aq)+Cl－(aq)[Ag+]·[Cl－][AgCl]K=[Ag+]·[Cl－]Ksp=Ksp称为溶度积常数，它是难溶强电解质在水溶液中沉淀－溶解平衡的平衡常数，反映了物质的溶解能力。1.溶度积常数Ksp溶度积常数Ksp定义为：一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中各离子浓度以它们各自的计量系数为幂的乘积为一常数。1.溶度积常数Ksp溶度积常数Ksp与化学平衡常数一样，随温度而变化，溶度积和溶解度s都反映了难溶强电解质的溶解能力，它们之间可以相互换算。8.9×10-112.溶度积规则当Q＜Ksp时，未饱和溶液，沉淀溶解；在化学平衡一章学习中，通过活度商Q和标准平衡常数KӨ来判断反应进行的方向，这一规则同样适用沉淀溶解平衡，在这里Q称为离子积。当Q＞Ksp时，过饱和溶液，将有沉淀析出；当Q=Ksp时，饱和溶液，沉淀和溶解达到平衡；Q课堂练习1.大约50%的肾结石是由Ca3(PO4)2组成的。正常人每天排尿量为1.4升，其中约含0.10gCa2+.为了不使尿中形成Ca3(PO4)2沉淀，其中PO43-离子最高浓度为多少？对肾结石病人来说，医生总是让他多喝水，试简单说明原因。解：查表可知，Ksp(Ca3(PO4)2)=2.07×10-33cCa2+=0.10/(40×1)=1.78×10-3mol·L-1若要不形成Ca3(PO4)2沉淀，则Q=c2(PO43-)c3(Ca2+)Kspcmax(PO43-)(Ksp/c3(Ca2+))½=(2.07×10-33/(1.78×10-3)3)½=6×10-13mol·L-1对肾结石病人来说，医生总是让他多喝水，是为了增加尿量，冲稀尿液中PO43-的含量。3.溶度积与溶解度的换算3.溶度积与溶解度的换算3.溶度积与溶解度的换算[例题1]通过溶解度s求算Ksp在25℃时，Ag2CrO4的溶解度s为2.6×103g·(100g水)1，求该温度下Ag2CrO4的Ksp解：因为溶液很稀，可以认为溶液的密度和纯水一样为1.0g·mL1，将Ag2CrO4溶解度的单位换算为mol·L1；....3311512610g11010gL100g3317gmol7810molLs3.溶度积与溶解度的换算[例题1]通过溶解度s求算Ksp平衡浓度/mol·L12ss[][]()(.)..+222sp452512AgCrO22781078101910KssAg2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42(aq)在25℃时，Ag2CrO4的溶解度s为2.6×103g·(100g水)1，求该温度下Ag2CrO4的Ksp3.溶度积与溶解度的换算[例题2]通过Ksp求算溶解度s在25℃时，Mg(OH)2的Ksp为5.6×1012，求其溶解度s(以mol·L1表示)。解：平衡浓度/mol·L1s2sMg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH－(aq)[][]()2+223spMgOH24Ksss..12sp4335610111044Ksmol·L1课堂练习1.BaCO3(Ksp=2.58×10-9)、AgCl(Ksp=1.77×10-10)、CaF2(Ksp=1.46×10-10)溶解度从大到小的顺序是。3.溶度积与溶解度的换算同类型难溶盐，其Ksp值越小，沉淀后溶液中残留的离子浓度越低，表明离子沉淀的越完全，该难溶盐的溶解度s越低。BaSO4CaSO4Ksp=1.1×1010Ksp=6.1×105s=1.0×105mol·L1s=7.8×103mol·L13.溶度积与溶解度的换算不同类型难溶盐，不能直接由其Ksp值的大小说明问题，要计算出它们的溶解度s，比较溶解度的大小，溶解度越小的沉淀得越完全。AgClAg2CrO4Ksp=1.6×1010Ksp=1.9×1012s=1.3×105mol·L1s=7.8×105mol·L1二、沉淀溶解平衡的移动1.同离子效应与盐效应2.酸度的影响3.分步沉淀4.沉淀的转化5.沉淀的溶解后析出先析出AgCl(s)AgI(s)AgClAgI课堂练习1.在BaSO4沉淀平衡系统中加入BaCl2溶液，主要是效应，BaSO4溶解度；2.在BaSO4沉淀平衡系统中加入NaCl溶液，主要是，BaSO4溶解度。1.同离子效应与盐效应BaSO4Ba2++SO42BaCl2Ba2++2Cl－1.同离子效应与盐效应S0.1+S1.同离子效应与盐效应1.同离子效应与盐效应1.同离子效应与盐效应BaSO4Ba2++SO42NaClNa++Cl－2.酸度的影响2.酸度的影响2.酸度的影响2.酸度的影响2.酸度的影响2.酸度的影响2.酸度的影响2.酸度的影响课堂练习1、在含有Cl、CrO42-、I的混合溶液中，它们的浓度均为0.10mol·L-1，当向此混合液中逐滴加入AgNO3溶液时，首先析出的沉淀是，最后沉淀析出的是；当AgCl开始沉淀析出之时，溶液中的Ag+、I的浓度分别是。已知Ksp(AgCl)=1.77×1010、Ksp(Ag2CrO4)=1.12×1012、Ksp(AgI)=8.52×1017。3.分步沉淀3.分步沉淀3.分步沉淀4.沉淀的转化课堂练习1.人的牙齿表面有一层釉质，其组成为羟基磷灰石Ca10(OH)2(PO4)6（Ksp=6.8×10-37）。为了防止龋齿，人们常用加氟牙膏，牙膏中的氟化合物可以使羟基磷灰石转化为氟磷灰石Ca10(PO4)6F2（Ksp=1.0×10-60）。请写出羟基磷灰石转化为氟磷灰石的离子方程式，并计算出该转化反应的标准平衡常数。解：Ca10(OH)2(PO4)6⇌10Ca2++6PO43-+2OH-①Ksp1=6.8×10-37（—）Ca10(PO4)6F2⇌10Ca2++6PO43-+2F-②Ksp2=1.0×10-60Ca10(OH)2(PO4)6+2F-⇌Ca10(PO4)6F2+2OH-③K由于①-②=③K=Ksp1/Ksp2=6.8×10-37/1.0×10-60=6.8×10234.沉淀的转化用1.0L的Na2CO3溶液将0.01mol的BaSO4转化为BaCO3，问需要Na2CO3溶液的最低浓度为多少？解：BaSO4(s)+CO32(aq)BaCO3(s)+SO42(aq)[()[][][])][][](22sp4442233sp3BBaSOSOSOCOCOBaCOaBaKKK...10291081013108110[例题6]4.沉淀的转化用1.0L的Na2CO3溶液将0.01mol的BaSO4完全转化为BaCO3，问需要Na2CO3溶液的最低浓度为多少？解：BaSO4(s)+CO32(aq)BaCO3(s)+SO42(aq)[例题6][].[]22423SO1310CO[].[]..22432SO001CO0771310K需要Na2CO3溶液的最低浓度=0.77+0.01=0.78mol·L1mol·L15.沉淀的溶解◆生成弱电解质使沉淀溶解◆通过氧化还原反应使沉淀溶解◆生成配合物使沉淀溶解5.沉淀的溶解◆生成弱电解质使沉淀溶解5.沉淀的溶解◆通过氧化还原反应使沉淀溶解5.沉淀的溶解◆生成配合物使沉淀溶解5.沉淀的溶解（1）0.20mol·L1、100mLMgCl2溶液，加入等体积等浓度的氨水，有无沉淀生成？解：◆首先计算混合后各自的浓度：c(氨水)=0.10mol·L1，c(Mg2+)=0.10mol·L1◆再计算这样浓度的氨水能产生的OH－离子浓度：[]...5bOH18100101310Kc碱Ksp(Mg(OH)2)=1.2×1011◆再计算能否产生沉淀：[][].(.).2+22MgOH01013101710＞Ksp(Mg(OH)2)[例题7]5.沉淀的溶解（2）为阻止沉淀生成，需要加入多少克固体NH4Cl？◆根据上述平衡关系式，才能求得需要NH4+的浓度：Mg(OH)2(s)+2NH4+(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)[][][[][]]2+2sp2322+24b3222Mg(OH)MgNHHONHNHHOOHOHKKK[][][]22+232b32+4sp2MgNHHONHHONHMg(OH)KK[例题7]5.沉淀的溶解mol·L1[][][]22+232b32+4sp2MgNHHONHHONHMg(OH)KK.(.)(.).2521101001018100161.210（2）为阻止沉淀生成，需要加入多少克固体NH4Cl？◆根据上述平衡关系式，才能求得需要NH4+的浓度：Mg(OH)2(s)+2NH4+(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)[例题7]5.沉淀的溶解◆NH4Cl的M=53.5g·mol1，混合后溶液的体积是200mL，依下式可求得需要NH4Cl的质量至少为0.16mol·L1×53.5g·mol1×0.2L=1.7g（2）为阻止沉淀生成，需要加入多少克固体NH4Cl？Mg(OH)2(s)+2NH4+(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)[例题7]思考题1.碳酸钡和硫酸钡均为难溶盐，为什么不用碳酸钡做钡餐？（胃酸的pH约为1）2.牙釉质的主要成分为羟基磷酸钙（Ca5(PO4)3OH），残留在牙齿上的糖发酵会产生H+，这会对牙釉质产生怎样的影响？3.锅炉水垢的主要成分为碳酸钙、硫酸钙和氢氧化镁，在处理水垢时通常是加入饱和的碳酸钠溶液浸泡（水垢成分发生了什么变化？），然后再向处理后的水垢加入氯化铵溶液（氯化铵溶液起什么作用？）