第三章---沉淀溶解平衡

第三章沉淀溶解平衡第三章沉淀溶解平衡Precipitationsolubilityequilibrium第一节溶度积第二节沉淀的生成第三节分步沉淀和沉淀的转化第四节沉淀的溶解沉淀物质溶解度(g/100g水)易溶物0.1微溶物0.01~0.1难溶物0.01Hg2Cl2(s)Hg2Cl2(aq)Hg22++2Cl-难溶的，但溶解的部分是全部解离的.难溶的强电解质难溶的弱电解质以BaSO4:Ba2+SO42-沉淀BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解一定T时:沉淀溶解平衡沉淀在水中溶解行为分析饱和溶液一、溶度积常数BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)§3-1溶度积Ksp称为溶度积常数,简称溶度积(solubilityproduct).Ba2++SO42-简写为BaSO4(s)K[BaSO4]=[Ba2+][SO42-]][]][[4242BaSOSOBaKKsp=设AmBn(s)mAn++nBm-Ksp=[An+]m[Bm-]nKsp只与温度有关，而与离子的浓度无关。Ksp=[Ba2+][SO42-]若从以下三种途径得到BaSO4饱和溶液1、将固体溶于纯水中2、将固体溶于BaCl2溶液中3、将固体溶于Na2SO4溶液中Ksp大溶解能力大Ksp小溶解能力小[An+]=ms[Bm-]=ns=[mS]m·[nS]n=mm·nn·Sm+n一定温度下，其溶解度为Smol·L-1二、溶度积常数与溶解度的关系有Ksp=[An+]m·[Bm-]n设AmBn(s)mAn++nBm-溶度积常数与溶解度都可以表征沉淀的溶解能力。溶解度是指一定温度下，饱和溶液中已溶解沉淀的浓度。Ksp=[An+]m[Bm-]n单位转为mol·L-1例3-1已知298K时,BaSO4的Ksp=1.0710-10,Ag2CrO4的Ksp=1.1210-12,试比较二者溶解度S的大小。解：BaSO4(s)Ba2++SO42-平衡浓度/mol·L-1SSKsp=[Ba2+][SO42-]=S2)Lmol(1003.11007.11510spKS)Lmol(1054.641012.14153123spKSAg2CrO4(s)2Ag++CrO42-平衡浓度/mol·L-12SSKsp=[Ag+]2[CrO42-]=(2S)2·S=4S3相同类型，Ksp,溶解能力.不同类型,不能用Ksp判断溶解能力的大小.物质Ksp溶解度SBaSO41.0710-101.0310-5Ag2CrO41.1210-126.5410-5三、溶度积规则c任意状态浓度2．溶度积规则IP=Ksp饱和溶液平衡状态IPKsp未饱和溶液沉淀溶解平衡IPKsp过饱和溶液沉淀析出平衡1．离子积IP(ionproduct)AmBn(s)mAn++nBm-nBmAmnccIPKsp是沉淀在水中溶解达到极限的标志。四、同离子效应和盐效应⒈同离子效应PbI2饱和溶液+KI(aq)→黄↓在难溶电解质溶液中加入含有相同离子的易溶强电解质，使难溶电解质溶解度降低的现象。PbI2(s)Pb2++2I-KIK++I-例3-2已知BaSO4的Ksp=1.07×10-10，求298K时，BaSO4在0.0100mol·L-1的K2SO4溶液中的溶解度。并与在纯水中的溶解度作比较。解：设溶解度为xmol·L-1平衡浓度/mol·L-1x0.0100+xBaSO4(s)Ba2++SO42-Ksp=[Ba2+][SO42-]=x·(0.0100+x)∵0.0100+x≈0.0100)Lmol(1007.10100.01007.10100.01810spKx)Lmol(1003.11007.11510spKS纯水中：盐效应在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象。AgCl在下列那种溶液中溶解度最大（）（A）0.5mol.L-1HCl（B）0.2mol.L-1AgNO3（C）纯水（D）0.5mol.L-1KNO3练习§3-2沉淀的生成IPKsp一、加入沉淀剂例3-3在20ml0.0020mol·L-1Na2SO4溶液中加入20ml0.020mol·L-1BaCl2溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断SO42-离子是否沉淀完全？已知BaSO4的Ksp=1.07×10-10.解:（1）)Lmol(0010.040200020.01SO24c)Lmol(010.04020020.01Ba2csp5SOBa100.10010.0010.0242KccIP∴有BaSO4沉淀生成∴x≈1.2×10-8mol·L-1≤10-6mol·L-1设平衡时[SO42-]=xmol·L-1⑵沉淀完全是指离子残留量≤10-6mol·L-1故加入BaCl2可使SO42-沉淀完全Ksp=[Ba2+][SO42-]=(0.0090+x)x≈0.0090x起始浓度/mol·L-10.0100.0010平衡浓度/mol·L-10.010-(0.0010-x)xBaSO4(s)Ba2++SO42-∴0.0090+x≈0.0090∵x很小二、控制溶液的pH值难溶的氢氧化物如：Fe(OH)3(s)Fe3++3OH-难溶的弱酸盐如：ZnS(s)Zn2++S2-IP=CZn2+CS2-S2-+2H2OH2S+2OH-][S][][OH-222SHK二、控制溶液的pH值例3-4计算298K时使0.010mol·L-1Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39。解：Fe(OH)3(s)Fe3++3OH-⑴开始沉淀)Lmol(1042.601.01064.2][113339OH∵[Fe3+][OH-]3＝KsppOH=13﹣lg6.42=12.19∴pH=1.81⑵沉淀完全)Lmol(1038.11011064.2]OH[1116393例3-5在100ml0.20mol·L-1的MgCl2溶液中，加入100ml含有NH4Cl的0.010mol·L-1氨水溶液,欲阻止生成Mg(OH)2沉淀，上述氨水中需含几克NH4Cl？[Fe3+]≤10-6mol·L-1∴pH=3.14[Fe3+][OH-]3＝Ksp解：混合后)Lmol(105.710.01061.51612MgspOH2cKc1OHNH1MgClLmol005.0Lmol10.0220.0232cc不产生Mg(OH)2沉淀，则IPKsp][][][234OHOHNHKNHb)(13.05.531000200012.0ClNH4gm)Lmol(012.0105.7005.01076.1165NH3NH4OHH2O++O]H[NH]][OH[NH234bK§3-3分步沉淀和沉淀的转化用一种沉淀剂，使溶液中的几种离子先后沉淀出来的方法。例3-6溶液中Cl-、CrO42-离子浓度均为0.0010mol·L-1，若逐滴加入AgNO3溶液，试计算：（1）哪一种离子先产生沉淀？（2）第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一种离子的浓度是多少？能否完全分离？12CrOAgsp,10AgClsp,101.1,108.142KK已知一、分步沉淀解：(1)开始沉淀故AgCl已沉淀完全([Cl-]10-6mol·L-1))Lmol(104.5103.3108.1]Ag[]Cl[16510spK)Lmol(108.10010.0108.1]Cl[]Ag[1710spAgClK)Lmol(103.30010.0101.1]CrO[]Ag[151224spCrOAg42K∴先产生AgCl沉淀⑵Ksp=[Ag+][Cl-]S][H][][H222SKa][]SH[]H[2aa221SKKH2SS2-+2H+例3-7某溶液中Cd2+和Zn2+离子浓度均为0.10mol·L-1，为使Cd2+离子生成CdS沉淀与Zn2+离子完全分离，须通入饱和H2S溶液，试问此时[H+]应控制在什么范围？H2S+H2OH3O++HS-S][H]][HS[H21aK==5.10×10-8HS-+H2OH3O++S2-2aK=][HS]][S[H2=1.20×10-15＝Ka1Ka2解：[H2S]=0.10mol·L-1可实现分离23ZnSsp,29CdSsp,102.1,1060.3KK已知)Lmol(1060.310.01060.3]C[]S[128292spCdS2dK使沉淀产生所需S2-的最低浓度为)Lmol(1020.110.01020.1][]S[122232spZnS2ZnKCd2+先沉淀，使Cd2+沉淀完全所需S2-的浓度为)Lmol(1020.1122若将[S2-]控制在)Lmol(1060.3100.11060.3]C[']S[1236292spCdS2dK)Lmol(1060.3123)Lmol(41.01060.31020.11010.51.0]H[123158][]SH[]H[2aa221SKK)Lmol(22.01020.1100.610.0]H[12223∴0.22mol·L-1＜[H+]＜0.41mol·L-1二、沉淀的转化在含有某一沉淀的溶液中，加入适当的试剂，使之生成另一种沉淀。例3-9通过计算说明，在含有SrCO3沉淀溶液中加入Na2SO4溶液，能否将SrCO3转化为SrSO4？][SO][CO2423K解：SrCO3(s)+SO42-SrSO4(s)+CO32-31063.143SrSOsp,SrCOsp,22][Sr][SrKKK值越大,越容易转化。例3-10如果在1LNa2CO3溶液中转化0.010molCaSO4，问Na2CO3的最初浓度应为多少？495CaCOsp,CaSOsp,2324104.11096.41010.7][CO][SO34KKK)Lmol(101.7104.101.0]SO[]CO[1742423K∴Na2CO3的最初浓度为解：CaSO4(s)+CO32-CaCO3(s)+SO42-0.010+7.1×10-7≈0.010(mol·L-1)§3-4沉淀的溶解IPKsp1．生成弱电解质CaCO3(s)+2H+Ca2++H2CO3CaCO3(s)Ca2++CO32-+2H+H2CO3IPKsp计算使0.10mol的MnS、ZnS、CuS溶于1L盐酸中，所需盐酸的最低浓度。Ka1=5.0×10-8,Ka2=1.20×10-15MS+2H+M2++H2S]S[]S[22＝Ksp21KaKa222][S]][H[MHKKspaa2221]SH][M[]H[KKK＝Ksp21KaKa222][S]][H[MH141581056.41020.11010.510.010.0]H[MnS)(103.3]H[16LmolMnS231581093.21020.11010.510.010.0]H[ZnS)(13.0]H[1LmolZnS361581024.11020.11010.510.010.0]H[CuS)(103.6]H[15LmolCuS2.发生氧化还原反应3CuS+8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O3.生成配离子AgCl+2NH3=[Ag(NH3)