无机化学第六章 沉淀溶解平衡(最新版)

平衡浓度/(mol L )
2x
x
+ 2 2= Ksp (Ag 2CrO4 ) {c(Ag )} {c(CrO4 )}
1.1× 10
-12
= 4 x 3 , x = 6.5×10-5
-5 -1 -2 -1
Mr(Ag 2CrO 4 ) = 331.7
S = 6.5×10 ×331.7 g L = 2.2×10 g L
c(Na2SO4)/ 0 0.001 0.01 0.02 0.04 0.100 0. 200 molL-1 S(PbSO4)/ 0.15 0.024 0.016 0.014 0.013 0.016 0.023 mmolL-1
-1 2① 当 co (SO 2 时， L c(SO 4 ) 4 ) < 0.04mol 增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应占
È ¶ Ü È » ý 1.8 ´ 10 -10 5.0 ´ 10 -13 -17 8.3 ´ 10
Ü â È ½ ¶ È / mol L - 1 1.3 ´ 10 -5 -7 7.1 ´ 10 -10 9.1 ´ 10
1.1 ´ 10
-12
6.5 ´10
-5
*相同类型的难溶电解质, 其 Ksp 大的 S 也大。
主导；
-1 2② 当 co (SO 2 时， L c(SO 4 ) 4 ) > 0.04mol 增大，S(PbSO4)缓慢增大，盐效应占主导。
6.2.3 pH 对沉淀溶解平衡的影响
1.难溶金属氢氧化物
•溶于酸 M(OH)n (s)
+ -
M n + (aq) + nOH- (aq)
加酸，H + OH H 2 O 使 J J < Ksp
2+
c(SO ) wenku.baidu.com 7.3 ´10 mol L
-4
24
-8
-1
m(BaSO 4 ) = (4.8 ´10 - x) ´ 50.0 ´ 233
4.8 ´10 ´ 50.0 ´ 233 = 5.6g
-4
6.2.2 同离子效应与盐效应
1.同离子效应 在难溶电解质溶液中加入与其含有 相同离子的易溶强电解质，而使难溶电 解质的溶解度降低的作用。
6.2.1 溶度积规则
A n Bm (s) nA
m+
m+ n+ (aq) mB (aq)
J = {c(A
)} {c(B )}
n
n-
m
沉淀-溶解平衡的反应商判据，即溶度积规则：
☆ ☆
J >Ksp
平衡向左移动，沉淀析出；
J =Ksp
< Ksp
处于平衡状态，饱和溶液；
平衡向右移动，无沉淀析出； 若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。
第六章
沉淀—溶解平衡
§ 6.1 溶解度和溶度积 § 6.2 沉淀的生成与溶解
§ 6.3 两种沉淀之间的平衡
§ 6.1 溶解度和溶度积
6.1.1 溶解度
6.1.2 溶度积
6.1.3 溶度积和溶解度间的关系
6.1.1 溶解度
在一定温度下，达到溶解平衡时，一 定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解 度通常以符号 S 表示。 对水溶液来说，通常以饱和溶液中每 100g 水所含溶质质量来表示，即以： g /100g水表示。
22Ag+ (aq) + CrO4 (aq)
3Ca2+(aq) + 2 PO43- (aq)
P692 附表五
6.1.3溶度积和溶解度间的关系
溶度积和溶解度的相互换算
A n Bm (s)
平衡浓度/mol L
-1
n+ nA (aq) mB (aq)
m+
nS
mS
n m = Ksp (nS ) (mS )
6.1.2 溶度积
在一定温度下，将难溶电解质晶体放 入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。
在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等 时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可 表示如下：
BaSO 4 (s)
溶解 沉淀
Ba (aq)+ SO (aq)
2+
24
2+ 2= Ksp (BaSO4 ) [c(Ba )/c ][c(SO 4 )/c ]
NH3 H 2 O(aq)
Mn(OH)2 (s)加入铵盐溶解，道理同上。
例题： 在0.20L的 0.50mol· L-1 MgCl2
溶液中加入等体积的 0.10mol· L-1的氨水溶
液，问有无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使 Mg(OH)2沉淀析出，至少应加入多少克 NH4Cl(s)？ (设加入NH4Cl(s)后体积不变)
BaCO3的生成。
2+
23
例题：25℃时，晴纶纤维生产的某种溶液中， L-1 。若在 40.0L该 c(SO ) 为 6. 0×10-4 mol· 溶液中，加入 0.010mol· L-1 BaCl2溶液
24
10.0L ，问是否能生成BaSO4 沉淀？如果有
沉淀生成，问能生成 BaSO4多少克？最后溶
10 Ksp (Mg(OH)2 ) = 5.1×
-12
J > Ksp ，所以有 Mg(OH)2 沉淀析出。
(2) 为了不使 Mg(OH)2 沉淀析出， J＜ Ksp c(OH )＜
-
Ksp (Mg(OH)2 )
c(Mg )
2+
5.1 10 × = 0.25
+ 4
-12
NH 3 (aq) + H2O(l)
/ (mol L 平衡浓度
-1
NH (aq) + OH (aq)
-6 -6 + co 4.5 10 4.5× 10 × ≈ co
-
-6 ) 0.050 4.5 × 10
≈ 0.050 4.5 ´ 10-6 co = 1.8 ´ 10-5 0.050 M r (NH4 Cl) = 53.5
-1 co ( NH + ) = 0 . 20 mol L 4
-1 = (1) co (Mg ) 0.25mol L 解： -1 co (NH 3 ) = 0.050mol L
2+
NH3 (aq) + H2O(l) 0.050 -1 /( mol L 平衡浓度 ) 0.050- x
-1
NH (aq) + OH (aq) 0
x
+ 4
-
初始浓度/(mol L )
☆J
PbCrO4(s)
例： BaCO3 (s)
Ba (aq) + CO (aq)
2+
23
2① 加酸 2H+ + CO3 H 2 O + CO2
c (CO ) J J < Ksp 利于 BaCO3 的溶解。
② 加 BaCl2 或 Na2CO3
23
c(Ba ) 或 c (CO ) J J > Ksp 促使
24
液中 c(SO ) 是多少？
6.0 ´ 10 ´ 40.0 -4 -1 co (SO ) = = 4.8 ´ 10 mol L 50.0
24
-4
0.010 ´ 10.0 -3 -1 co (Ba ) = = 2.0 ´ 10 mol L 50.0
2+
J = {co (SO )}{co (Ba )}
不同类型的难溶电解质不能直接用溶度 积比较其溶解度的相对大小。 Ksp (AgCl) > Ksp (Ag 2CrO 4 ) S (AgCl) < S (Ag 2CrO 4 )
§ 6.2 沉淀的生成与溶解
6.2.1 溶度积规则 6.2.2 同离子效应与盐效应 6.2.3 pH 对沉淀溶解平衡的影响 6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响 ——沉淀的配位溶解
思考题：求 Ca 3 (PO 4 ) 2 的 S与 Ksp 间的关系
Ca 3 (PO4)2 (s)
平衡浓度/mol· L-1
3Ca2+(aq) + 2 PO43- (aq)
3S 2S
3 2 5 K = ( 3S) ( 2S) = 108S sp
S =5
Ksp
108
·× Ö Ó Ê ½ AgCl AgBr AgI Ag2CrO4
例题：求 25℃时， Ag2CrO4在 0.010 mol· L-1 K2CrO4溶液中的溶解度。 解：
Ag2 CrO4 (s)
2Ag+ (aq) + CrO2 4 (aq)
初始 浓度/(mol L-1 ) 平衡浓度/(mol L-1 )
0 2x
0.010 0.010+ x
(2x) 2 (0.010+ x) = Ksp = 1.1´10-12
+
Al (aq) + 3H 2 O(l)
3+
Al(OH)3 (s) + OH (aq)
-
Al(OH) (aq)
4
•溶于铵盐
例如：
Mg(OH)2
× 5.1 10
2+
Mn(OH)2
× 2.1 10
-13
Ksp
-12
Mg(OH)2 (s)
+ 4 -
+ Mg (aq) 2OH (aq)
NH (aq) + OH (aq) 使 J J < Ksp
x很小 0.010 + x 0.010 -6 x = 5.2 ´ 10
0.010mol L K 2 CrO4 中 S = 5.2 ´10 mol L
纯水中 S = 6.5´10 mol L
-5
-1
-6
-1
-1
2.盐效应
盐效应： 在难溶 电解质溶液 中，加入易 溶强电解质 而使难溶电 解质的溶解 度增大的作 用。
AB型 S = Ksp
例 ：25oC，AgCl的溶解度为1.92×10-3 g· L-1， 求同温度下AgCl的溶度积。
解：已知 Mr(AgCl) = 143.3 1.92×10 -1 -5 -1 = = S mol L 1.34× 10 mol L 143.3 AgCl(s)
平衡浓度/(mol L )
可简写为： Ksp(BaSO4 ) = {c(Ba )}{c(SO )}
Ksp — 溶度积常数，简称溶度积。
2+
24
一般沉淀反应：
A n Bm (s)
n+ nA (aq) mB (aq)
m+ n n-
m+
Ksp (AnBm) = {c(A )} {c(B )}m
例:
Ag2 CrO4 (s)
Ca 3 (PO4)2 (s)
= 4.8 ´10 ´ 2.0 ´ 10
-3
24 -4
2+
= 9.6 ´ 10
-7
Ksp = 1.1´10
-10
J > Ksp ，所以有BaSO 4沉淀析出。
2+ BaSO4 (s) Ba (aq) SO4 (aq) -4 -3 -1 4 . 8 ´ 10 2 . 0 ´ 10 反应前浓度/(mol L ) -3 -4 -1 0 2 . 0 ´ 10 4 . 8 ´ 10 反应后浓度/(mol L ) -3 -1 1 . 52 ´ 10 +x x 平衡浓度/(mol L ) (1.52´10-3 + x) x = 1.1´10-10 -3 -3 x很小， 1.52´10 + x 1.52´10 -8 x = 7.3 ´ 10
Ksp 开始沉淀 pH 沉淀完全 pH
-16
Ni(OH)2 5.0´10 Fe(OH)3 2.8´10-39
6.85
2.82
Ni2+开始沉淀 6.85 pH
Fe3+沉淀完全 2.82 c(Fe3+) ≤ 10-5
可将pH值控制在 2.82 ~ 6.85 之间
•溶于酸也溶于碱
Al(OH)3 (s) + 3H (aq)
0
x
x -5 = K b ( NH 3 ) = 1.8× 10 0.050 - x -4 x = 9.5× 10 c(OH ) = 9.5× 10 mol L
-4 -1
2
J = {co (Mg2+ )}{c(OH- )}2 = 0.25´ (9.5 ´10 ) = 2.3 ´10
-7 -4 2
c(OH ) = n
-
K sp c(M n + )
-
开始沉淀 c(OH ) n
K sp co (M n + )
K sp 1.0 ´ 10-5
沉淀完全 c(OH ) n
-
例题：在含有0.10mol· L-1 Fe3+和 0.10mol· L-1 Ni2+ 的溶液中，欲除掉 Fe3+ ，使 Ni2+ 仍留在 溶液中，应控制pH值为多少? 解：
-1
-3
+ Ag (aq) Cl (aq)
+
S
S
+ -10 2 = = = Ksp (AgCl) {c(Ag )}{c(Cl )} S 1.80×10
例：25oC，已知 Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12，求 同温下S(Ag2CrO4)/g· L-1。
解：
-1
Ag2 CrO4 (s)
2+ 2Ag (aq) CrO4 (aq) +
m( NH4 Cl) = (0.20´ 0.40´ 53.5)g = 4.3g
此题也可以用双平衡求解：
+ + Mg(OH)2 (s) 2NH 4 (aq)
Mg (aq) + 2NH3 (aq) +2H 2O(l)
2+
平衡浓度 /( mol L )
0.25 0.050 + － 2 {c(Mg 2 )}{c( NH3 )}2 {c(OH )} Ksp (Mg(OH)2 ) = K = + 2 2 － 2 {c(NH 4 )} {c(OH )} [K b (NH3 )]