第3章酸碱反应和沉淀反应

利用分步沉淀，可进行离子的分离。
2007-5-27
例 在含浓度均为0.010mol·L-1 I-、Cl-溶液 中滴加AgNO3溶液, 是否能使I-与Cl-分离。 解：(1) 判断沉淀次序
同类型 Ksp(AgCl) = 1.77×10-10 ∨
Ksp(AgI) = 8.52×10-17 所以，AgI先沉淀。 沉淀次序: 同类型、同浓度, Ksp小的先沉淀
有20M07-5-2g7 (OH)2沉淀生成
例 在10 mL 0.10 mol·L-1 MgSO4溶液中加入10
mL 0.10mol·L-1NH3·H2O,若使Mg(OH)2沉淀溶解, 最少要加入多少摩尔NH4Cl？
解: 使沉淀溶解
c(Mg2+)·[c(OH-)]2 < Ksp[Mg(OH)2]× (c )3
)3
=
5.48×10-16 0.20 mol·L-1
=5.23×10-8 mol·L-1
c2(OH-) >
3 Ksp×(c )4 c(Fe3+)
3
=
2.79×10-39 0.30
mol·L-1=2.10×10-1Fra bibliotek mol·L-1
c2(OH-) < c1(OH-) , Fe(OH)3先沉淀
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例 在含0.20mol·L-1Ni2+、0.30mol·L-1Fe3+
溶液中加入NaOH溶液使Ni2+与Fe3+分离， 计算溶液的pH控制范围。
x
x
Kb =
x·x 0.050-x
;0.050-x≈0.050;
1.8×10-5=
x·x 0.050
x=9.5×10-4 c(OH-)=9.5×10-4 mol·L-1
J=c(Mg2+)·[c(OH-)]2/(c )3=0.050×(9.5×10-4)2
=4.5×10-8
J > Ksp=5.61×10-12
对于 AB(s)
A+ + B-
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s= Ksp ×c
对于AB型难溶强电解质
AB(s)
A+ + B-
s = Ksp ×c
同理 AB2或A2B型难溶强电解质
A2B(s) 平衡浓度/(mol·L-1)
2A+ + B22s s
Ksp(A2B)= (2s)2·s/(c )3
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s
c(OH-) < Ksp×(c )3 = 5.61×10-12 mol·L-1
c(Mg2+)
5.0×10-2
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=1.1×10-5 mol·L-1
例 在10 mL 0.10 mol·L-1 MgSO4溶液中加入10
mL 0.10mol·L-1NH3·H2O,若使Mg(OH)2沉淀溶解, 最少要加入多少摩尔NH4Cl？
=
3
Ksp 4
×c
应用计算公式应注意:
1.不适用于易水解的难溶电解质
如 ZnS 在饱和溶液中
ZnS(s)
Zn2+ + S2-
Zn2+ + H2O Zn(OH)+ + H+
S2- + H2O
HS- + OH-
s(ZnS)≈c(Zn2+)+c(Zn(OH)+)
s(ZnS)≈c(S2-)+c(HS-)
且水解程度 S2- >> Zn2+, 使c(Zn2+) > c(S2-)
为达到分离, 即AgI沉淀完全时AgCl不沉出
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例 在含浓度均为0.010mol·L-1I-、Cl-溶液
中加入AgNO3溶液是否能达到分离目的。
解: (2) 计算AgCl开始沉淀时的c(Ag+)
c(Ag+)>
Ksp×(c c(Cl-)
)2 =
1.77×10-10 0.010 mol·L-1
Fe(OH)3 2.79 10-39 1.15 1.48
2.81
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分步沉淀 演示实验 在浓度均为0.010 mol·L-1的Cl和CrO42-溶液中加入AgNO3溶液。 现象：AgCl先沉淀，AgCrO4后沉淀。
在混合离子溶液中，加入某种沉淀剂，离 子先后沉淀的现象，叫做分步沉淀。
M(OH)n*
分子式
Ksp
开始沉淀pH 沉淀完全pH
c(Mn+) = c(Mn+)= c(Mn+)≤ 1mol·L-10.1mol·L-110-5mol·L-1
Mg(OH)2 5.61 10-12 8.37 8.87
10.87
Co(OH)2 5.92 10-15 6.89
7.38
9.38
Cd(OH)2 7. 2 10-15 6.9
影响沉淀反应的因素
同离子效应——使难溶电解质溶解度降低 平衡移动方向
如 BaSO4(s) Ba2+ + SO4 2沉例淀完计全算N的Ba概a2SSO念O44→在20N.1a0+m+oSl·OL4-12N- a2SO4溶液 一中般的当溶c(解离度子。)＜(s1=01-5.m04o×l·L10-1,-5认m为ol·沉L-淀1) 完全。 平为解衡使：浓离度子沉/m淀ol·完L-全1Ba, S可O利4(s用) 同离Bx子a2+效+x应S+O,0.4加12-0 入Ksp过(B量aS沉O4淀)= 剂x (x(一+0.般10过)≈x量0.2100%=1.~0580×%10)。-10
第三章 酸碱反应和沉淀反应
难溶电解质： 溶解度 ＜0.01g/100gH2O
微溶电解质： 溶解度 0.1g~0.01g/100gH2O
易溶电解质： 溶解度 ＞0.1g/100gH2O
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3-4-1难溶电解质的溶度积和溶解度
溶度积常数
3-B4a-S1O难4(s溶) 电溶沉解淀解质Ba的2+(a溶q) 度+ 积SO和24-(a溶q) 溶解平衡——一定解温度度下，溶解与沉淀速
3-4-2 沉淀反应
溶度积规则 <
反应正向进行
根据 ∆rGm = 0 平衡状态
AmB3n(-s4>)-2沉m淀反A应n反+ +逆应n向Bm进- 行
J={c(An+)}m{c(Bm+)}n/(c )(m+n)
即
溶度积规则
< 反应正向进行
J = Ksp 平衡状态 > 反应逆向进行
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例 在10mL0.10mol·L-1MgSO4溶液中加入10mL
率相等时，晶体和溶液中的相应离子达到 多相离子平衡，称为溶解平衡。
Ksp(BaSO4) = [c(Ba2+)/c ][ c(SO24-)/c ]
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溶度积常数
溶解
一般难溶物 AmBn(s) 沉淀 mAn+ + nBm-
Ksp(AmBn) = [c(An+)/c ]m[c(Bm-)/c ]n
当c(Mn+)=1mol·L-1，M(OH)n开始沉淀时: c(OH-)＞ n Ksp(M(OH)n) mol·L-1
当Mn+沉淀完全[c(Mn+)≤10-5mol·L-1]时：
c(OH-)≥ n Ksp(M(OH)n)/10-5 mol·L-1
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例 为除去1.0mol·L-1ZnSO4溶液中的Fe3+, 溶液的pH应控制在什么范围？
=1.77×10-8 mol·L-1
(3) 计算c(Ag+)=1.77×10-8 mol·L-1时c(I-)
c(I-)=
Ksp×(c c(Ag+)
)2
=
8.52×10-17 1.77×10-8 mol·L-1
=4.81×10-9 mol·L-1 < 10-5 mol·L-1
即AgCl开始沉淀时AgI已沉淀完全
溶度积常数(简称溶度积) 即: 在一定温度下, 难溶电解质的饱和溶液 中, 各组分离子浓度幂的乘积是一个常数。
Ksp 是表征难溶电解质溶解能力的特性 常数。
Ksp与浓度无关，与温度有关。
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溶度积表达式也适用于难溶弱电解质。
AB(s) AB(aq) K1 =c(AB)/c (1)
AB(aq)
例
Na2SO4 →2Na+ + SO4 2计算BaSO4在0.10mol·L-1Na2SO4溶液
中的溶解度。(S =1.04×10-5 mol·L-1) 。
解：
BaSO4(s)
平衡浓度/(mol·L-1)
Ba2+ + SO4 2x x+0.10
Ksp(BaSO4)= x (x +0.10)≈ 0.10 x =1.08×10-10 s200=7-51-27.1×10-9mol·L-1 < s
A+ + B-
c(A+ )·c(B-) K2 = c(AB )·c
(2)
(1)+(2) AB(s) A+ + B-
K1 ·K2 = c(A+)·c(B-)/(c )2 =Ksp(AB)
即
AB(s) A+ + B-
Ksp(AB) = c(A+)·c(B-)/(c )2
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溶解度与溶度积的相互换算 例
c(NH4Cl)>(8.2×10-2-1.1×10-5)mol·L-1≈0.082mol·L-1