北师大版无机化学课件沉淀平衡

Ksp(AgCl)= [Ag+][Cl-] = (y)(y)=y2
y＝ 1.771010＝ 1.33105 mol L1
12 1 . 12 10 x=3 ＝ 1.04104 mol L1 4
x>y 所以结论不正确
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无 机 化
10-1-4 溶度积Ksp的计算 （1）由溶解度求得 AnBm(s) = nAm+(aq)+mBn-(aq) Ksp= (nS)n(mS )m （2）由热力学数据求得
沉淀溶解平衡时: Ksp= [Am+]n[Bn-]m 非平衡态时：离子积J= {c(Am+)}n{c(Bn-)}m 任意时刻离子浓度的系数次方的乘积
学
J < Ksp 不饱和溶液, 无沉 淀析出。 若原来有沉淀存 在，则沉淀溶 解，直至饱和 为止。 J = Ksp 饱和溶液， 处于平衡。 J > Ksp
•1: 2或2: 1型： Ksp＝(2S)2×S＝4S3 •1: 3或3: 1型： Ksp＝(3S)3 ×S＝27S4 •2: 3或3: 2型：Ksp＝(3S)3 ×(2S)2＝108S5
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无 机 化
例1：已知BaSO4 在25 oC水中的溶解度为2.42×10-4 g ， 求Ksp=? 解：∵ BaSO4 饱和溶液很稀
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无 机 化
AgCl在0.01mol· L-1 HCl中的溶解度S＝？
AgCl (s) 加入HCl后达平衡 S Ag+ (aq) + Cl- (aq) S+0.01 ≈ 0.01 Ksp = [Ag+][Cl-] =S×(S+0.01)= 1.6 × 10-10
解： c(OH-) = Kb c(NH3)/c( NH4Cl) =1.77×10-6 mol· L-1
学
J＝c(Mg2+ ) c(OH- )2=0.05× (1.77×10-6)2 = 1.56×10-13 < Ksp
不生成Mg(OH)2沉淀。 问
若不生成Mg(OH)2沉淀，需加NH4Cl多少克？
8
-8 mol· -1 S = 1.77 × 10 L * -5 S ＝1.33× 10 mol· L
1
学
AgCl溶解度比纯水中减少！
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无 机 化
例2：298K时硫酸钡的溶解度为1.04×10-5mol· L-1，问 在0.010mol· L-1的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？ ①先求Ksp
学
AnBm(s) = nAm+(aq)+mBn-(aq)
△rGo = -RTln Ksp lnKsp = - △rGo /RT nE o lgK = sp 0 0592
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（3）电化学方法求解
△rGo = -RTlnKs
△rGo ＝－nFEo
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无 机 化
10-1-5 同离子效应和盐效应
K b c＝ 1.77 10 5 0.05
=9.41×10- 4 mol· L-1
J＝ c(Mg2+ ) c(OH- )2 =0.05× (9.41×10- 4)2 =4.4×10-8
J> Ksp 生成Mg(OH)2沉淀。
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引深
若在MgCl2溶液与NH3水等体积混合前，先 加入一定量NH4Cl，使其在混合液中浓度为0.5 mol· L-1 ，是否还有沉淀？
学
稀硫酸, 哪种更合适？
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无 机 化
2. 盐效应
在难溶电解质饱和溶液中，加入不含共同离子的易溶强电 解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。
1.8 S/S0 AgCl 1.4 BaSO4
学
1.0 0.001
0.005 c(KNO3)/mol· L-1
0.01
20 S0: 纯水中的溶解度； S：在KNO3溶液中的溶解度。
解题思路
有无Mg(OH)2沉淀生成的判断标准：J与Ksp 的关系。 Mg(OH)2 Mg2+(aq)+ 2OH- (aq) J= c(Mg2+ ) c(OH- )2
学
从已知条件中可以获得c(Mg2+)，c(OH-)由NH3水提供，可间接获得。
MgCl2溶液与NH3水等体积混合，两者浓度均减半。 c(Mg2+)＝c (NH3)= 0.100/2=0.05 mol· L-1 c(NH3)/Kb>500 c(OH-)=
解：
L ) 平衡浓度/(mol
1
2x
x
学
1.1× 10 = 4 x3 , x = 6.5×105 Mr(Ag 2CrO4 ) = 331.7 S = 6.5×10 ×331.7 g L = 2.2×10 g L
5 1 2 1 12
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设Ag2CrO4的溶解度为x mol· L-1 ，AgCl的溶解度为y mol· L-1 。 Ag2CrO4 2Ag+(aq)+ CrO42- (aq) 2x x
AgCl(s)
学
Ag+(aq) + Cl-(aq) y y
Ksp(Ag2CrO4)= [Ag+]2[CrO42- ] = (2x)2(x)=4x3
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无 机 化
（2）同离子效应的实际应用
a. 加入过量沉淀剂可使被沉淀离子沉淀完全。 沉淀完全的标准：离子浓度降低至10-5~10-6 mol· L-1
一般过量20~50%，过大会引起副反应，反而使S加大。
酸效应：BaSO4 + H2SO4 = Ba(HSO4)2 配位效应：AgCl + Cl- = AgCl2例如，在用Cl－沉淀Ag+、Pb2+和Hg22+等时，一般选择3 mol· L-1HCl，而不选用浓盐酸。 b.定量分离沉淀时，选择洗涤剂以使损耗降低。 思考:重量分析时，洗涤BaSO4沉淀是用去离水还是用
溶度积常数，简称溶度积。
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无 机 化
一般沉淀反应：AnBm(s)
nAm+(aq)+mBn-(aq)
Ksp= [Am+]n[Bn-]m
Ca5(PO4)3F 5Ca2+(aq)+ 3PO43- (aq) + F- (aq) Ksp= [Ca2+]5[PO43- ]3[F- ]
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10-1-3 溶度积与溶解度的关系
二者都表示物质的溶解能力。既有联系也有区别。
1. Ksp 与S可相互换算 溶解度S指在一定温度下饱和溶液的浓 度。在有关溶度积的计算中，离子浓度必须是 物质的量浓度，其单位为mol· L－1，而通常的 溶解度的单位往往是g /100g水。因此，计算时 有时要先将难溶电解质的溶解度 S 的单位换算 为mol· L－1。
1.同离子效应 （1）含义： 在难溶电解质的溶液中加入含有相同
离子的强电解质，使难溶电解质的溶解度S减小的作用。 例1： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) S* S*
学
Ksp(AgCl)= [Ag+][Cl-]
= (S*)(S*)= S*2
S*＝ 1.771010＝ 1.33105 mol L1
过饱和溶液，沉 淀析出，直至 饱和为止。
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无 机 化
例题1： 等体积的0.2 mol· L-1的Pb(NO3)2和0.2 mol· L-1 KI水溶液混合是否会产生PbI2沉淀？
Ksp = 1.4 × 10-8
解：PbI2 (s) Pb2+ (aq) + 2 I- (aq)
BaSO4

Ba2+
+
SO421.04×10-5
1.04×10-5 ②求s BaSO4 初 平衡 Ba2+ 0 +
学
Ksp=[Ba2+][SO42-]=1.04×10-5×1.04×10-5 =1.08×10-10
SO420.01 s+0.01≈0.01
s
Ksp=[Ba2+][SO42-] =s×0.01 s=Ksp/0.01 =1.08×10-10/0.01 =1.08×10-8mol· L-1 s<<0.01, s+0.01≈0.01的近似是合理的。
学
溶度积常数的意义：一定温度下，难溶强电解质饱和
溶液中离子浓度的系数次方之积为一常数。 Ksp越大则 难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。
Ksp只与温度有关。温度一定，值一定，不论含不含
其它离子。溶度积为一常数，在数据表中可查得。
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无 机 化
10-1-2 溶度积原理
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第10 章
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沉 淀 平 衡
Inorganic Chemistry 2015年7月20日星期一
1 1
无 机 化
主要内容
10-1 10-2 溶度积原理 沉淀与溶解
学
2
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10-1
溶度积原理
10-1-1 溶度积常数
学
∴ 100 g水看作100 ml 溶液。
s=2.42 ×10-4 /233.4/0.1=1.04 ×10-5mol· L-1 Ksp= s 2 =1.08 ×10-10
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无 机 化
例2：25oC，已知 Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12，求 同温下S(Ag2CrO4)/g· L-1。
2. 区别
①同种类型的难溶电解质：在一定温度下，Ksp越
大则 溶解度越大。
不同类型：则不能用Ksp的大小来比较溶解度
学
的大小，必须经过换算才能得出结论。
②溶解度与溶液中存在的离子有关， Ksp却不变。
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example
无 机 化
25 oC下，已知Ag2CrO4和AgCl的Ksp分别为1.12×10-12和 1.77×10-10，则纯水中Ag2CrO4的溶解度小于AgCl，结论是 否正确？
学
J = c(Pb2+)c(I-)2
= 0.1 × (0.1)2
= 1 × 10-3 J >> Ksp 会产生PbI2沉淀
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无 机 化
0.100 mol· L-1 的MgCl2溶液和等体积同浓度的NH3水混合， 会不会生成Mg(OH)2沉淀？已知 Ksp [Mg(OH)2] ＝5.61×10-12, Kb (NH3) ＝1.77×10-5。
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学
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n :m型：AnBm(s) nAm+(aq)+mBn-(aq)
s
ns
ms
Ksp= [nS]n[mS]m = nnmmSn+m
学
•1: 1型：
Ksp＝S×S＝S2
如CaCO3 如Mg(OH)2 , Ag2CrO4 如 Fe(OH)3 ，Ag3PO4 如Bi2S3， Ca3(PO4)2
淀的方向转化。
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无 机 化
10-2-2 沉淀的溶解 必须减小该难溶盐饱和溶液中某一离子的浓度， 以使 J<Ksp。减小离子浓度的办法有： （1）生成弱电解质
Mg(OH)2(s) HCl Mg + 2OH++ 2 Cl + 2 Hale Waihona Puke Baidu 2 H2O
2+
学
由于加入H+使OH-和H+结合成弱电解质水，溶液中的 OH-离子的浓度降低使平衡向着溶解方向移动。从而使 沉淀溶解。 + 2+
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无 机 化
定性解释：强电解质中的正负离子分别对Cl- 和Ag+
有牵制作用，使它们不易结合生成AgCl。 AgCl Ag+ + ClKNO3 =K+ + NO3-
学
注意：
（1）外加强电解质浓度和离子电荷越大, 盐效应 越显著。 （2）同离子效应也伴有盐效应，但通常忽略。 若加入过多，溶解度反而增大。
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无 机 化
例如：
0.04
学
盐效应
占主导
同离子效应 占主导
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Inorganic Chemistry
无 10-2 沉淀与溶解 机 化
10-2-1 沉淀的生成 沉淀生成的必要条件：
学
在难溶电解质溶液中 J > Ksp。
即欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大
于溶度积，即增大离子浓度可使反应向着生成沉
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 建立了一种动态平衡。 AgCl(s)
溶解 沉淀
学
Ag+(aq) + Cl-(aq)
K = [Ag+][Cl-] K---Ksp (solubility product), 难溶电解质溶解－沉淀平衡 的平衡常数，它反应了物质的溶解能力。