《无机化学》第六章沉淀溶解平衡
无机化学第六章
s[Mg(OH) 2 ] =
3
K sp [Mg(OH) 2 ] 2 ×1
2 −12
c
5.1×10 = mol ⋅ L−1 4 = 1.1×10−4 mol ⋅ L−1
对于同类型的难溶强电解质,标准溶度积常 数越大,溶解度也就越大。但对于不同类型的难 溶强电解质,不能直接用标准溶度积常数来比较 溶解度的大小,必须通过计算进行比较。
= (v+ s / c )v+ ⋅ (v− s / c )v− = (v+ )v+ ⋅ (v− )v− ⋅ ( s / c )v+ + v−
v+ + v−
s = c
Ksp (v+ )v+ ⋅ (v− )v−
例题
例 6-1 已知 25 ℃ 时 BaSO4 的溶解度为 1.05× 10-5 mol·L-1 ,试求该温度下 BaSO4 的标准溶度积常 数。 解:BaSO4 为 1-1 型难溶强电解质,其标准溶度 积常数为:
(二) 发生氧化还原反应使沉淀溶解
在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入 某种氧化剂或还原剂,与难溶电解质的阳离子或 阴离子发生氧化还原反应,使 J < Ksp ,导致难溶 强电解质的沉淀溶解。
(三) 生成配位个体使沉淀溶解
在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入 某种电解质,与难溶强电解质的阳离子或阴离子 生成配离子,使 J < Ksp ,导致难溶电解质沉淀溶 解。
⋅
1.6 ×10−24 = = = 2.5 ×10−3 K a1 (H 2S) ⋅ K a2 (H 2S) 8.9 ×10−8 × 7.1×10−15
由反应式可知,当 0.010 mol ZnS 溶解在 1.0 L 盐酸 中, Zn2+ 和 H2S 的平衡浓度均为 0.010 mol·L-1。溶 液中 H+ 相对浓度为:
第六章沉淀溶解平衡无机化学
(1) 相同类型 Ksp 大的 S 也大
AgCl AgBr AgI
(2) 不同类型要计算
Ksp 减小
S 减小
§6.2 沉淀的生成与溶解
6.2.1 溶度积规则 6.2.2 同离子效应和盐效应 6.2.3 pH 值对溶解度的影响
——沉淀的酸溶解 6.2.4 配合物的生产对溶解度的影响
——沉淀的配位溶解
S 3 Ksp 4
3 1.11012 4
6.5105 mol L1
思考题:求Ca
3
(PO4
)
2的S与K
间的关系
sp
S 5 Ksp 108
分子式 AgCl AgBr AgI
结论:
溶度积 1.8 ? 1010 5.0 ? 1013 8.3 ? 10 17 1.1? 1012
溶解度/ mol ?L1 1.3? 105 7.1? 107 9.1? 1010
6.2.1 溶度积规则 AnBm (s) nAm (aq) mB n (aq)
J c n (A m ) c m (B n )
(1) 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;
(2) J = Ksp 饱和溶液,处于平衡; (3) J > Ksp 过饱和溶液,沉淀析出。
难溶物在纯水中的溶解度:S ( mol·L-1 )
AnBm (s) nAm (aq) mB n (aq)
平衡 ci / mol L1
nS
mS
Ksp (nS)n (mS)m
AB型 S Ksp
A
2B或AB
型
2
Ksp
22 S3
S 3 Ksp 4
例:Ksp (Ag2CrO4 ) 1.11012
无机化学(人卫版)沉淀溶解平衡
(5)混合溶液离子沉淀分离的判断
例6、试通过计算分析,某温度下能否通过加碱的方法将浓度 为0.10mol/L的Fe3+和Mg2+完全分离。
Ksp(Mg(OH)2)=1.2×10-11( mol/L)2
Ksp( Fe(OH)3)=4.0×10-38( mol/L)3
注意:离子完全沉淀的浓度为1×10-5mol/L
(3)沉淀的判断
例4、已知某温度下,Ksp(CaF2)=1.46×10-10( mol/L)3, Ka(HF)=3.6×10-4mol/L,现向1L0.2mol/LHF溶液中加入
1L0.2mol/LCaCl2溶液,问是否有沉淀产生。
注意:当有弱电解质存在时,两溶液混合电离平衡会 发生移动,离子浓度计算时应按稀释后溶液浓度。
固的氟磷酸钙[Ca5Ca2+(aq)F]覆盖在牙齿表 (PO4)3 +3PO43- (aq) +OH-(aq) Ca5(PO4)3OH (s) 5 面,抵抗H+的侵袭 Ksp=6.8×10-37mol9•L-9 ,从而防止龋齿。
小 结
沉淀溶解平衡
溶度积
沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的溶解与生成
2.沉淀的转化
←
↓
↑
←
↑
↓
课堂达标
将足量AgCl分别放入:①5mL水, ②10mL0.2mol/LMgCl2溶液,③ 20mL0.5mol/LNaCl溶液,④ 40mL0.1mol/L盐酸中溶解至饱和,各 溶液中Ag+的浓度分别为a、b、c、d, 它们由大到小的排列顺序是
a﹥d﹥ b﹥c
课堂达标 对于沉淀溶解平衡: ZnS(S) Zn2+(aq) + S2-(aq) 若改变条件,对其有何影响 Q=c(Zn2+) · 2-) Ksp= [Zn2+][S2-] c(S 改变条件 升高温度 加少量ZnCl2(s) 加少量Na2S(s) 平衡移动方向
无机化学第6章 难溶强电解质的沉淀-溶解平衡
常见难溶强电解质的溶度积
二、标准溶度积常数与溶解度 的关系
一定温度下,溶度积和溶解度都可表示难 溶电解质在水中的溶解能力。
若溶解度s 的单位用mol.L-1,称为摩尔溶 解度。
注意:推导若溶度积和溶解度关系时, 溶解度采用摩尔溶解度。
2. 溶度积与溶解度
二、标准溶度积常数与溶解度的关系
难溶强电解质Mv Av饱和溶液中存在沉淀-溶解平衡:
MvAv (s) vMz (aq) vAz (aq)
1-2型
如:Ag2CrO4 (s) 2Ag+ (aq) + CrO42- (aq)
2s
s
Ksp ={ceq (Ag+ )}2 {ceq (CrO42- )}= (2 s)2 (s)
Question
我们常说的沉淀,是不是一点都不溶?
例:
实验:取上层清液适量
滴加少量KI溶液
黄色沉淀(AgI)
AgCl
是否含有 s(AgCl)=1.34×10-5 mol·L-1
Ag+、Cl-
=1.92×10-4克/100mL
Question
我们常说的沉淀,是不是一点都不溶?
例:
AgCl(s) 溶解 AgCl(aq) 沉淀
AgCl(aq)
解离 Ag+ (aq)+ Cl-(aq) 分子化
AgCl
是否含有
AgCl(s)
溶解 Ag+ (aq)+ Cl-(aq) 沉淀
Ag+、Cl-
沉淀-溶解平衡
图 6-1 难溶强电解质的溶解和沉淀过程
沉淀溶解平衡
难溶强电解质Mv+Av-饱和溶液中存在如下动态平衡:
第六章-沉淀溶解平衡与沉淀滴定法
5 x Ksp,AgCl 1.8 1010 1.3 10( mol L1)
2 2 3 K sp, Ag 2CO 3 c Ag y 4 y c 2 (2 y ) CO
3
y3
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Ksp,Ag2CO3 4
12 8.1 10 4 1 3 1.3 10 (mol L ) 4
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内容提要
沉淀溶解平衡是无机化学中的四大平衡之 一,属于多相离子平衡。本章将讨论沉淀溶 解平衡的规律,以溶度积规则为依据,分析 沉淀的生成、溶解、转化及分步沉淀等问题, 并对沉淀滴定法作一般介绍,扼要介绍重量 分析法。
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学习要求
1、掌握溶度积原理、溶度积规则及有关沉淀 溶解平衡的计算; 2、了解莫尔法、佛尔哈德法以及吸附指示剂 法的基本原理和特点,熟悉沉淀滴定法的应 用和计算; 3、初步了解重量分析法的基本原理及重量分 析法的应用。
第六章 沉淀溶解平衡与沉淀滴定法
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1
§6-1 沉淀溶解平衡
一、溶度积 三、溶度积规则 二、溶度积与溶解度的相互换算 四、影响溶解度的因素
§6-2 溶度积规则的应用
一、沉淀的生成 三、沉淀的转化 二、沉淀的溶解
§6-3 沉淀滴定法
一、概述 三、银量法的应用 二、银量法终点的确定
§6-4 重量分析法简介
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2、发生氧化还原反应 3CuS(s) + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O 3、生成配合物 AgCl(s) + 2NH3 ⇌ [Ag(NH3)2]+ + Cl-
第6章 沉淀-溶解平衡
Fe(OH)3
无机化学
2.79×10-39
1.15
2.81
金属硫化物的溶解
♦ 难溶金属硫化物(MS)的多相离子平衡为:
MS(s)+H2O(l)=M2+(aq)+OH-(aq)+HS-(aq) 其平衡常数表示式为: KӨ = {c(M2+)}{c(OH-)}{c(HS-}
♦ 难溶金属硫化物在酸中的沉淀溶解平衡:
K
sp
108
无机化学
例 25oC,AgCl的溶解度为1.92×10-3 g· -1,求 L 同温度下AgCl的溶度积。
解:已知 Mr(AgCl) 143 .3 1.92 10 3 S mol L1 1.34 10 3 mol L1 143 .3 AgCl(s) Ag (aq) Cl (aq) 1 平衡浓度 /(mol L ) S S K sp (AgCl) {c(Ag )}{c(Cl )} S 2 1.80 10 10
♦ 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。
无机化学
同离子效应──醋酸/醋酸钠体系
无机化学
同离子效应 ──氨水/氯化铵体系
无机化学
同离子效应对沉淀反应的影响 同离子效应不仅会使弱电解质的解离度降低,而 且会使难溶电解质的溶解度降低。 BaSO4 (s) = Ba2+ (aq) + SO42- (aq) 加入BaCl2 或Na2SO4
♦ 可溶物质:溶解度大于1g/100g 的物质; 难溶物质:溶解度小于0.1g/100g 的物质; 微溶物质:溶解度介于可溶与难溶之间者。
无机化学
6.1.2 溶度积
无机化学 - 沉淀溶解平衡
Kspθ与S的定量关系
① AB型: AB
A++ B-
溶解度为 S mol·L–1 S S
K
SP
ceq ( A c
)
ceq ( B c
)
S2
c
2
② AB2 、A2B型:Mg(OH)2,Ag2SO4
AB2
A2++ 2B-
S 2S
K
SP
S
5.3×10-5 < 1.7×10-4
∴ 不同类型的难溶电解质,
Kspθ大,S不一定大, 通过计算比较S
14
练习
1.下列叙述正确的是( ) A.用水稀释含有AgCl固体的溶液时,AgCl的标准溶度积常数不变 B.标准溶度积常数大者,溶解度也大 C.由于AgCl水溶液导电性很弱,所以它是弱电解质 D.难溶电解质离子浓度的乘积就是该物质的标准溶度积常数
解: ① ∵ Kspθ=c1 [Ag+]c[I-]=8.3×10-17
Kspθ=c2 [Ag+]c[Cl-]=1.8×10-10 c1 [Ag+]=8.3×10-17/0.010= 8.3×10-15 (AgI先↓)
c2 [Ag+]=1.8×10-10/0.010= 1.8×10-8 (AgCl后↓)
B.3.510-5 mol / L
C.5.010-5 mol / L
D.1.7 10-3 mol / L
(D)
2.
室温下,La2
(C2O4
)3?在纯水中的溶解度为1.1106
?mol
/
L,? 其K
sp
()
A.7.3 1012
第六章_沉淀-溶解平衡
表示难溶电解质的溶解性 同类型难溶电解质 比较:溶度积越小, 溶解度(mol· -1) L 也越小
无机化学(Inorganic Chemistry)
不同类型难溶电 解质比较:通过 计算比较
西南科技大学
第六章
沉淀—溶解平衡
同类型难溶电解质指化学式中阴阳离 子数之比相同的化合物。 AB:BaSO4~AgCl~AgBr, A2B:Ag2CrO4~Ag2S, AB2:CaF2~MgF2, 判断 Ksp (AgCl) = 1.77×10 –10 大, S大; Ksp (AgBr) = 5.35×10 –13 小,S小。
•溶度积
无机化学(Inorganic Chemistry) 西南科技大学
第六章
沉淀—溶解平衡
Ksp(AnBm)= {ceq (Am+)}n {ceq (Bn-)}m
•离子积
J = {c(Am+) }n {c(Bn-) } m
ΔrGm(T) = -2.303RTlgK + 2.303RTlgJ
无机化学(Inorganic Chemistry) 西南科技大学
Ksp(Ag2CrO4)={c(Ag+)}2{c(CrO42 -)}=4S3 = 1.12×10 –12 小
–1
S
3
Ksp 4
6.510
–5
mol L
大
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无机化学(Inorganic Chemistry)
第六章
沉淀—溶解平衡
例:室温下氟化镁(MgF2)在水中溶解度 0.076g · -1, L 计算Ksp(MgF2)。已知Mr(MgF2)=62.3g · -1 。 mol
10
1.3 105 7.3 10
大学无机化学课件沉淀溶解平衡
C. 利用氧化还原反应
D. 3CuS+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+3S↓ +2NO+4H2O
4.2.4 酸度对沉淀反应的影响
难溶金属氢氧化物和硫化物的溶解度都 受溶液酸度的影响,通过控制一定的pH范围, 便可以达到使金属离子分离的目的。
4.2.1 沉淀的生成
条件: Qc > Ksp时,生成沉淀。
【例6-2】 0.010 mol•L-1 SrCl2溶液2ml和0.10 mol•L-1 K2SO4溶液3ml混合。(已知 KspSrSO4=3.81×10-7 ) 解:溶液混合后离子的浓度为:
C S2 r0.05 1 1 2 0 3 0 1 3 00.00m 4L o 0 1l
对于AaBb型的难溶电解质: 溶解
AaBb (s) 沉淀 aAn+(aq) + bBm-(aq)
Ksp =[An+]a[Bm-]b
上式表明,在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液 中离子浓度幂之乘积为常数。
一些难溶化合物的溶度积,参考P124-表6-3。
4.1.2 溶度积(Ksp)与溶解度(S)的关系
(1) 溶解度S
一定温度下,物质在100g水中能溶解的最大量。
溶解 AaBb (s) 沉淀
aAn+(aq) + bBm-(aq)
aS
bS
∴Ksp = [An+]a[Bm-]b = (aS)a(bS)b = aa . bb .Sa+b
【例1】 氯化银在298K时的溶解度为1.91 × 10-3 g·L-1, 求其溶度积。
【例5】计算欲使0.010 mol·L-1Fe 3+开始沉淀和沉淀完 全时的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp = 1.1×10-36。
无机化学第六章+沉淀-溶解平衡
1. 同离子效应
在难溶强电解质溶液中加入与其含有相同离
子的易溶强电解质,而使难溶强电解质的溶解度降
低的作用。
加入 I-
PbI2 (s) Pb2+ (aq) + 2 I- (aq)
平衡移动的方向
例:对已达到平衡的下列反应,分别给其加入HCl、
BaCl2 或 Na2CO3 溶液,结果怎样?
BaCO3 (s)
Ksp (AgCl) = 1.8×10-10 Ksp (AgI) = 8.3×10-17
解:
(a) 哪一种离子先沉淀?
c1( Ag )AgI
Ksp ( AgI ) c(I )
8.3 1017 1.0 103
8.31014 mol
L1
c2 ( Ag )AgCl
Ksp (AgCl) c(Cl )
AgCl AgBr
(2)不同类型要计算
AgI Ksp 减小
S 减小
二、沉淀的生成与溶解
1. 溶度积规则
比较 Q 和 Ksp的大小,可以用来 判读沉淀的 生成及沉淀溶解平衡的移动方向。
An Bm (s)
nAm (aq) mBn (aq)
Q [Am ]n [Bn ]m 离子积
① 若 Q > Ksp,过饱和溶液,沉淀析出 ②若 Q < Ksp ,不饱和溶液,无沉淀析出;若原来
3、 沉淀-溶解平衡和酸碱平衡 ① 难溶金属硫化物的沉淀-溶解平衡 --- 形成弱电解质 H2S
PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS
FeS Fe2+ + S2-
2 HCl 2 Cl_ + 2 H+
大连理工大学《无机化学》教材习题全部答案及详解第六章
其平衡常数为K譟sp①,M yers借用了R畅M畅Smith[4]的相关数据。
如果再写出下列两个离子平衡方程式:H++O H-H2O K譟=1/K譟w(2)H++H S-H2S K譟=1/K譟a1(H2S)(3)将反应式(1),(2),(3)相加得到ZnS(s)在酸中的溶解反应式:ZnS(s)+2H+Zn2++H2S K譟spa(ZnS)如果取p K譟a1(H2S)=7.02[4],则K譟spa(ZnS)=K譟spK譟w K譟a1(H2S)≈1021K譟sp(65)式(65)表明M S(s)型硫化物的K譟spa是K譟sp的1021倍。
从上述推导过程可以看出,K譟spa的确定和使用确实避开了K譟a2(H2S)。
M yers还指出,K譟spa(M S)>10-2时,M S(s)在酸中是可溶的,K譟spa在金属硫化物的分离中也是适用的。
主要参考文献 [1]Myers R J.The New Low Value for the Second Dissociation Constant for H2S.J Chem Educ,1986,63:687. [2]Yagil G.The Effect of Ionic Hydration on Equilibria and Rate in Concentrated Elec唱trolyte solutions.Ⅲ.The H-Scale in Concentrated Hydroxide Solution.J Phys Chem,1967,71:1034. [3]Meyer B.Second Dissociation Constant of Hydrogen Sulfide.Inorg Chem,1983,22:2345. [4]Smith R M.Critical Stability Constants Vol4.Inorg Complexes.New York:Plenum,1976.三、习题解析 1(63)畅放射化学技术在确定溶度积常数中是很有用的。
无机化学第6章沉淀溶解平衡
分子式 溶度积
AgCl
1.8 10-10
AgBr
5.0 10-13
AgI
8.3 10-17
Ag2CrO4 1.110-12
溶解度/ mol L-1 1.3 10-5
7.1 10 -7
9.1 10 -10
6.5 10-5
* 相同类型的难溶电解质,其 Ksp 大的 S 也大。
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。
co
(SO
24
)
=
6.0 10-4 50.0
40.0
=
4.8 10-4
mol
L-1
co (Ba 2+
)
=
0.010 10.0 50.0
=
2.0 10-3 mol L-1
J
=
{co
(SO
24
)}{co
(Ba
2+
)}
= 4.8 10-4 2.0 10-3
= 9.6 10-7
Ksp = 1.110-10
例题:25℃时,晴纶纤维生产的某种溶液中,
c (S O24 - ) 为 6. 0×10-4 mol·L-1 。若在 40.0L该
溶液中,加入 0.010mol·L-1 BaCl2溶液 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?最后溶液中
c(SO
24
)
是多少?
Ba
2+
(aq)
+
SO
24
(aq )
Ksp (BaSO4 ) = [c(Ba2+ )/c ][c(SO24- )/c ]
无机化学期末练习第六章 沉淀
第六章沉淀-溶解平衡填空题1、Ag2C2O4的溶度积常数表达式为,La(IO3)3的溶度积常数表达式为。
2、欲使沉淀溶解,需设法降低,使J K spΘ。
例如,使沉淀中的某离子生成或。
3、Mn(OH)2的K spΘ=2.1×10-13,在纯水中其溶解度为()mol·L-1;Mn(OH)2饱和溶液的pH为();将0.050mol Mn(OH)2(s)刚好溶解在0.50L NH4Cl溶液中,则平衡时c(NH4Cl)为()mol·L-1(K bΘ(NH3·H2O)=1.8×10-5)。
4、在AgCl,CaCO3,Fe(OH)3,MgF2这些难溶物质中,其溶解度不随pH变化而改变的是,能溶在氨水中的是。
5、在CaCO3(K spΘ=4.9×10-9),CaF2(K spΘ=1.5×10-10),Ca3(PO4)2(K spΘ=2.1×10-33)的饱和溶液中,Ca2+浓度由大到小的顺序是>>。
6、已知Sn(OH)2、A1(OH)3、Ce(OH)4的K spΘ分别为5.0×10-27,1.3×10-33,2.0×10-28,则它们的饱和溶液的pH由小到大的顺序是<<。
7、己知K spΘ(Ag2CrO4)=1.1×10-12,K spΘ(PbCrO4)=2.8×10-13,K spΘ(CaCrO4)=7.1×10-4。
向浓度均为0.10mol·L-1的Ag+,Pb2+,Ca2+的混合溶液中滴加K2CrO4稀溶液,则出现沉淀的次序为,,。
又已知K spΘ(PbI2)=8.4×10-9,若将PbCrO4沉淀转化为PbI2沉淀,转化反应的离子方程式为,其标准平衡常数KΘ=、。
8、同离子效应使难溶电解质的溶解度变小;盐效应使难溶电解质的溶解度增大。
第六章 沉淀溶解平衡
分步沉淀 (Fractional precipitation)
实验
1L溶液中 溶液中
1.0×10-3mol/L I× 1.0×10-3mol/L Cl×
逐 加 滴 入
− 1.0×10−3 mol ⋅ L 1 AgNO3
AgI(s) 先 出 析 AgCl(s) 后 出 析
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6.1 溶度积常数和溶解度
一、溶度积Ksp⊖ 溶度积
1、溶度积常数Ksp⊖ 、溶度积常数 AmBn(s) ⇋ mAn+(aq) +nBm-(aq)
Ksp ⊖ =
C(An+) eq C⊖
m
m n n+] m-] C(Bm-) = [A [B eq C⊖
n
Ksp
⊖
• 难溶物的溶度积常数(简称溶度积) 难溶物的溶度积常数(简称溶度积) • 温度的函数 • 反映难溶电解质的溶解能力 • 25℃时值可查 ℃
1. 外加共同离子对溶解度的影响
在难溶电解质饱和溶液中加入含有共同离子(即一种 在难溶电解质饱和溶液中加入含有共同离子 即一种 构晶离子)的强电解质时 的强电解质时, 构晶离子 的强电解质时 导致难溶电解质溶解度降低的现 象叫同离子效应 同离子效应(common ion effect)。 象叫同离子效应 。 同离子效应是吕·查德里原理的又一种体现形式 , 同离子效应是吕 查德里原理的又一种体现形式,重 查德里原理的又一种体现形式 量分析中利用这种效应, 量分析中利用这种效应 通过加大沉淀剂的用量使被测组 分沉淀更完全。 分沉淀更完全。
本章研究对象
沉淀-溶解平衡:含有难溶电解质的饱和溶液中, 沉淀-溶解平衡:含有难溶电解质的饱和溶液中,难溶电解 难溶电解质的饱和溶液中 质与由它离解产生的离子之间的平衡。 质与由它离解产生的离子之间的平衡。 BaSO4 (s) ⇋Ba2+ (aq) +SO42-(aq) 应用:化学清洗(溶解) 应用:化学清洗(溶解) 污水处理(沉淀) 污水处理(沉淀) 离子分离及鉴定(沉淀) 离子分离及鉴定(沉淀)