第六章难溶电解质的沉淀-溶解平衡

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沉淀溶解平衡

沉淀溶解平衡

S = Ksp1/2
2. AB2型或A2B (例PbI2、 Ag2CrO4等) AB2
S= (Ksp)1/3 4
A+ + 2B-
3. AB3型和A3B型(例Fe(OH)3) AB3
A+ + 3B-
Ksp = 27S4
4. AaBb型 AaBb
S=
(Ksp)1/4 27
aAa+ + bBbS= (Ksp)1/(a+b) aabb
在饱和溶液中,每生成1 mol CrO4-,同时生成2 mol Ag+, 即, [Ag+] = 2S = 2 × 6.54 × 10-5 = 1.31 × 10 –
4
[CrO4-] = S = 6.54 × 10-5
Ksp, Ag2CrO4 = [Ag+ ][CrO4-] = (2S)2 •S = 4S3
第六章 沉淀-溶解平衡
§6-1 溶度积原理
§6-2 难溶电解质的沉淀和溶解
§6-3 沉淀反应的某些应用
§ 6-1 溶度积原理
一、溶度积 二、溶度积与溶解度的关系 三、溶度积规则
一、溶度积
溶解
AgCl(s)
沉淀
Ag+ + Cl-
平衡时,
[Ag+][Cl-] K= [AgCl]

Ksp, AgCl = [AgCl]·K=[Ag+][Cl-] Ksp称为溶度积常数(solubility
2. 盐效应
沉淀平衡中的盐效应(属物理静电作 用)在难溶电解质的饱和溶液中加入某种 不含相同离子的易溶电解质,使难溶电解 质的溶解度比同温时纯水中的溶解度增大 的现象叫做盐效应。

第六章 沉淀—溶解平衡

第六章 沉淀—溶解平衡

第六章 沉淀—溶解平衡∙教学基本要求∙⑴熟悉难溶电解质的沉淀溶解平衡,掌握标准溶度积常数及其与溶解度间的关系和有 关计算。

⑵掌握溶度积规则,能用溶度积规则判断沉淀的生成和溶解。

熟悉 PH 对难溶金属氢氧 化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的影响及有关计算。

熟悉沉淀的配位溶解及其简单计算。

⑶了解分步沉淀和两种沉淀间的转化及有关计算。

∙重点概要∙1.溶度积常数⑴沉淀­溶解平衡与溶度积在一定条件下,难溶电解质与其饱和溶液中的相应阴、阳离子之间达到沉淀­溶解平衡:A nB m (s) ƒnA m+ (aq) +mB n­(aq)沉淀­溶解平衡属于多相离子平衡,其标准平衡常数的表达式为:( ) ( ) ( ) mm n sp n m K A B c A c c B c +- éùéù = ëûëû(6­1)sp K 称为溶度积常数,简称为溶度积。

⑵溶度积与溶解度的关系溶度积和溶解度都可以表示难溶电解质的溶解性,它们之间可以相互换算。

对于同类型的电解质, sp K 小者,其溶解度(以 mol ∙L -1 为单位)也小。

对于不同类型的难溶电解质,不能直接用 sp K 的大小来比较其溶解度的大小,必须通 过计算比较。

⑶溶度积规则对于难溶电解质 A n B m ,通过比较任意状态时的反应商J 与溶度积 sp K 的大小,可以判 断沉淀的生成和溶解,即溶度积规则。

J > sp K ,沉淀从溶液中析出。

J = sp K ,溶液为饱和溶液,系统中有固相(沉淀)存在,溶液与固相相处于平衡状态。

J < sp K ,溶液为不饱和溶液,无沉淀析出;若原来有沉淀,则沉淀溶解。

⑷同离子效应和盐效应在难溶电解质溶液中加入含有系统相同离子的易溶强电解质,可使难溶电解质的溶解 度降低,这种现象称为同离子效应。

第6章第2节沉淀溶解平衡

第6章第2节沉淀溶解平衡

6.7×10-5
1.1×10-3
结论: 同类型沉淀, K sp,溶解度s。 溶解度大小说明了沉淀反应残余离子的浓度大小。
5
不同类型沉淀不能通过比较K sp大小来判断溶解度大小。
3. 沉淀-溶解平衡的移动-溶度积规则 将0.1mol FeCl3溶于1L水后能否产生Fe(OH)3沉淀?
Fe(OH)3 (s) Fe 3OH
② 发生氧化还原反应 Ksp,CuS = 8.510-45
3CuS + 2NO3- + 8H+ 3Cu2+ + 3S(s) + 2NO(g) + 4H2O
O
③ 生成配合物离子 O O K AgCl(s) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl- O O AgBr(s) + 2S2O32- [Ag(S2O3)2]3- + Br- O 18冠 6醚 AgI(s) + 2CN- [Ag(CN)2]- + I- 11 + KMnO4(s) + 18冠6醚 [K(18冠6醚)] + MnO4-
特例:硫化物溶度积常数KSP的表达式
例6-17:写出CuS的溶度积常数表达式 由例6-11(p98)可知,S2-在水溶液中发生强烈水解
S2-(aq) + H2O(l) HS-(aq) + OH-(aq) Kh = 1105
S2-在水溶液中几乎全部水解成HS-和OH-,所以:
CuS(s) + H2O(l) Cu2+(aq) + HS-(aq) + OH-(aq)
c(Ca 2 ) c(CO32 ) c c
= 0.01 Ksp, 有沉淀。

第六章 沉淀—溶解平衡

第六章 沉淀—溶解平衡

A n Bm (s)

+ mBn- (aq) nA (aq)
m+ n n- m
m+
K sp ( An Bm ) = c( A ) c(B )
常见难溶物的Kθsp值可查附录获得
6.1.3 溶解度和溶度积的关系
溶度积和溶解度的相互换算 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· -1,而溶解 L 度的单位往往是g /100g水。因此,计算时需 先将难溶电解质的溶解度 s 的单位换算为 mol· -1。 L 已知下列沉淀-溶解平衡:
K sp
∴ pH=14-lg7.07×10-8=6.85 应将pH值控制在 2.82 ~ 6.85 之间
例题: 在0.20L的 0.50mol· -1 MgCl2溶液中 L
加入等体积的 0.10mol· -1的氨水溶液,问有 L
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

J = Ksp < Ksp
处于平衡状态,饱和溶液;
☆J
平衡向右移动,无沉淀析出; 若原来有沉淀存在,则沉淀溶解。
例题:25℃时,晴纶纤维生产的某种溶液中, L c(SO ) 为 6. 0×10-4 mol· -1 。若在 40.0L该 溶液中,加入 0.010mol· -1 BaCl2溶液 L 10.0L ,问是否能生成BaSO4 沉淀?如果有
2. 金属硫化物
化学 式 Na2S ZnS MnS FeS SnS 颜 在水中 色 白 色 白 色 易溶 不溶 不溶 不溶 不溶 在酸中 易溶于稀酸中 易溶于稀酸中 易溶于稀酸中 易溶于稀酸中 稀酸中不溶,溶于浓盐酸 溶度积 1.2× -23 10 1.4× -15 10 3.7× -19 10 1.2× -25 10

六章难溶强电解质的沉淀-溶解平衡讲解学习

六章难溶强电解质的沉淀-溶解平衡讲解学习
例题
(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。
对于沉淀-溶解反应:
M v A v (s) v M z(a q ) v A z(a q )
其反应商为:
J [c (M z)/c]v [c (A z)/c]v
沉淀-溶解反应的摩尔吉布斯自由能变为:
rG m R TlnK spR TlnJ
由上式可以得出如下结论:
(1)当K sp J 时,rGm 0 ,沉淀-溶解反应 正向进行。
实现分步沉淀的最简单方法是控制沉淀剂的浓 度。
例题
实现分步沉淀的另一种方法是控制溶液 pH, 这种方法只适用于难溶强电解质的阴离子是弱酸 根或 OH- 两种情况。
例题
二、沉淀的转化
把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程,称为沉 淀的转化。沉淀转化反应的进行程度,可以利用反 应的标准平衡常数来衡量。
沉淀转化反应的标准平衡常数越大,沉淀转化 反应就越容易进行。若沉淀转化反应的标准平衡常 数太小,沉淀转化反应将是非常困难,甚至是不可 能的。
例题
(2)当 K sp J 时,rGm 0 ,沉淀-溶解反应 处于平衡状态,此时的溶液为饱和溶液。
(3)当 K sp J 时,rGm 0 ,沉淀-溶解反 应逆向进行,有沉淀析出。
这就是沉淀 - 溶解平衡的反应商判据,也称 溶度积规则。
二、沉淀的生成

无机化学第6章 难溶强电解质的沉淀-溶解平衡

无机化学第6章 难溶强电解质的沉淀-溶解平衡
✓ Ksp反映的方程式,难溶电解质在反应物的 位置,即方程式的左边
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6章沉淀溶解平衡

第6章沉淀溶解平衡
BaSO (s) 4
2
溶解
沉淀
Ba
2
(aq)
SO
2 4
(aq )
K sp
θ
a
a
Ba
SO
2 4
c
θ
c
θ
[Ba
2
][SO
2
4
]
Ksp —标准溶度积常数,简称溶度积,简写为Ksp
AB 型 AgCl Ag (s)
( aq )
Cl
( aq ) 2
( aq )
NH3 H 2 O 初始 c 平衡 c 0.05 0.05 x
5
结果
x
2
NH 4 OH 0 x 0 x


0.05 x

K b ( NH3 ) 1.8 10
4
,
x 9.5 10
4
c(OH ) 9.5 10
2 2
mol L
1
Qc c (OH ) co (Mg ) (9.5 10 ) 0.25 2.3 10
初始 浓度 /(mol L
1 1
)
0 2S
0.010 0 .010 S
平衡 浓度 /(mol L )
Ksp = (2S)2(0.010+S)
S 很小 0 . 010 S 0 . 010
5
S 1 . 5 10
1
0 . 010 mol L K 2 CrO
纯水中
溶度积和溶解度的关系:
A mBn (s)
平衡浓度/mol L
1
mA (aq) nB
mS
S
mn

第六章 沉淀溶解与沉淀滴定法

第六章 沉淀溶解与沉淀滴定法

0.96 + 0.02 = 0.98 moldm-3
从上例可知:
金属硫化物的Ksp越小,所需酸的浓度越大。 但实际上浓酸的浓度有限,所以常用氧化还原 法和配位法溶解沉淀,如: 3HgS + 2HNO3 +12 HCl = 3H2[HgCl4] +3S↓+2NO↑+4H2O
AgCl (s) + 2 NH3 = [Ag(NH3)4] + Cl-
4 S23 = Ksp,Ag2CrO4=1.1 10-10
S2 = 3.02 10-4 (mol/L)
例3 同离子效应
把足量的AgCl放入1dm3 1.0 mol dm-3的盐酸
溶液中,溶解度是多少?
解:AgCl(s) 平衡时: Ag+(aq) + Cl-(aq) S S + 1 1
S×1=S= Ksp,AgCl= 1.8 10-10mol/L
×0.1/2.5×10-21=
3.69×10-2 ,
[H+] = 0.19 moldm-3
二、沉淀的溶解
当 Q<Ksp 时 , 沉淀发生溶解,使Q减小的方法 有: (1)生成弱电解质,如:弱酸、弱碱和水。 ( 2 ) 利用氧化还原方法降低某一离子的浓度。 (3 )利用配位反应方法降低某一离子的浓度。
[S2-] = Ksp(ZnS) / [Zn2+ ] = 2.5 10-22/ 0.1
= 2.5 10-21 moldm-3
H2S 2H+ + S2-
K = Ka1 Ka2 (H2S)= [H+ ]2 [S2-] / [H2S] = 1.3×10-7× 7.1×10-15 = 9.23×10-22 [H+] 2 = 9.23×10-22
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(三)生成配位个体使沉淀溶解 王水——V(浓硝酸):V(浓盐酸) = 1:3 HgS 溶于 王水 中 Hg2+(aq) + 4Cl-(aq) = [HgCl4]-(aq) 3S2-(aq) + 8HNO3(aq) = 6NO3-(aq) + 3S(s) + 2NO(g) + 4H2O(l)
四、同离子效应和盐效应
[ SO4 ] [Ca 2 ] K SP (CaSO4 ) K 2 [CO3 ] [Ca 2 ] K SP (CaCO3 )
当KSP(CaCO3)<<KSP(CaSO4)时,K很大,反 应正向进行;即由一种难溶物转化为另一种更难溶 的物质。
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H 2 S 2H 2O S 2H3O


K K a1 K a 2

[ S 2 ] [ H 3O ]2 [H 2S ]
(二)发生氧化还原反应使沉淀溶解 难溶硫化物的溶解 3CuS(s)+8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)+
3S(s)+2NO(g)+4H2O(l)
CaCO3 + H3O+ Ca2+ + H2CO3 +H2O
例:25℃时,欲使0.010molZnS溶于1.0L盐酸中, 求所需盐酸的最低浓度? 解:ZnS(s) + 2H+(aq) c0 0.01 x ceq 0 x-0.02 Zn2+(aq) + H2S(aq) 0 0 0.01 0.01
K SP ( ZnS) [Zn 2 ] [ H 2 S ] [ S 2 ] K 2 [ H ]2 [ S ] K a1 ( H 2 S ) K a 2 ( H 2 S )
第二节
AaBb(s)
沉淀的生成和溶解
aAn+(aq)+bBm-(aq)
一、溶度积规则
J=(cAn+)a(cBm-)b J:反应商(离子积),任意状态下各 离子浓度幂的乘积。 当J > KSP时,溶液过饱和,平衡逆向移动, 沉淀从溶液中析出; 当J = KSP时,溶液刚好饱和,沉淀与溶 解处于平衡状态; 当J < KSP时,溶液不饱和,平衡正向移 动,沉淀溶解。
(二)盐效应
盐效应:在难溶性强电解质溶液中加入 不含相同离子的易溶强电解质,使得难溶性 强电解质溶解度增大的效应。 同离子效应比盐效应的影响大。
第三节
分步沉淀和沉淀的转化
一、分步沉淀
当溶液中含有多种能沉淀的离子时,如 向溶液中加入沉淀剂时,不同的沉淀会先后 沉淀出来,这种现象称为分步沉淀。
分步沉淀的原理 1、生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀; 2、当第二种离子开始沉淀时,如溶液中第一种
Cl-
J < KSP(AgCl) 0.01 无AgCl沉淀生成
J > KSP(AgCl) AgCl沉淀生成
KSP(AgI)= 8.3×10-17 ; KSP(AgCl)=1.8×10-10
二、沉淀的转化
由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀 的转化。 CaSO4(s)+CO32-(aq)
2
CaCO3(s)+SO42-(aq)
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KSP = [An+]a[Bm-]b
KSP :标准溶度积常数(溶度积)。 溶度积原理:在一定温度下,难溶性强电 解质达到沉淀溶解平衡时,饱和溶液中各离子 浓度以其化学计量数为幂的乘积为一常数。 标准溶度积常数表征了难溶强电解质的溶 解能力;它与温度有关,而与电解质离子的浓 度无关。
二、标准溶度积常数与溶解度的关系
[ Ag ] [ I ] KSP

8.3 1017 [I ] 4.6 109 1.8 108
Ag+浓度增大
Ag+ I0.00 0.01 > 8.3×10-15 J > KSP(AgI) AgI沉淀生成 > 1.8×10-8 [Ag+]=4.6×10-9 I-沉淀完全
二、难溶强电解质沉淀的生成
当J > KSP时,将有沉淀生成。若想得到 沉淀,则应设法增大有关离子的浓度,使平 衡向生成沉淀的方向移动。 应用:
三、难溶强电解质沉淀的溶解
当J < KSP时,沉淀将会溶解,故应设法降 低有关离子的浓度,让平衡向沉淀溶解的方向移 动。 (一)生成弱电解质使沉淀溶解 弱电解质:水,弱酸,弱碱,难解离的其 他物质。 酸溶反应 CaCO3 Ca2+ + CO32+ 平衡移动方向 H3O+ = H2CO3 +H2O
(一)同离子效应 CaF2(s) Ca2+(aq) +2 F-(aq) 平衡移动方向 NaF(aq) Na+(aq) + F-(aq)
在难溶性强电解质溶液中,加入与其具 有相同离子的易溶强电解质将使难溶性强电 解质的溶解度降低的效应。
例:计算CaF2 在 0.010 mol· -1NaF溶液中的溶 L 解度。
沉淀溶解平衡
AB →A+ + BS S AB2 AB2→A2+ + 2BS 2S A2B A2B→2A+ + B22S S AB3 AB3→A3+ + 3BS 3S A3B A3B→3A+ + B33S S AB
KSP
KSP与S
KSP=[A+][B-] KSP =S2 =S×S KSP=[A2+][B-]2 =S×(2S)2 KSP =4S3 KSP=[A+]2[B2-] = (2S)2×S KSP=[A3+][B-]3 =S×(3S)3 KSP =27S4 KSP=[A+]3[B3-] = (3S)3×S
第六章 难溶强电解质的沉淀 溶解平衡
第一节 常数 难溶强电解质的标准溶度积
难溶物质:溶解度小于0.1g/L的物质
微溶物质:溶解度在0.1~1g/L的物质
可溶物质:溶解度大于1g/L的物质 难溶强电解质:溶解部分是完全电离的。
当溶解和沉淀的速率相等时,达到沉淀 溶解平衡,此时的溶液为饱和溶液。
标准溶度积常数 AaBb(s) aAn+(aq) + bBm-(aq)
0.01 0.01 3 K 2.5 10 2 ( X 0.02)

x = 0.22mol/L
H 2 S H 2O HS H3O
+


K a1

[ HS ] [ H 3 O ] [H 2S ]
HS H2O S H3O
2

2

Ka2

[ S 2 ] [ H 3 O ] [ HS ]
溶度积和溶解度都表示难溶电解质在水 中的溶解能力,二者可以相互换算。 难溶物类型 KSP与S的关系 AB KSP=S2 A2B(AB2) KSP=4S3 A3B(AB3) KSP=27S4 注意:单位的换算! 对于同类型的化合物,溶度积与溶解度 的关系是一致的,即KSP越小,溶解度也越小; 但对于不同类型的化合物,这种关系是不成 立的。
KSP 8.3 1017 c1 ( Ag ) 8.3 1015 c( I ) 0.01


KSP 1.8 1010 AgCl沉淀生成, c ( Ag ) 1.8 108 2 c(Cl ) 0.01
故AgI↓先生成;当c(Ag+)=1.8×10-8时, AgCl ↓生成 当AgCl沉淀生成时, AgI沉淀溶解平衡仍存在,故有:
解: CaF2(s)
c0 ceq

Ca2+ (aq) + 2F- (aq)
0 s 0.01 0.01 + 2s
KSP [Ca 2 ][F ]2 s (0.01 2s)2
0.01 ± 2s ≈ 0.01 s = 1.5×10-6mol· -1 L
无同离子效应时: CaF2在纯水中的溶解度为3.3×10-4mol· -1 L

离子的剩余浓度不超过()1.010-5 mol· -1 L
时,就可认为该离子沉淀完全了,则两种离子 能通过分步沉淀的方法达到分离的目的。
实现分步沉淀的方法:控制沉淀剂的浓度; 控制溶液的pH值。
例:在I-和Cl-的浓度均为0.01mol/L的混合溶液中滴 加AgNO3溶液时,哪种离子先沉淀?当第二种离子 刚开始沉淀时,溶液中第一种离子的浓度为多少? 解:当J > KSP时,有沉淀生成 AgI沉淀生成,
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