第9章 沉淀溶解平衡

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溶解 沉淀
Ba2+(aq) + SO42- (aq)
Ksp(BaSO4)= [c(Ba2+)/c ][c(SO42-)/c ]
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
可简写为 Ksp(BaSO4)= {c(Ba2+)} {c(SO42-)} Ksp:溶度积常数,简称溶度积。 一般沉淀反应
AnBm(源自文库)
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
(4)结论
PbI2在KI溶液中的溶解度小于在纯水
中溶解度是同离子效应所致。在实际应用
中,可加入适当过量沉淀剂,使沉淀反应
趋于完全。 沉淀完全的标志:溶液中被沉淀离子
的浓度不超过10-5mol· L-1。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
(5)应用 广泛用于分离提纯和分析鉴定。 从溶液中析出物的沉淀常含有杂质,要 得到纯净的沉淀,就必须洗涤。 为了减少洗涤过程中沉淀的损失,常用 与沉淀含有相同离子的溶液来洗涤,而 不用纯水。 能否认为,沉淀剂过量越多, 沉淀越完全呢?
——促使离子向沉淀生成的方向进行
(1)引出 AgCl(s) NaCl(s) Ag+(aq) + Cl–(aq)
H2O(l)
Na+(aq) + Cl-(aq)
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
(2)定义
在难溶电解质的饱和溶液中,
加入含具有相同离子的强电解质时, 平衡向左移动,难溶电解质的溶解 度降低的现象称之为同离子效应。
c(Ag+)=c(CrO42-)=2×10-5mol· L-1 Q={c(Ag+)}2{ c(CrO42-)} =(2×10-5)3=8×10-15
Q < Ksp(Ag2CrO4),无沉淀析出。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
9.1.3 同离子效应和盐效应 1. 同离子效应 (Common Ion Effect )
(主要是K+)也形成了“离子氛”;使Ag+ 、Cl-受
到较强的牵制作用,降低了它们的有效浓度。
故在单位时间内与沉淀表面碰撞次数减少, 沉淀过程变慢,溶解过程暂时超过了沉淀过程, 平衡向溶解的方向移动,建立新平衡时,难溶电 解质的溶解度就增大。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数

+

+

§9.1 溶度积常数
Ksp(AgCl)={c(Ag+)}{c(Cl-)}= S2 =1.77×10–10 大 小
S K sp 1.35 10 -5 mol L-1
Ag2CrO4(s)
平衡浓度/(mol.L-1)
2Ag+(aq)+ CrO42-(aq) 2S S
Ksp(Ag2CrO4)={c(Ag+)}2{c(CrO42 -)}=4S3 = 1.12×10 –12 小
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
(3)计算
例:计算298K, PbI2(s)
(1)在水中的溶解度 ; (2)在0.010mol· L-1KI溶液中的溶解度, 并比较溶解度的相对大小。 (Ksp(PbI2)=1.4×10-8)
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
解: 298K,PbI2 在水中的溶解度 PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I- (aq) 2S
Ksp(MgF2) = {c(Mg2+)}{c(F-)}2
= S(2S)2 = 4S3
0.076g S (MgF2 ) -1 62.3gmol L
= 1.21×10-3 mol.L-1 Ksp (MgF2)=4(1.21×10-3)3 =7.08×10-9
nAm+(aq)+mBn-(aq)
Ksp(AnBm)= {c(Am+)}n {c(Bn-)}m
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
3.溶度积常数的意义
在一定温度下难溶强电解质的饱和溶 液中,各离子浓度的幂的乘积是一个常数,
称为溶度积常数,简称溶度积(Ksp )
(Solubility Product Constant) 。
0.023
S(PbSO4)/(mol· L-1) 0.15 0.024 0.016 0.014 0.013 0.016
• 0 ~ 0.04mol· L-1,S 减小,同离子效应起主导作用; • 0.04mol· L-1 ,S最小, 同离子效应最大; • 大于0.04mol· L-1,S 增大,同离子效应不起主导 作用。
(2)在多相离子平衡中, 必须有未溶解的固
相存在,其浓度视为1。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
9.1.2 溶度积原理 (The Rule of Solubility Product)
AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq)
• 溶度积
Ksp(AnBm)= {ceq (Am+)}n {ceq (Bn-)}m
第9章 沉淀-溶解平衡
Precipitation-Dissolution Equilibrium
第九章 沉淀-溶解平衡
(Precipitation-Dissolution Equilibrium)
§9.1 溶度积常数
§9.2 沉淀生成的计算和应用 §9.3 沉淀的溶解与转化
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第9章 沉淀-溶解平衡

+

+ + +

- -
+
- -
+
+
+
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
(4)结论
难溶电解质溶液

易溶强电解质
(盐 酸 碱)
产生效应 加入不同名离子 加入同名离子
产生盐效应
适当过量时, 同离子效应起 主导作用
大量过量时, 盐效应起主导 作用
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
例:计算说明4×10-5mol· L-1的AgNO3和同浓度
的K2CrO4等体积混合时,有无Ag2CrO4沉淀析
出? Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12 解: Ag2CrO4(s) 起始浓度/(mol· L-1) 2Ag+ (aq) + CrO42-(aq) 2×10-5 2×10-5

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S 3
Ksp 4
6.510 –5 mol L–1
第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
例:室温下氟化镁(MgF2)在水中溶解度 0.076g · L-1, 计算Ksp(MgF2)。已知Mr(MgF2)=62.3g · mol-1 。 解: MgF2(s) (aq) 平衡浓度/(mol· L-1) Mg2+ (aq) + 2FS 2S
• 离子积
Q= {c(Am+) }n {c(Bn-) } m
ΔrGm(T) = -2.303RTlgK + 2.303RTlgQ
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
Q > Ksp,ΔG > 0,逆反应自发进行;
Q = Ksp,ΔG = 0,反应处平衡状态; Q < Ksp,ΔG < 0,正反应自发进行。 Q > Ksp ,有沉淀析出; Q = Ksp ,达到平衡,为饱和溶液; Q < Ksp ,为不饱和溶液,无沉淀析出。
Ksp =S(0.01+2S)2 = 1.4×10-8
1.410-8 -4 -1 S 1.4 10 mol L 2 0.01
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
纯水
PbI2 S/(mol· L-1) 比较溶解度 原 因 1.9×10-3 大
KI溶液
1.4×10-4 小
同离子效应
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
AgCl在含有不同离子的KNO3溶液中的溶解度(298K)
c(KN03)/(mol· L-1) S(AgCl)/10-3 (mol· L-1)
0.00 1.278
0.00100 0.00500 0.0100 1.325 1.385 1.427
AgCl在KNO3中的溶解度比在纯水中的溶解
(Solubility Product Constant)
9.1.1 沉淀溶解平衡的实现
1、动态平衡状态 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。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
2、溶度积常数
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: BaSO4(s)
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
2. 盐效应 (1)引出
( Salt Effect )
——促使平衡向沉淀溶解的方向移动
PbSO4在含相同离子的Na2SO4溶液中的溶解度(25℃)
c(Na2SO4)/(mol· L-1) 0 0.001 0.01 0.02 0.04 0.10 0.20
同离子效应和盐效应对Ag2CrO4溶解度的影响 Ag2CrO4的溶解度/ mol· L-1
10.0×10-5 8.0×10-5 6.0×10-5 4.0×10-5
KNO3(盐效应)
2.0×10-5
0
K2CrO4(同离子效应)
0.01 0.03 0.05 0.07 0.09
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加盐的浓度/ mol· L-1
§9.1 溶度积常数
基本要求:
理解溶度积常数与溶解度的关系; 掌握沉淀生成的计算与应用; 掌握沉淀的溶解和转化的计算与应用。
重点:
溶度积常数与溶解度的关系; 沉淀的生成、溶解和转化。
难点:
沉淀的生成、溶解和转化的相关计算和应用。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
§9.1 溶度积常数
S 平衡浓度/(mol· L1) Ksp ={c(Pb2+)}{c(I-)}2 = 4S3
S 3
1.4 10 3 4 4 -3 -1 1.9 10 mol L K sp
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
在0.010mol· L-1KI溶液中的溶解度
PbI2(s) 平衡浓度/(mol· L-1) Pb2+(aq) + 2I-(aq) S 0.01+2S0.01
第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
9.1.4 溶解度和溶度积的关系 1. 相同之处
溶度积
溶解度
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· L-1) 也越小
不同类型难溶电 解质比较:通过 计算比较
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
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。
度大,而且KNO3的浓度越大,溶解度也越大。
AgCl(s) KNO3(s) Ag+(aq) + Cl–(aq) K+(aq) + NO3-(aq)
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
加入适当过量的同名易溶强电解质,同离 子效应起主导作用,溶解度减小;
加入大量过量的同名易溶强电解质,同离
AgCl(s)
KNO3(s)
Ag+(aq) + Cl–(aq)
K+(aq) + NO3-(aq)
由于加入易溶强电解质后,溶液中的各 种离子总浓度增大了,增强了离子间的静 电作用。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
在Ag+的周围有更多的负离子(主要是NO3-),
形成了“离子氛”;在Cl-的周围有更多的正离子
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
4. 举例
PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2Cl-(aq)
Ksp = {c(Pb2+)}{c(Cl-)}2
Ca3(PO4)2(s) 3Ca2+(aq) + 2PO43-(aq)
Ksp = {c(Ca2+)}3{c(PO43-)}2 (1)每种离子浓度的幂与化学计量数相等;
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
不同类型难溶电解质是指化学
式中阴阳离子数之比不同的化
合物:AB~A2B~AB2 判断
例:计算AgCl(s)和Ag2CrO4(s)在水中 的溶解度(mol.L-1)。
AgCl(s)
平衡浓度/(mol.L-1)
Ag+(aq)+Cl-(aq)
S
S
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第9章 沉淀-溶解平衡
子效应不起主导作用,反而会因其它副反 应,使沉淀的溶解度增大; 在难溶电解质溶液中加入不同名离子,也
会使沉淀的溶解度增大。
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第9章 沉淀-溶解平衡
§9.1 溶度积常数
(2)定义 在难溶电解质溶液中,因加入易溶强电 解质而使难溶电解质溶解度增大的效应叫盐 效应。
(3)解释(离子氛,Ion-Atmosphere)
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