第五节 沉淀 — 溶解平衡

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第五节 沉淀 — 溶解平衡. 5.1 溶解度和溶度积 5.2 沉淀的生成 5.3 分步沉淀 5.4 沉淀的溶解. 5.1 溶解度和溶度积. 5.1.1 溶解度 5.1.2 溶度积的概念 5.1.3 溶度积和溶解度的关系. 5.1.1 溶解度. S ( mol·L -1 或 g /100g 水). 5.1.2 溶度积. 溶解. 沉淀. — 溶度积常数,简称溶度积. 5.1.3 溶度积和溶解度的关系. 溶解度: S ( mol·L -1 ). n S. m S. 平衡浓度. 结论:. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

第五节 沉淀—溶解平衡

5.1 溶解度和溶度积5.2 沉淀的生成5.3 分步沉淀5.4 沉淀的溶解

Page 2: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

5.1.1 溶解度

5.1.2 溶度积的概念

5.1.3 溶度积和溶解度的关系

5.1 溶解度和溶度积

Page 3: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

5.1.1 溶解度

S ( mol·L-1 或 g /100g 水)

Page 4: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

)(aqSO(aq)Ba (s)BaSO 24

24

)(SO)(Ba)BaSO( 24

24

sp

ccKspK

(aq)mB(aq)nA (s)BA nmmn

)(B)(A)B(A nmmnmnsp

ccK

— 溶度积常数 , 简称溶度积

5.1.2 溶度积

溶解沉淀

Page 5: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

5.1.3 溶度积和溶解度的关系溶解度: S ( mol·L-1 )

平衡浓度 1Lmol/ ic nS mS(aq)mB(aq)nA (s)BA nm

mn

3

sp32

sp22

sp

mnsp

4 2 ABBA

AB

)m()n(

KSSK

KS

SSK

型或

Page 6: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

间的关系与的思考题:求

例:

sp243

15

3

12

3 sp

1242sp

)(POCa

Lmol105.6

4

101.1

4

101.1)CrO(Ag

KS

KS

K

5

sp

108

KS

Page 7: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

(1) 相同类型 大的 S 也大

减小

S 减小

(2) 不同类型要计算

spK

AgCl AgBr AgI

结论:

分子式 溶度积 溶解度/

AgBr

AgI

AgCl

5105.6

1Lmol 10108.1 13100.5 17103.8 12101.1

10101.9

7101.7

5103.1

spK

Page 8: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

5.2.1 溶度积规则5.2.2 同离子效应和盐效应

5.2 沉淀的生成

Page 9: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

  

(1) Q< 不饱和溶液,无沉淀析出;

若原来有沉淀存在,则沉淀溶解;

(2) Q = 饱和溶液,处于平衡;

(3) Q > 过饱和溶液,沉淀析出。

(aq)mB(aq)nA (s)BA nmmn

4.2.1 溶度积规则

spK

spK

spK

Page 10: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

  例:

   (1) 加酸

c(CO32-) Q< Ksp

   (2) 加 或

或 促使

BaCO3 的生成。

(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO 23

23

2223 COOHCO2H

利于 BaCO3 的溶解。

2Ba 23CO

)(Ba 2c sp

23 Q )(CO K Qc

Page 11: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

    为 6. 0×10-4 。若在 40.0L 该溶液中,

加入 0.010 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 是多少?

)(SO24c 1Lmol

)SO( 24c

  例: 25℃时,晴纶纤维生产的某种溶液中,

1Lmol

Page 12: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

BaSO

101.1

106.9

100.2108.4

)Ba()SO(

Lmol100.20.50

0.10010.0)Ba(

Lmol108.40.50

0.40100.6)SO(

4sp

10sp

7

34

2o

24o

132o

144

24o

沉淀析出。,所以有

KQ

K

ccQ

c

c

Page 13: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

3100.2 4108.4 )L/(mol 1B

c反应前43 108.4100.2

x 31052.1103 101.1)1052.1( xx

5.6g2330.50108.4

2330.50)108.4()(BaSO

Lmol103.7)SO(

103.7

1052.11052.1

4

44

1824

8

33

xm

c

x

xx很小,

1lmol

0

x

)L/(mol 1B

c反应后

)L/(mol 1B

c衡平

(aq)SO (aq)Ba (s)BaSO 24

24

Page 14: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

  例 在 0.20L 的 0.50mol·L-1 MgCl2 溶液中加

入等体积的 0.10mol·L-1 的氨 水溶液,问有无

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) ? ( 设加入 NH4Cl(s)

后体积不变 )

Page 15: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

xxxc

c

c

c

0.050 )Lmol/(

0 0 0.050 )Lmol/(

OHNH OHNH

L0.050mol)(NH

L0.25mol)Mg(

1B

1B

423

13o

12o

平衡

初始

14

4

53b

2

Lmol109.5)OH(

105.9

108.1)NH(050.0

c

x

Kx

x

解( 1 )

Page 16: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

7

24

2o

2

103.2

25.0)105.9(

)Mg()OH(

ccQ

沉淀析出。所以有, 2sp

112

sp

Mg(OH)

108.1)Mg(OH)(

KQ

K

Page 17: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

o1

66o

6B

423

0.050 Lmol

105.4 105.4 105.4050.0 /

OH NH OH NH

c

cc

平衡

g3.45.5340.020.0)ClNH(

Lmol20.0)NH(

108.1050.0

105.4

4

14o

5o6

m

c

c

Lmol104.5

25.0

101.5

)Mg(

)(Mg(OH) )OH(

Mg(OH) )2(

16

12

2

2sp

sp2

c

Kc

KJ 沉淀析出,为了不使

Page 18: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

spaK

例 6-6 25℃下 , 于 0.010mol•L-1FeSO4 溶液中通入 H2S(g), 使其成为饱和溶液 (c(H2S)= 0.01mol•L-1) 。用 HCl 调节 pH 值,使 c(HCl)= 0.30mol•L-1 。试判断能否有 FeS 生成。

解 :

越大 , 硫化物越易溶

沉淀生成无

FeS

600

011.0)30.0(

10.001.0

)(H

S)(H)Fe (

S(aq)H(aq)Fe (aq)H2FeS(s)

spa

spa

222

2

22

KQ

K

c

ccQ

Page 19: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

1 . 同离子效应

   在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质,而使难溶电解质的溶解度降低的作用。

5.2.2 同离子效应和盐效应

Page 20: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

  例:求 25℃ 时, Ag2CrO4 在 0.010 mol·L-1 K2CrO4 溶液中的溶解度。

x.x c

c

0100 2 ) L/(mol

0.010 0 )L/(mol

(aq)CrO(aq)2Ag (s)CrOAg

1B

1B

2442

平衡

初始

15

1624

1

6

12sp

2

Lmol106.5

Lmol102.5 CrOLmol010.0

102.5

010.0010.0

101.1)010.0()2(

S

S

x

xx

Kxx

纯水中

很小

Page 21: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

2 . 盐效应AgCl在 KNO3 溶液中的溶解度 (25℃ )

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。

)L(mol /10

溶解度AgCl )L /(mol

)KNO(

15

13

c

0.00 0.00100 0.00500 0.0100

1.278 1.325 1.385 1.427

Page 22: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

   (1) 当 时, 增大,S(PbSO4) 显著减小,同离子效应占主导;

124o L0.04mol)(SO c )(SO2

4c

   (2) 当 时, 增大,S(PbSO4) 缓慢增大,盐效应占主导。

124o L0.04mol)(SO c )(SO2

4c

c(Na2SO4)/ molL-1

0 0.001 0.01 0.02 0.04 0.100 0. 200

S(PbSO4)/ mmolL-1

1.5 0.24 0.016 0.014 0.013 0.016 0.023

Page 23: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

  §5.3 分步沉淀

Page 24: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

ClLmol100.1

ILmol100.1

13

13

3

13

AgNO Lmol100.1

逐滴加入

后析出先析出 AgCl(s)

AgI(s)

1L 溶液

实验:

1. 分步沉淀和共沉淀

Page 25: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

I1 )Ag(c

Cl2 )Ag(c

)(I

(AgI)sp

c

K

)(Cl

(AgCl)sp

c

K

3

17

101

103.8

3

10

101

108.1

7108.1

114 Lmol103.8

1Lmol

I1 )Ag(c

Cl2 )Ag(c开始沉淀时AgCl

)I( c)(Ag

(AgI)

2

sp

c

K

7

17

108.1

103.8

-15-110 Lmol10Lmol106.4

Page 26: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

分步沉淀的次序(1) 与 , 沉淀类型有关

沉淀类型相同 , 被沉淀离子浓度相同 , 小者先沉淀 , 大者后沉淀 ;

沉淀类型不同 , 要通过计算确定。     

spK

spK

spK

Page 27: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

(2) 与被沉淀离子浓度有关

先析出时当

也可能先析出时当

AgCl,)I(102.2)Cl(

)(I102.2

)I(103.8

108.1)I(

)(AgI

)(AgCl)Cl(

)I(

)(AgI

)Cl(

)(AgCl

)(Ag)Ag(

AgCl,)I()Cl(

6

6

17

10

sp

sp

sp

sp

I2Cl1

cc

c

ccK

Kc

c

K

c

K

cc

cc

Page 28: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

例 : 某溶液中含 和 , 它们的浓度分别是 0.10mol.L-1 和 0.0010mol.L-

1 ,通过计算证明,逐滴加入 试剂 ,

哪一种沉淀先析出 . 当第二种沉淀析出时 ,

第一种离子是否被沉淀完全 ( 忽略由于加入 所引起的体积变化 ).

Cl2

4CrO

3AgNO

3AgNO

Page 29: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

解 : 析出 所需的最低 浓度

)Cl(

(AgCl)sp

c

K

Cl1 )(Agc10.0

108.1 10 19 Lmol108.1

24CrO2 )(Agc

)(CrO

)CrO(Ag24

42sp

c

K

0010.0

101.1 12 15 Lmol103.3

Cl1 )(Agc

24CrO2 )(Agc

AgCl(s) Ag

先析出AgCl

,CrOAg 42 开始析出时当

)Cl( c)(Ag

(AgCl)

2

sp

c

K

5

10

103.3

108.1

16 Lmol105.5 510

Page 30: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

  例:在含有 0.10mol·L-1 Fe3+ 和 0.10mol·L-1 Ni2+ 的溶液中,欲除掉Fe3+, Ni2+ 仍留在溶液中,应控制 pH 值为多少 ?

3.2 104.0 Fe(OH)

7.15 102.0 Ni(OH)

pH pH 解

383

15 2

sp

沉淀完全开始沉淀: K

3.2

c(Fe3+)≤10-5

7.15

Ni2+ 开始沉淀

pH

可控制 pH = 4

Page 31: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

思考题Fe2+、 Ni2+ 如何分开?

Page 32: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

0.34 108.0 CdS

0.19 1052. ZnS

27

22

sp

K

)(Hc

1L0.30mol)H( c控制

)H(c开始沉淀

  例 : 在  Cd2+  和  Zn2+  的混合溶液中, co(Cd2+)=co(Zn2+)=0.10mol·L-1 , 通入饱和 H2S 溶液,使二者分离,应控制 pH 值为多少 ?

)H(c沉淀完全

Zn2+ 开始沉淀

Cd2+ 沉淀完全

0.19 0.34

Page 33: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

5.4 沉淀的溶解

5.4 .1 pH 值对溶解度的影响 5.4 .2 沉淀的配位溶解 5.4 .3 氧化还原溶解 .

Page 34: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

5.4.1 pH 值对溶解度的影响——沉淀的酸溶解  1 难溶金属氢氧化物 (1) 溶于酸

n5

sp

nn

o

sp

nn

sp

sp2

nn

100.1)OH(

)M()OH(

)M()OH(

OHOHH

)(aqnOH(aq)M (s)M(OH)

沉淀完全

开始沉淀

使加酸,

Kc

c

Kc

c

Kc

KJJ

Page 35: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

   (2) 溶于酸也溶于碱

O3HAl 3H(s)Al(OH) 23

3 43 Al(OH) OH(s)Al(OH)

Page 36: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

   (3) 溶于铵盐

1312sp

22

102.0 10.15

Mn(OH) Mg(OH) K

23b

2sp

232

42

sp234

22

)(NH

)Mg(OH)(

O2H2NHMg 2NH(s)Mg(OH)

OHNH OHNH

2OHMg (s)Mg(OH)

K

KK

KQQ

使

Page 37: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

在酸中的溶度积常数

:强碱

spa

2a22a1

spspa

2

2

22

2

spa

22

2

22

222

22

)SH(S)H(

)MS(

)S(

)S(

)H(

)SH()M(

S(aq)H(aq)M (aq)2HMS(s)

)HS()OH()M(

(aq)HS(aq)OH (aq)M O(l)2HMS(s)

(aq)OH (aq)HS O(l)H(aq)S S

(aq)S(aq)M MS(s)

K

KK

KK

c

c

c

ccK

cccK

Page 38: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

1 硫化物在酸中的溶解平衡常数与溶度积有关,也与弱电解质的电离常数有关。

2 FeS 能溶于 HCl;CuS 能溶于 HNO3;HgS能溶于王水。

Page 39: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

溶解方法

溶不溶 溶不溶 不溶 溶不溶 不溶 溶 溶不溶 不溶 不溶 溶不溶 不溶 不溶 不溶 溶

稀HCl

HAc

MnS

CdS

PbS

CuS

HgS

浓HCl

王 水3HNO

ZnS

Page 40: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

2HSHCdCl ) 浓 4HCl(CdS(s) 224

Cl)Ag(NH 2NHAgCl(s) 233

Br)OAg(S O2SAgBr(s) 3232

232

2AgI IAgI(s)

fspaa,2a,1

fsp KKKK

KKK

fsp KKK

2 沉淀的配位溶解

Page 41: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

)Lmol /( 平衡浓度 1

Cl)Ag(NH 2NHAgCl(s) 233

x 10.0

123o

32

3

710

23fsp

L2.4mol0.202.2O)HNH(

2.2

102.0210.010.0

102.02

1012.1108.1

))Ag(NH()AgCl(

c

x

Kx

KKK

10.0

  例:室温下,在 1.0L 氨水中溶解0.10mol 固体的 AgCl(s) ,问氨水的浓度最小应为多少 ?

Page 42: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

sp22

224

2

242

3

53sp

S S(s) S

Hg HgCl Hg

O4H3S(s)2NO(g)HgCl3H

)(2HNO)12HCl(3HgS(s)

104.6HgS)(

KJ

K

使使

浓浓

浓 HCl

浓HNO3

3 氧化—配位溶解

Page 43: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

总结: 沉淀溶解的方法 :

(1) 酸(碱或 盐)溶解

(2) 配位溶解

(3) 氧化还原溶解

(4) 氧化 — 配位(王水)溶解

4NH

Page 44: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

例 : 已知某溶液中含有 和 , 当在此溶液中通入 使之饱和时 , 为 . (1) 试判断哪一种沉淀首先析出? (2) 为了使 Cd2+ 沉淀完全问溶液中 H+

浓度应为多少?此时, ZnS 是否能析出? ( 3 )在 Zn2+ 和 Cd2+ 的分离中,通常加

HCl 调节溶液的 H+ 浓度,如果加入 HCl 后 c(H+) 为 0.30mol.L-1 ,不断通入 H2S ,最后溶液中的 H+, Zn2+和 Cd2+ 浓度各为多少?

1Lmol10.0

21ZnLmol10.0 21CdLmol10.0 SH2

S)(H2c

Page 45: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

解 : (1) ZnS和 CdS 类型相同,

)Cd()Zn( 22 cc

27sp

22sp 100.8)(CdS105.2)(ZnS KK

先析出CdS

Page 46: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

2HMS(s) SHM)2( 22

sp

a,2a,1

22

2

)S(H)M(

)(H

K

KKK

cc

c

)沉淀完全时(当 2Cdc

)H(1c

27

1575

100.8

1010.71032.110.0100.1

1Lmol34.0

)H(2c 22

157

105.2

1010.71032.110.010.0

)H(2 c

1Lmol19.0

不能析出ZnS)H(1c

Page 47: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

2HCdS(s) SHCd)3( 22

1i Lmol c反应前

1i Lmol c反应后

1i Lmol c平衡 10.0

10.010.0

10.00x

30.050.0

x250.0

sp

a2a1

K

KKK

27

157

100.8

1010.71032.1

10.0

)250.0( 2

x

x

5102.1

很小x 50.0250.0 x5101.2 x

152 Lmol102.1)Cd( c1L0.50mol)(H c

5102.1

12 L0.19mol)Zn( c

Page 48: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

5.4.2 沉淀的转化 2

43234 SO(s)aCOC CO(s)CaSO

)(Ca)(CO

)(Ca)(SO22

3

224

cc

ccK

)(CaCO

)(CaSO

3sp

4sp

K

K

9

6

108.2

101.9

3103.3

Page 49: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

例 : 在 1L 溶液中使 的 全部

转化为 , 求 的最初浓度为多少 ?

解 :

32CONa 1Lmol010.0 4CaSO

3CaCO

243

234 SO(s)CaCO CO(s)CaSO

3103.3010.0

Kx

6100.3 x

)NaCO( 30c

1Lmol010.0

32CONa

x1Lmol/ 平衡浓度 010.0

010.0103.3 6

Page 50: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

结论 (1) 类型相同 , 大(易溶 ) 者向 小(难

溶 ) 者转化容易 , 二者 相差越大转化越完全 , 反之 小者向 大者转化困难 ;

(2) 类型不同 , 计算反应的K

spK

spKspK

spK

spK

Page 51: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

例 : 如果在 1.0L 溶液中使 的 完全转化为 , 问 的溶液最初浓度为多少 ?解 : 2

43234 SO(s)BaCO CO(s)BaSO

1L/mol 平衡浓度 x 010.0

1Lmol45.0 x

45.0010.0 1Lmol46.0

Kx

010.0

)(BaCO

)(BaSO

3sp

4sp

K

K 022.0

32CONa1Lmol010.0

4BaSO 3BaCO 32CONa

)CONa( 320c

9

10

101.5

101.1

Page 52: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

2

442 CrO2AgCl 2ClCrOAg

K)(Ag)(Cl

)(Ag)(CrO22

224

cc

cc2

sp

42sp

(AgCl)][

)CrO(Ag

K

K

210

12

)108.1(

101.1

7103.3

2Cl2HS(s)Ag SHAgCl2 22

S)(Ag

(AgCl)][

2sp

a2a12

sp

K

KKK

50

157210

103.6

1010.71032.1)108.1(

8108.4

K

Page 53: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

sp

a2a122 )SH()M(

)H(K

KKccc

122 Lmol00.1S)H( SH c溶液饱和

沉淀完全

开始沉淀

sp

a2a15

2

sp

a2a12

o2

10.0100.1)H( M

)M(10.0)H( M

K

KKc

K

KKcc

Page 54: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

)H( c

52 10)M( c

沉淀生成 沉淀溶解

沉淀完全

开始沉淀

pH沉淀生成沉淀溶解

沉淀完全

开始沉淀

Page 55: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

6. 72 8. 722. 92 4. 922. 27 4. 27

0. 19 0. 72 2. 7234 0. 34 0. 47108 1. 08

硫化物 溶度积

) 黄色CdS(

)PbS(黑色

)CuS(黑色

10105.2 18103.6 19102.3 22105.2 27100.8 28100.8 36103.6

3102.1

6102.1

3104.5

5102.1

9109.1

3109.1

4102.1

5104.5

)H( c pH

12 Lmol10.0)M( c 152 Lmol101.0)M( c

)H( c pH

开始沉淀 沉淀完全

某些金属硫化物沉淀时的 c(H+) 和 pH 值

ZnS( 白色 )

NiS( 黑色 )

FeS( 黑色 )

MnS( 肉色 )

7109.1

Page 56: 第五节 沉淀 — 溶解平衡

结论:

   (1) 被沉淀离子浓度相同, 愈大,开始沉

淀和沉淀完全时的最大 c(H+ ) 愈小,最低 pH 愈

高;

spK