1、第第10章章 沉淀平衡沉淀平衡 10-1 溶度積原理溶度積原理 10-1-1 溶度積常數(shù)溶度積常數(shù) 10-1-2 溶度積原理溶度積原理 10-1-3 溶度積與溶解度溶度積與溶解度 10-1-4 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng) 10-1-5 影響難溶物溶解的其他因素影響難溶物溶解的其他因素 10-2 沉淀與溶解沉淀與溶解 10-2-1 金屬氫氧化物沉淀的生成金屬氫氧化物沉淀的生成-溶解與分離溶解與分離 10-2-2 難溶硫化物沉淀與溶解難溶硫化物沉淀與溶解 10-2-3 沉淀轉(zhuǎn)化沉淀轉(zhuǎn)化作業(yè)：作業(yè)：2、3、6、7、10、13、15難溶強電解質(zhì)難溶強電解質(zhì)(AmBn)的的飽和溶液中，飽和溶液中，存在：存在：

2、 AmBn (s) m A n+ + n Bm 一定溫度下，難溶強電解質(zhì)一定溫度下，難溶強電解質(zhì)AmBn (s)飽和溶液飽和溶液的離子的離子濃度濃度的系的系數(shù)次方之積數(shù)次方之積 An+m B mn = Ksp (溶度積溶度積) 。10-1-1 溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)溶解溶解沉淀沉淀注意注意 只用于只用于難溶強電解質(zhì)，難溶強電解質(zhì)，不適于難溶弱電解質(zhì)不適于難溶弱電解質(zhì) Al(OH)3、H2S等等 Ksp越大則難溶電解質(zhì)在溶液中溶解趨勢越大，反之越小越大則難溶電解質(zhì)在溶液中溶解趨勢越大，反之越小化學(xué)式化學(xué)式Ksp化學(xué)式化學(xué)式KspAgCl1.7710-10Cu2S2.2610-48AgBr5.351

3、0-13CuCl1.7210-7AgI8.5110-17Fe(OH)24.8710-17Ag2C2O45.410-12Fe(OH)32.4610-39BaCO32.5810-9HgS6.4410-53BaSO41.0810-10Li2CO38.1510-4CaCO31.0710-10MgCO36.8210-6CaF21.4610-10Mg(OH)25.6110-12CaSO47.1010-5PbSO41.8210-8CuS1.2710-36ZnS2.9310-25溶度積常數(shù)表溶度積常數(shù)表(298K) AmBn(s) mA + nB J i = cAm cBn離子積離子積 Ksp = Am Bn

4、 (B)(A)D()C(ccccJ ABDCK濃度商濃度商沉淀溶解沉淀溶解飽和溶液飽和溶液沉淀析出沉淀析出 10-1-2 溶度積原理溶度積原理(溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則)化學(xué)平衡：化學(xué)平衡：A + B C + D 判斷反應(yīng)方向判斷反應(yīng)方向? Ji Ksp 離子積離子積 溶度積溶度積判斷沉淀還是溶解判斷沉淀還是溶解?沉淀溶解平衡：沉淀溶解平衡：起始濃度例例10-1 0.100 molL1 MgCl2 和和NH3 等體積混合，等體積混合，會不會生成會不會生成Mg(OH)2? 已知已知 Ksp Mg(OH)2 = 5.61 1012 Kb (NH3 ) = 1.77105 J = c (Mg2+) c

5、2 (OH) c (Mg2+)= 0.0500 molL1 c (OH)= =9.41 10-4 molL1 J = 4.4 10-8 Ksp ，會生成會生成Mg(OH)2沉淀。沉淀。cKb溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)(Ksp ) 溶解度溶解度(s, 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度) AmBn (s) m A x+ + n B y s m s n snmspnmnmKs 10-1-3 溶度積溶度積Ksp與溶解度與溶解度s的換算的換算Ksp = Am Bn =(ms)m (ns)n = mm nn s m+nAB A + B (s) s s AB2 A + 2 B (s ) s 2 s AB3 A + 3 B

6、 (s ) s 3 s spKs 4Ks sp327 4spKs例：已知例：已知Ksp ，求，求s例例 室溫下室溫下, AgCl的溶解度是的溶解度是1.9310-3 g L-1, 求求AgCl的溶度積。的溶度積。 M(AgCl) =143.3 g mol -1 。解：解：換算換算AgCl溶解度溶解度 s = 1.9310-3 g L-1 143.3 g mol -1 = 1.35105 mol L1 Ksp(AgCl) = s2 = (1.3510-5)2 = 1.8210-10例例 已知已知Mg(OH)2的的Ksp=1.201011 298K時時, Mg(OH)2的溶解度為多少的溶解度為多少

7、?解：解： Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH s = 1.44104 molL1nmspnmnmKs Ksp 溶解度溶解度AB： AgCl 1.8210-10 1.3310-5 mol L-1 AgI 8.5110-17 9.010-9molL-1AB2：Mg(OH)2 1.2010-11 1.4410-4molL-1A2B：Ag2CrO4 9.6210-12 1.3410-4molL-1同種類型同種類型(AmBn)的難溶電解質(zhì)的難溶電解質(zhì), 如如AgCl和和AgI ，Ksp越大，越大，s越大；越大；不同類型不同類型的難溶電解質(zhì)的難溶電解質(zhì)如如AgCl和和Mg(OH)2 ，需求出，需

8、求出s。nmspnmnmKs 溶解度比較：溶解度比較：解解: S(Ag2CO3) S(Ag2CrO4) S(CaCO3) S(BaSO4) S(Ag2CO3) = S(CaCO3 )= S(Ag2CO3) S(CaCO3)，所以所以Ag2CO3溶解度最大。溶解度最大。4AgCO,sp3104K3 510spK例例: Ag2CO3, Ag2CrO4, CaCO3, BaSO4中何者溶解度最大？中何者溶解度最大？ Ag2CO3 Ag2CrO4 CaCO3 BaSO4Ksp 8.510-12 1.110-12 5.010-9 1.110-10 1.同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)2. 鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)3. 酸效應(yīng)、

9、配位效應(yīng)，酸效應(yīng)、配位效應(yīng)， 溫度、溶劑溫度、溶劑10-1-4 影響影響難溶物難溶物溶解度的因素溶解度的因素 在弱電解質(zhì)溶液中，加入與其含有在弱電解質(zhì)溶液中，加入與其含有相同離相同離子的易溶強電解質(zhì)子的易溶強電解質(zhì)而使弱電解質(zhì)的解離度降低而使弱電解質(zhì)的解離度降低的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 在難溶電解質(zhì)溶液中加入與其含有在難溶電解質(zhì)溶液中加入與其含有相同相同離子的易溶強電解質(zhì)離子的易溶強電解質(zhì)，而使難溶電解質(zhì)的溶，而使難溶電解質(zhì)的溶解度降低的作用。解度降低的作用。1. 難溶電解質(zhì)的同離子效應(yīng)難溶電解質(zhì)的同離子效應(yīng)例例10-3 計算計算AgCl 在在 1.010-2 mol L-1 HCl中的溶解度。中的溶

10、解度。 AgCl(s) Ag+ + Cl純水純水 s * s *HCl s * s * + c(Cl)平衡平衡 s* s * + c(Cl) s c(Cl) s* = 1.3310-5 mol L-1s = 1.7710-8 mol L-1同離子效應(yīng)使同離子效應(yīng)使AgCl 的溶解度的溶解度_，Ksp _。 在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入強電解在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入強電解質(zhì)，使難溶物的質(zhì)，使難溶物的溶解度略有增大溶解度略有增大。2. 難溶電解質(zhì)的鹽效應(yīng)難溶電解質(zhì)的鹽效應(yīng) 金屬氫氧化物和硫化物金屬氫氧化物和硫化物10-2 沉淀的生成、溶解與分步沉淀沉淀的生成、溶解與分步沉淀 (重點重點)1. 開始

11、沉淀時開始沉淀時的的pOH:5100 . 1)OH( spnKcMK)OH( c nspn完全沉淀時完全沉淀時(cM 105 mol L-1)的的pOH:10-2-1 金屬氫氧化物沉淀的生成、溶解與分離金屬氫氧化物沉淀的生成、溶解與分離與金屬離子的原始濃度有關(guān)與金屬離子的原始濃度有關(guān)與金屬離子的原始濃度無關(guān)與金屬離子的原始濃度無關(guān)M(OH)n (s) M n+ + n OH例例 計算欲使計算欲使0.01molL-1Fe3+離子開始沉淀和完離子開始沉淀和完全沉淀的全沉淀的pH值。值。KspFe(OH)3 = 4.01038解：解： Fe3+離子離子開始沉淀開始沉淀所需要的所需要的pH值值:Fe(

12、OH)3(s) Fe3+ + 3OH- 0.01 c(OH-) Ksp=Fe3+OH-3 = 0.01c3(OH-) c(OH-) = 1.5910-12 molL-1 H+ = 6.310-3 molL-1 pH = 2.2M)OH( nspnKc Fe3+離子離子沉淀完全沉淀完全所需要的所需要的pH值值 c(OH) = 1.591011molL-1 H+ = 6.310-4 molL-1 pH = 3.2 (酸性酸性)5sp100 . 1)OH( Kcn沉淀完全評論：評論： 氫氧化物沉淀不一定在堿性環(huán)境；氫氧化物沉淀不一定在堿性環(huán)境； 不同氫氧化物沉淀的不同氫氧化物沉淀的pH值不同，可通過

13、控制值不同，可通過控制pH分離金屬離子。分離金屬離子。2. 分步沉淀和離子的分離分步沉淀和離子的分離 分步沉淀：分步沉淀：溶液中同時存在幾種離子，都能與同一溶液中同時存在幾種離子，都能與同一種沉淀劑生成沉淀，發(fā)生幾種離子先后被沉淀的現(xiàn)象。種沉淀劑生成沉淀，發(fā)生幾種離子先后被沉淀的現(xiàn)象。 A離子離子B離子離子pH開始沉淀開始沉淀開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀pH開始沉淀開始沉淀開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀A離子離子B離子離子可以分步沉淀！可以分步沉淀！不能分步沉淀！不能分步沉淀！pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH 1

14、2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Fe3+ Al3+ Cr3+ Cu2+Fe2+ Ni2+Mn2+ Mg2+0.1mol/L Mn+ 開始沉淀的開始沉淀的pH Mn+ 沉淀完全時的沉淀完全時的pH101102103104105M+nP343 T10-23.27.2pH可將可將pH值控制在值控制在 3.2 7.2 之間之間Fe3+沉淀完全沉淀完全Ni2+開始沉淀開始沉淀例：在含有例：在含有0.10molL-1 Fe3+和和 0.10molL-1 Ni2+的溶液中，的溶液中，欲除掉欲除掉Fe3+，使，使Ni2+仍留在溶液中，應(yīng)控制仍留在溶液中，應(yīng)控制pH值為多少值為多少?

15、 (p343 T10-2) KspFe(OH)3 4.010-38 Ni(OH)2 2.010-15Fe3+105Ni2+ = 0.15100 . 1)OH( spnKcM)OH( nspnKc例例 向濃度各為向濃度各為 0.01 mol L-1 的的Cl-, Br-, I- 混合混合溶液中滴加溶液中滴加AgNO3溶液溶液 ， 何種離子先沉淀？何種離子先沉淀？ 第一種離子沉淀完全時，第二種離子是否已沉淀？能第一種離子沉淀完全時，第二種離子是否已沉淀？能否實現(xiàn)分步沉淀？否實現(xiàn)分步沉淀？ Ksp AgCl 1.8210-10 AgBr 5.010-13 AgI 8.310-17 何種離子先沉淀？何

16、種離子先沉淀？ 相同類型比較相同類型比較 Ksp ，知，知 AgI 先沉淀。先沉淀。 I -沉淀完全時，沉淀完全時， Br- 是否已經(jīng)沉淀？是否已經(jīng)沉淀？ I -沉淀完全時，沉淀完全時， I - 1105 Ag + = Ksp (AgI)/ I = 8.31012Ag+Br-= 8.310-12 0.01 = 8.310-14 Ksp (AgBr) ， Br- 還未開始沉淀，可以分步沉淀。還未開始沉淀，可以分步沉淀。沉淀的先后順序：沉淀的先后順序： 沉淀類型相同時沉淀類型相同時(如如AgX)，被沉淀離子濃度相同，被沉淀離子濃度相同， Ksp小者先沉淀，小者先沉淀，Ksp 大者后沉淀；大者后沉淀

17、； 沉淀類型不同時沉淀類型不同時(如如Fe(OH)3、Mg(OH)2)，要通過，要通過計算確定。計算確定。 PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS硫化物大部分為難溶物，硫化物的硫化物大部分為難溶物，硫化物的Ksp相差很大，其相差很大，其沉淀、溶解情況比較復(fù)雜。沉淀、溶解情況比較復(fù)雜。10-2-2 難溶金屬硫化物沉淀與溶解難溶金屬硫化物沉淀與溶解MnS 溶溶 ZnS FeS 不溶不溶 溶溶CdS 不溶不溶 不溶不溶 溶溶PbS 不溶不溶 不溶不溶 溶溶 溶溶CuS Ag2S 不溶不溶 不溶不溶 不溶不溶 溶溶 HgS 不溶不溶 不溶不溶 不溶不溶 不溶不溶

18、溶溶 HAc 稀稀HCl 濃濃HCl HNO3 王水王水MS + 2H+ M2+ + H2SK溶解方法溶解方法金屬硫化物的分步沉淀金屬硫化物的分步沉淀MS +2H+ M2+ + H2S222HSHMKSS22Ksp1aK2aKKSHHMSHMH22122spaa2221aaspKKKKKKMS M2+ + S2- Ksp2H+ + S2- H2S 1/Ka1Ka2酸的濃度酸的濃度H+與與M2+的關(guān)系的關(guān)系例例10-4 0.10 molL-1 ZnCl2，MnCl2混合溶液，通混合溶液，通H2S氣體，氣體，H+控制在什么范圍，可將控制在什么范圍，可將Zn2+和和Mn2+分開分開？已知：已知：Ks

19、p(ZnS)= 2.931025 Ksp(MnS)=4.651014 Ka(H2S)= 5.7108 Ka(HS-)=1.21015計算計算Zn2+沉淀完全時的沉淀完全時的H+，pH = 2.32和和Mn2+開始沉淀時的開始沉淀時的H+ ， pH = 5.41spaaKKK2122SHMH例：某溶液中含有例：某溶液中含有0.10 molL-1 FeCl2 和和0.10 molL-1 CuCl2 ，通，通H2S于該溶液，是否會生成于該溶液，是否會生成FeS沉淀？沉淀？已知：已知： Ksp(FeS) = 3.710-19 Ksp(CuS) = 8.510-45 Ka (H2S) = 5.710-8

20、 Ka (HS-) = 1.210-15S2 = ?Ksp(FeS) = 3.710-19 Ksp(CuS ) = 8.510-45CuS 沉淀先生成，且沉淀完全。沉淀先生成，且沉淀完全。 Cu 2+ H2S CuS + 2 H +起始：起始： 0.1 0 終：終： 0 0.1 0.2能否生成能否生成 FeS沉淀？沉淀？ Ksp(FeS)= 3.710-19 當(dāng)當(dāng)H + = 0.2 molL-1時，時，S 2-=? H2S S2 + 2H+ 0.1 x 0.2SHSH2-2221aaKK2221-2HHSSKKaa10-2-3 沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化 在含沉淀的溶液中加入一種試劑，與某離子結(jié)合生

21、在含沉淀的溶液中加入一種試劑，與某離子結(jié)合生成另一種成另一種更難溶的新沉淀。更難溶的新沉淀。 AgCl(s) + I- AgI + Cl-95109 . 4101 . 7)CaCO()CaSO(CaCaCOSOCOSO3422-23-24-23-24spspKKK)AgI()AgCl(AgAgI ClI Cl-spspKKK?)(BaCO)(BaSO)(CO)(SO3sp4sp2324jKKccKBaSO4 (s) + CO32- = BaCO3(s) +SO42-CaSO4 (s) + CO32- = CaCO3(s) +SO42-練習(xí)練習(xí) 1 已知：已知：ZnS的的Ksp = 1.2 10

22、-23，H2S的的K1 = 5.7 10-8，K2 = 1.2 10-15，在，在0.10 molL-1 ZnSO4的酸性溶液中通入的酸性溶液中通入H2S至飽和，欲使至飽和，欲使ZnS產(chǎn)生沉淀，產(chǎn)生沉淀，H+ 最高不能超過多少？最高不能超過多少？ Zn2+ + H2S= ZnS + 2H+ H+ 0.24(molL-1)spaaKKKK21-222-22222SSHZnSHSHZnHspaaKKK2122SHMH平衡右移，則平衡右移，則 2 0.10 mol金屬硫化物金屬硫化物 MS 可溶于可溶于1.0 L 鹽酸，溶解鹽酸，溶解(生成生成H2S和和M2+)達平衡時，達平衡時，H+ = 0.24

23、 molL-1。計算。計算MS的的Ksp。(已知：已知：H2S的的Ka1 = 5.7 10-8，Ka2 = 1.2 10-15) MS + 2H+ M2+ + H2S 起始濃度起始濃度/ moldm-3 c初初 0 0 平衡濃度平衡濃度/ moldm-3 0.24 0.10 0.10KK Kaspa12+2+MH SH22K Kaa12+2+MH SH22815257101210010010024.Ksp = 1.2 10-27 3 將將0.0010 mol NaI、0.0020 mol NaBr、0.0030 mol NaCl和和0.0040 mol AgNO3一起加入到一起加入到100 c

24、m3水中水中(假定體積不變假定體積不變)，求溶，求溶液中液中I 的濃度。已知的濃度。已知Ksp(AgI) = 8.0 10-17 Ksp(AgCl) = 1.6 10-10 Ksp(AgBr) = 5.0 10-13 Ag+ + I AgI 0.0010 0.0010 mol Ag+ + Br AgBr0.0040 mol 0.0020 0.0020 mol Ag+ Ag+ + Cl AgCl 0.0010 0.0030 mol 求溶液中求溶液中I 的濃度的濃度? Cl 余：余：0.0020 mol)Lmol(100 . 810. 0/0020. 0106 . 1)Cl(AgCl)(Ag1 -

25、910-cKsp)Lmol(100 . 1100 . 8100 . 8Ag)AgI(I 1 -8917-spK(2) 分步沉淀：分步沉淀：溶液中同時存在幾種離子，都能與同一種沉淀劑生成沉淀，由于溶液中同時存在幾種離子，都能與同一種沉淀劑生成沉淀，由于Ksp不同，離子濃度不同，而發(fā)生不同，離子濃度不同，而發(fā)生溶度積小的先沉淀，溶度積大的后沉淀的現(xiàn)象。溶度積小的先沉淀，溶度積大的后沉淀的現(xiàn)象。P343 T10-2ABpH開始沉淀開始沉淀開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀pH開始沉淀開始沉淀開始沉淀開始沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀溫故知新溫故知新-23.27.2pH可將可將pH值控制在值控制在 3.2 7.2 之間之間Fe3+沉淀完全沉淀完全Ni2+開始沉淀開始沉淀例：在含有例：在含有0.10molL-1 Fe3+和和