9礦物的溶解_沉淀2024/3/28礦物的溶解沉淀礦物的沉淀—溶解平衡1溶度積原理2礦物（沉淀）的生成3礦物（沉淀）的溶解4礦物（沉淀）的轉(zhuǎn)化5礦物（沉淀）次序2024/3/28礦物的溶解沉淀一、沉淀—溶解平衡常數(shù)—溶度積例：

CaSO4(s)=Ca2+(aq)+SO42-(aq)2024/3/28礦物的溶解沉淀

Ksp稱為“溶度積常數(shù)”，簡稱為“溶度積”（SolubilityProduct）

符號:Krsp,簡為Ksp.

Ksp(CaSO4)=3.76×10-5普遍地，對于難溶強(qiáng)電解質(zhì)：AmBn

(s)=mAn+

(aq)+nBm-(aq)平衡時(shí):msnsKsp(AmBn)=[An+]m[Bm-]n2024/3/28礦物的溶解沉淀精確地，用活度代替濃度：對于稀溶液：2024/3/28礦物的溶解沉淀二、溶度積常數(shù)與溶解度的關(guān)系對于難溶強(qiáng)電解質(zhì)：AmBn(s)=mAn+(aq)+nBm-(aq)平衡時(shí):msns(設(shè)難溶強(qiáng)電解質(zhì)AmBn(s)的相對溶解度為s)

Ksp(AmBn)=[An+]m[Bm-]n=[ms]m[ns]n=mmnns

m+n2024/3/28礦物的溶解沉淀二、溶度與溶解度的關(guān)系(續(xù))

對于難溶強(qiáng)電解質(zhì)：AmBn

(s)

2024/3/28礦物的溶解沉淀例：已知298K，

，求其溶解度s

。

解：

平衡時(shí)s2s

2024/3/28礦物的溶解沉淀三、溶度積規(guī)則Van’tHoff化學(xué)反應(yīng)等溫式:

△G=

△G

?

+RTlnQr

=RTln（Qr

/Kr）

(封閉體系、等溫、不做非體積功)△GQr與Kr關(guān)系反應(yīng)自發(fā)性

=

0

Qr=Kr平衡狀態(tài)

＜0Qr＜Kr正反應(yīng)自發(fā)＞0Qr＞Kr逆反應(yīng)自發(fā)2024/3/28礦物的溶解沉淀三、溶度積規(guī)則(續(xù))對于沉淀—溶解平衡：Kr–

Ksp,Qr–

Qi對于難溶強(qiáng)電解質(zhì)：AmBn(s)=mAn+(aq)+nBm-(aq)Qi(AmBn)=(An+)m

(Bm-)n（任意狀態(tài)）2024/3/28礦物的溶解沉淀“溶度積規(guī)則”：1.Qi<Ksp:正反應(yīng)自發(fā)，溶液未飽和，若有難溶電解質(zhì)，沉淀溶解；2.Qi=Ksp:達(dá)平衡態(tài)（對應(yīng)“飽和溶液”）3.Qi>Ksp:逆反應(yīng)自發(fā)，沉淀生成。根據(jù)“溶度積規(guī)則”可以討論沉淀的生成與溶解問題。2024/3/28礦物的溶解沉淀5.2沉淀的生成根據(jù)“溶度積規(guī)則”,必要而充分的條件：Qi>Ksp

例1：把溶液與溶液等體積混合，是否產(chǎn)生BaSO4(重晶石）沉淀？（已知）2024/3/28礦物的溶解沉淀解：等體積混合，濃度↓為原來的1/2。

0.100.10生成。2024/3/28礦物的溶解沉淀例2：在溶液中通入CO2氣體至飽和，是否生成CaCO3↓?（已知CaCO3的，H2CO3的，）解：CO2飽和溶液中：起始：不會生成2024/3/28礦物的溶解沉淀例5：往10.0cm3的0.020mol.dm-3BaCl2溶液，加入10.0cm3的0.040mol.dm-3Na2SO4溶液,可否使Ba2+沉淀完全？298K,BaSO4

Ksp=1.07

10-10.解：Ba2+(aq)+SO42-(aq)=BaSO4(s)起始濃度0.0100.020平衡濃度?0.010∵K=1/Ksp=9.35

109很大,而SO42-過量,Ba2+幾乎全部與SO42-反應(yīng).Ba2+已被沉淀完全。這是利用“同離子效應(yīng)”加入過量沉淀劑，使某種離子沉淀完全的例子。2024/3/28礦物的溶解沉淀飽和指數(shù)1936年朗格利爾(Langlier)根據(jù)自己關(guān)于水中碳酸溶解平衡理論提出的描述碳酸鈣固體與含二氧化碳溶液之間的平衡關(guān)系表達(dá)式，即水樣實(shí)測的pH值減去飽和pH(即pHs)值的差值。根據(jù)表達(dá)式：Is(飽和指數(shù))=pH—pHs，若Is為負(fù)值，即pH<pHs說明水中的碳酸鈣處于未飽和狀態(tài)，仍能繼續(xù)溶解，水具有產(chǎn)生腐蝕的趨勢；當(dāng)Is為正值時(shí)，碳酸鈣處于過飽和狀態(tài)，水具有產(chǎn)生碳酸鈣沉積的趨勢；當(dāng)Is等于零時(shí)，水質(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài)，既不結(jié)垢，也無產(chǎn)生腐蝕的趨勢。該法可在一定范圍內(nèi)用于計(jì)算水的堿度、鈣離子濃度和水的溫度。

2024/3/28礦物的溶解沉淀5.3沉淀的溶解根據(jù)“溶度積規(guī)則”,必要而充分的條件是：Qi<Ksp

減少溶液中離子濃度的方法:1.生成弱電解質(zhì);2.生成配合物;3.發(fā)生氧化-還原反應(yīng).2024/3/28礦物的溶解沉淀例1：總反應(yīng)：例2：總反應(yīng)：例3：CuS(s)不溶于HCl，但溶于HNO3：總反應(yīng)：2024/3/28礦物的溶解沉淀例4：MnS(s)和CuS(s)可否溶解于鹽酸？通過計(jì)算注明（298K，MnS的Ksp=4.65×10-14，CuS(s)的Ksp=1.27×10-36）解：酸溶反應(yīng)包括下列“多重平衡”多重平衡①②③①+②+③，得出反應(yīng)（酸溶反應(yīng)）:MS(s)+2H+=M2++H2S(aq)2024/3/28礦物的溶解沉淀酸溶反應(yīng):MS(s)+2H+=M2++H2S(aq)

K=Ksp/[K

a1

K

a2(H2S)]對MnS：K=4.65

10-14/(1.3

10-7

7.1

10-15)=5.0

107>1

107

MnS被HCl完全溶解對CuS：K=1.27

10-36/(1.3

10-7

7.1

10-15)=1.4

10-15<<1

10-7

CuS不能被HCl溶解。Ksp

，酸溶平衡常數(shù)K

，該化合物就越難溶解。2024/3/28礦物的溶解沉淀例5：欲使MnS(s)、CuS(s)溶于強(qiáng)酸，所需H+濃度是多少？解：酸溶平衡常數(shù)：對于MnS(s)：（設(shè)完全溶解后[M2+]=0.10）pH=4.85.

MnS(s)易溶于HCl.2024/3/28礦物的溶解沉淀對于CuS(s)：[H+]=(0.10

0.10/1.410-15)1/2=7.1106

（太大，不可能做到）

CuS(s)不溶于HCl（濃HCl12mol.dm-3).可見，MS(s)的Ksp↓，越難用酸溶解。根據(jù)MS(s)的Ksp差異。

2024/3/28礦物的溶解沉淀例6：CaCO3和CaC2O4可否溶解于HAc？已知（298K，CaCO3的Ksp=4.96×10-9，CaC2O4的Ksp=2.34×10-9）解：寫出總反應(yīng)式：增大HAc濃度并過量，可使CaCO3(s)溶解.2024/3/28礦物的溶解沉淀5.4沉淀的轉(zhuǎn)化例1：PbCrO4(s)+S2-(aq)=PbS(s)+CrO4

2-黃色黑色（方鉛礦）沉淀轉(zhuǎn)化—由1種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程。

K=Ksp(PbCrO4)/Ksp(PbS)=1.77×10-14/9.04×10-29

=1.96×1014上述轉(zhuǎn)化反應(yīng)→完全。

2024/3/28礦物的溶解沉淀例2：有0.20molBaSO4沉淀，每次用飽和Na2CO3(1.6

mol.dm-3)溶液處理，若要把BaSO4沉淀完全轉(zhuǎn)化到溶液中，需要處理幾次？(298K,BaSO4

Ksp=1.07

10-10,BaCO3

Ksp=2.58

10-9)解：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)平衡濃度：1.6–xx

2024/3/28礦物的溶解沉淀（次）2024/3/28礦物的溶解沉淀5.5礦物的沉淀次序（分步沉淀）分步沉淀——在一定條件下，使混合溶液中的某種離子生生沉淀，在另一些條件下，使其他離子先后沉淀的過程。又稱“選擇性沉淀”（electiveprecipitation）。相反的過程稱為“分步溶解”（選擇性溶解）。2024/3/28礦物的溶解沉淀例：金屬硫化物的生成順序（方鉛礦，硫錳礦）

某成礦流體含Zn2+和Mn2+各化0.10mol.dm-3，在H2S參與下，哪一種礦物先生成？，（已知：）2024/3/28礦物的溶解沉淀解：H2S溶液中[S2-]受[H+]控制：可見，，則，在流體一定的pH變化條件下可能使Ksp小的ZnS先沉淀完全，而Mn2+則留在里流體。2024/3/28礦物的溶解沉淀ZnS↓剛析出，S2-同時(shí)參與下列兩種平衡①+②-③，得總反應(yīng)：此反應(yīng)為ZnS酸溶反應(yīng)的逆反應(yīng)。①②③2024/3/28礦物的溶解沉淀1.剛出現(xiàn)ZnS↓時(shí)所需[S2-]：此時(shí)相應(yīng)的[H+]為：2024/3/28礦物的溶解沉淀2.當(dāng)Zn