難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡課件

1、第三章第三章 水溶液中的離子平衡水溶液中的離子平衡第四節(jié)第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡難溶電解質(zhì)的溶解平衡 飽和飽和NaCl溶液溶液形狀不規(guī)則形狀不規(guī)則的的NaClNaCl固體固體形狀規(guī)則形狀規(guī)則的的NaCl固固體體 一晝夜后觀察發(fā)現(xiàn)：固體變?yōu)橐?guī)則一晝夜后觀察發(fā)現(xiàn)：固體變?yōu)橐?guī)則的立方體；質(zhì)量并未發(fā)生改變的立方體；質(zhì)量并未發(fā)生改變思考：思考：為什么？為什么？發(fā)生了那些過程？發(fā)生了那些過程？活動與探究：活動與探究：固體溶質(zhì)固體溶質(zhì) 溶液中的溶質(zhì)溶液中的溶質(zhì)溶解溶解結(jié)晶結(jié)晶現(xiàn)象：濃度不變或晶體質(zhì)量不變現(xiàn)象：濃度不變或晶體質(zhì)量不變本質(zhì)：溶解速率本質(zhì)：溶解速率 = 析出速率析出速率為什么飽和溶液不再溶解溶

2、質(zhì)？為什么飽和溶液不再溶解溶質(zhì)？思考：思考：可溶的電解質(zhì)溶液中存在溶解平衡，可溶的電解質(zhì)溶液中存在溶解平衡，難溶的電解質(zhì)在水中是否也存在溶解平衡難溶的電解質(zhì)在水中是否也存在溶解平衡呢？呢？ 溶解溶解 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 沉淀沉淀 AgClAgCl溶解平衡的建立溶解平衡的建立Ag+Cl-一定一定T T 時時: :水分子作用下水分子作用下V V溶解溶解V V沉淀沉淀V Vt t一、一、沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 1 1、沉淀溶解平衡、沉淀溶解平衡的概念的概念在一定溫度下，難溶電解質(zhì)溶解成離子的在一定溫度下，難溶電解質(zhì)溶解成離子的速率與離子重新結(jié)合成沉淀的速率相等，速率

3、與離子重新結(jié)合成沉淀的速率相等，溶液中各溶液中各離子的濃度離子的濃度保持不變的狀態(tài)保持不變的狀態(tài)2 2、沉淀溶解平衡的表示、沉淀溶解平衡的表示AgCl(s) Ag+(aq)+Cl (aq) 沉淀溶解平衡表達式：沉淀溶解平衡表達式： PbI2(s)Pb2+(aq) + 2I-(aq) AgCl(s)Ag+(aq) + Cl-(aq)Cu(OH)2(s)Cu2+(aq) + 2OH-(aq)對比電離方程式：對比電離方程式： PbI2Pb2+ 2I- AgClAg+ Cl-Cu(OH)2Cu2+ + 2OH-小結(jié)：必須注明固體，溶液符號小結(jié)：必須注明固體，溶液符號PbI2:AgCl:Cu(OH)2:

4、必須用可逆符號必須用可逆符號3 3、沉淀溶解平衡的特點、沉淀溶解平衡的特點逆逆、等、動、定、變（等、動、定、變（一切平衡的特點一切平衡的特點）4 4、沉淀溶解平衡的影響因素、沉淀溶解平衡的影響因素內(nèi)因：電解質(zhì)本身的性質(zhì)。內(nèi)因：電解質(zhì)本身的性質(zhì)。只要是飽和溶液都存在溶解平衡。只要是飽和溶液都存在溶解平衡。絕對不溶的物質(zhì)是沒有的絕對不溶的物質(zhì)是沒有的不同難溶物其溶解度差別也很大不同難溶物其溶解度差別也很大溶解度越大正向溶解度越大正向進行程度越大。進行程度越大。不管易溶不管易溶還是難溶還是難溶1.內(nèi)因：內(nèi)因：2.外因：外因：難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)溫度：溫度：濃度：濃度：溫度升高，多

5、數(shù)溶解平衡向溫度升高，多數(shù)溶解平衡向溶解方向移動。溶解方向移動。稀釋：稀釋：同離子效應：同離子效應：向溶解方向移動向溶解方向移動加入相同的離子，向加入相同的離子，向生成沉淀的方向移動生成沉淀的方向移動取決于溶解取決于溶解度隨溫度的度隨溫度的變化變化討論總結(jié)：討論總結(jié)：對于平衡對于平衡AgClAgCl（S S） AgAg+ +(aq(aq) + ) + ClCl- -(aq(aq) ) 若改變條件，對其有何影響若改變條件，對其有何影響改變條件改變條件平衡移動方向平衡移動方向 C C（AgAg+ + ）C C（ClCl- -）升升 溫溫加加 水水加加AgClAgCl（s s）加加NaClNaCl（

6、s s）加加AgNOAgNO3 3(s)(s) 不變不變 不變不變不移動不移動 不變不變 不變不變 改變條件改變條件平衡移動方向平衡移動方向升高溫度升高溫度加少量加少量ZnCl2（s）加少量加少量Na2S（s）加水稀釋加水稀釋加稀加稀H2SO4對于沉淀溶解平衡：對于沉淀溶解平衡：ZnS（S） Zn2+(aq) + S2-(aq) 若改變條件，對其有何影響若改變條件，對其有何影響沉淀生成沉淀生成沉淀生成沉淀生成沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解例例1. 現(xiàn)將足量的現(xiàn)將足量的AgCl分別加入下列物質(zhì)中，分別加入下列物質(zhì)中， AgCl在下列溶液中的溶解度由大到小的排列順序是在下列溶液中

7、的溶解度由大到小的排列順序是 ( ) 20 ml 0.01molL-1KCl溶液溶液 30 ml 0.02molL-1CaCl2溶液溶液 40 ml 0.03molL-1HCl溶液溶液 10 ml 蒸餾水蒸餾水 50 ml 0.05molL-1AgNO3溶液溶液 A. B. C. D. B定義定義：在一定溫度下，難溶電解質(zhì)在溶液中：在一定溫度下，難溶電解質(zhì)在溶液中達到沉淀溶解平衡時。達到沉淀溶解平衡時。其離子濃度的其離子濃度的化學計量化學計量數(shù)次方數(shù)次方的乘積為一個常數(shù)，稱之為的乘積為一個常數(shù)，稱之為溶度積常數(shù)溶度積常數(shù), ,簡稱溶度積，用簡稱溶度積，用K Kspsp表示。表示。5 5、溶度積

8、常數(shù)、溶度積常數(shù)( (K Kspsp) ) PbI2(s)Pb2+(aq) + 2I-(aq)KspKsp= =PbPb2+2+ I I- - 2 2注意：注意：書寫溶度積表達式時不考慮固體的濃度書寫溶度積表達式時不考慮固體的濃度25時溶度積時溶度積 Ksp=PbPb2+2+ I I- - 2 2= 7.110-9 mol3 L-3只受溫度只受溫度影響影響 寫出下列難溶物的沉淀溶解平衡表達式和寫出下列難溶物的沉淀溶解平衡表達式和溶度積表達式溶度積表達式 難溶物難溶物沉淀溶解平衡表達式沉淀溶解平衡表達式Ksp表達式表達式AgI BaSO4Mg(OH)2Ca3(PO4)2AgI(s) Ag+ I-

9、BaSO4(s) Ba2+SO42-Mg(OH)2(s) Mg2+ 2OH-Ca3(PO4)2(s) 3Ca2+ 2PO43-Ksp =Ag+ I- Ksp = Ba2+SO42-Ksp =Mg2+ OH- 2Ksp = Ca2+ 3PO43- 2BmAn (s) mBn+ (aq)+nAm(aq) )A()B(-mnnmccK通式：通式：sp相同類型相同類型(如如AB型型)的難溶電解質(zhì)的的難溶電解質(zhì)的Ksp越小，越小，溶解度越小，越難溶。溶解度越小，越難溶。如如: Ksp (AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI)溶解度溶解度:AgCl AgBr AgIKsp的大小反映了物質(zhì)在水

10、中的溶解能力。的大小反映了物質(zhì)在水中的溶解能力。Ksp越大，越大，其溶解能力越強，其溶解能力越強，Ksp越小，越易沉淀，同等條件下越小，越易沉淀，同等條件下優(yōu)先沉淀。優(yōu)先沉淀。 幾種難溶電解質(zhì)在幾種難溶電解質(zhì)在25時的沉淀溶解平衡和溶度積：時的沉淀溶解平衡和溶度積： AgCl(s) Ag+ + Cl- Ksp= Ag+Cl- = 1.810-10mol2 L-2AgBr(s) Ag+ + Br- Ksp= Ag+Br- = 5.010-13mol2 L-2AgI(s) Ag+ + I- Ksp= Ag+I- = 8.310-17mol2 L-2（2）Ksp的意義：反映了難溶電解質(zhì)在水中的意義：

11、反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力的溶解能力溶度積的應用溶度積的應用 例例1. 已知室溫下已知室溫下PbI2的溶度積為的溶度積為7.110-9，在，在c(I-)=0.1molL-1的溶液中的溶液中, Pb2+的濃度最大可的濃度最大可達到多少達到多少?Ksp c (Pb2+) c2(I-)（1 1）已知溶度積求離子濃度：）已知溶度積求離子濃度：PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I- (aq)解：解：c (Pb2+) = Ksp/c2(I-) =7.110-9/0.12 =7.110-7molL-1即：該溶液里允許即：該溶液里允許Pb2+的最大濃度為的最大濃度為7.110-7molL-1例例2

12、. 已知已知 298K 時時gCl 的的 Ksp = 1.8 10-10， 求其溶解度求其溶解度S（2 2）已知溶度積求溶解度：）已知溶度積求溶解度：解：解：Ksp = c(Ag+) . c(Cl-)AgCl(s) Ag+ (aq)+ Cl- (aq)設設AgCl的溶解度為的溶解度為S，在，在1L飽和溶液中，飽和溶液中， c(Ag +) = X，c(Cl-) = XKsp= c(Ag +) c(Cl-)= X 2 = 1.810-10cAgCl= c(Ag + ) =1.3410-4molL-1S AgCl= 1.34 10-4molL-1 1L 143.5gmol-1 100g 1000g

13、= 1.9 10-4g例例3：已知：已知298K時時AgCl在水中溶解了在水中溶解了1.9210-3gL-1達飽和，計算其達飽和，計算其Ksp。解：解：AgCl的摩爾質(zhì)量的摩爾質(zhì)量= 143.5 g mol-1 c = 1.9210-3g/l / 143.5 g mol-1 = 1.34 10-5 molL-1 Ksp = c2 = 1.810-10(3).已知離子濃度求溶度積：已知離子濃度求溶度積：例例4. 已知已知298K時，時， MgCO3的的 Ksp = 6.8210-6，溶液中，溶液中c(Mg2+)=0.0001molL-1，c(CO32-) = 0.0001molL-1，此時，此時

14、Mg2+和和CO32-能否共存？能否共存？（4 4）利用溶度積判斷離子共存：）利用溶度積判斷離子共存：解：解：c(Mg2+) . c(CO32-) = (0.0001)2 =110-8MgCO3(s) Mg2+ (aq)+ CO32- (aq) 110-8 Ksp時時 過飽和溶液，有沉淀生成過飽和溶液，有沉淀生成當當 Qc = Ksp時時 飽和溶液，為飽和溶液，為溶解平衡狀態(tài)溶解平衡狀態(tài)當當 Qc Ksp時時 不飽和溶液，無沉淀生成不飽和溶液，無沉淀生成a.判斷是否產(chǎn)生沉淀判斷是否產(chǎn)生沉淀 例例1. 將將5ml 1x10-5mol/L的的AgNO3溶溶液和液和15ml 4x10-5mol/L的

15、的K2CrO4溶液混溶液混合時，有無合時，有無磚紅色磚紅色Ag2CrO4沉淀生成？沉淀生成？（已知該溫度下（已知該溫度下Ag2CrO4的的Ksp=9x10-12）溶度積與離子積的綜合應用溶度積與離子積的綜合應用 例例2：?。喝?ml0.002molL- 1 BaCl2與等體積的與等體積的0.02molL-1Na2SO4混合，是否有沉淀產(chǎn)生混合，是否有沉淀產(chǎn)生?若有若有,計算計算Ba2+是否沉淀完全是否沉淀完全即即c(Ba2+ )110-5molL-1 (該溫度下該溫度下BaSO4的的 Ksp=1.110-10.） ？(2) SO42- + Ba2+ BaSO4Ksp 0.009mol/l c(

16、Ba2+) = 1.110-10c(Ba2+) = 1.210-8molL-1Ksp,故有沉淀產(chǎn)生故有沉淀產(chǎn)生.1沉淀的生成沉淀的生成原理：難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡向左移動，就會原理：難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡向左移動，就會生成沉淀。生成沉淀。常見的方法有：常見的方法有：(1)調(diào)節(jié)溶液的調(diào)節(jié)溶液的pH法：法：使雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀使雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀如除去如除去NH4Cl溶液中的溶液中的FeCl3雜質(zhì)，可加入氨水調(diào)節(jié)雜質(zhì)，可加入氨水調(diào)節(jié)pH至至78，離子方程式為，離子方程式為Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4+H2S+Cu2+ CuS+2H+注意：一般認為殘留在溶液中的離

17、子濃度小于注意：一般認為殘留在溶液中的離子濃度小于110-5 mol/L時，沉淀已經(jīng)完全。時，沉淀已經(jīng)完全。加沉淀劑法：加沉淀劑法：以以Na2S、H2S等作沉淀劑，使等作沉淀劑，使Cu2+、Hg2+等生成極難容的硫化物等生成極難容的硫化物CuS、HgS沉淀。沉淀。例例1、向向1.010-3 mol L-3 的的K2CrO4溶液中滴加溶液中滴加AgNO3溶液溶液,求開始有求開始有Ag2CrO4沉淀生成時的沉淀生成時的Ag+ =? CrO42-沉淀完全時沉淀完全時, Ag+= ?已知：已知：Ksp，Ag2CrO4=9.010-12解: Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42- Ksp = Ag+

18、2 CrO42-CrO42-沉淀完全時的濃度為沉淀完全時的濃度為1.0 10-5 mol L-1故有故有5324Ag 9.5 10 molCrOspKL112432549.0 10Ag 9.5 10 mol LCrO1.0 10Ksp1已知數(shù)據(jù)氫氧化銅已知數(shù)據(jù)氫氧化銅Ksp=2.210-20 氫氧化鐵氫氧化鐵Ksp=2.810-39 開始沉淀時開始沉淀時pH完全沉淀時完全沉淀時pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.26.41)能結(jié)合能結(jié)合H+，提高，提高pH;2)不會引入雜質(zhì)；不會引入雜質(zhì)；3)分離方便分離方便疑問：疑問：在除去在除去Cu2+中中Fe3+時為什么要加入時為什么要加入C

19、u(OH)2或或Cu2(OH)2CO3?應將應將pH調(diào)到多大？調(diào)到多大？(1)酸溶解法酸溶解法 如如CaCO3溶于鹽酸溶于鹽酸,離子方程式離子方程式CaCO3+2H+ Ca2+H2O+CO22.沉淀的溶解沉淀的溶解(3)氧化還原溶解法氧化還原溶解法 如不溶于鹽酸的硫化物如不溶于鹽酸的硫化物Ag2S溶于稀溶于稀HNO3。(2)鹽溶液溶解法鹽溶液溶解法 如如Mg(OH)2溶于溶于NH4Cl溶液溶液,離子方程式為離子方程式為(4)配位溶解法配位溶解法如如AgCl、Cu(OH)2可溶解在氨水中生成銀氨溶液和銅氨溶液等更穩(wěn)定配離子可溶解在氨水中生成銀氨溶液和銅氨溶液等更穩(wěn)定配離子 Mg(OH)2+2NH

20、 Mg2+2NH3H2O4AgCl+2NH3H2O Ag(NH3)2+Cl-+2H2OCu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH- Q Qc c 10-24，與稀鹽酸反應即可有效地降低S2-濃度而使之溶解。例如：ZnS + 2H+ Zn2+ + H2S(2) (2) 不溶于水和稀鹽酸，但溶于濃鹽酸的硫化物。不溶于水和稀鹽酸，但溶于濃鹽酸的硫化物。此類硫化物的Ksp在10-2510-30之間，與濃鹽酸作用除產(chǎn)生H2S氣體外，還生成配合物，降低了金屬離子的濃度。例如：PbS + 4HCl H2PbCl4 + H2S(3) (3) 不溶于水和鹽酸，但溶于濃硝酸的硫化物。不溶于水和鹽酸，但溶

21、于濃硝酸的硫化物。此類硫化物的Ksp10-30，與濃硝酸可發(fā)生氧化還原反應，溶液中的S2-被氧化為S，S2-濃度大為降低而導致硫化物的溶解。例如：3CuS + 8HN03 3Cu(NO3)2 + 3S+ 2NO + 4H2O(4) (4) 僅溶于王水的硫化物。僅溶于王水的硫化物。對于Ksp更小的硫化物如HgS來說，必須用王水才能溶解。因為王水不僅能使S2-氧化，還能使Hg2+與Cl-結(jié)合，從而使硫化物溶解。反應如下：3HgS + 2HNO3 + 12HCl 3H2HgCl4 + 3S+ 2NO+ 4H2O部分硫化物的酸溶性水 溶:Na2S,K2S,(NH4)2S 不溶：ZnS FeS CuS

22、Ag2S HgS PbS 稀鹽酸或硫酸 溶：Na2S,K2S,(NH4)2S ZnS FeS MnS 不溶：CuS Ag2S HgS PbS濃鹽酸：溶： Na2S,K2S,(NH4)2S ZnS FeS PbS SnS 不溶：CuS Ag2S HgS PbS硝酸： 溶：Na2S,K2S,(NH4)2S ZnS FeS PbS CuS Ag2S 不溶： HgS 僅溶于王水： HgS 水水 稀酸稀酸 濃鹽酸濃鹽酸 硝酸硝酸 王水王水 Na2S K2S (NH4)2S ZnS FeS MnS PbS SnS CuS Ag2S HgS 不溶不溶溶溶 (1)實質(zhì)實質(zhì): 的移動的移動(沉淀的溶解度差沉淀的

23、溶解度差別別 ,越容易轉(zhuǎn)化越容易轉(zhuǎn)化)。 (2)應用應用:鍋爐除垢、礦物轉(zhuǎn)化等。鍋爐除垢、礦物轉(zhuǎn)化等。3.沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡越大越大a.一般說來一般說來,溶解能力相對較強的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解溶解能力相對較強的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較弱的物質(zhì)。能力相對較弱的物質(zhì)。Ksp小的物質(zhì)向小的物質(zhì)向Ksp更小的物更小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化質(zhì)轉(zhuǎn)化 例如例如:AgNO3 AgCl(白色沉淀白色沉淀) AgBr (淺黃色沉淀淺黃色沉淀) AgI(黃色沉淀黃色沉淀) Ag2S (黑色沉淀黑色沉淀)。NaClNaClNaBrNaBrNaINaINaNa2 2S S原理原理:不同物質(zhì)的不同物質(zhì)的Ksp不

24、同，以此進行轉(zhuǎn)化不同，以此進行轉(zhuǎn)化鍋爐水垢中含有鍋爐水垢中含有CaSO4 ，可先用，可先用Na2CO3溶液溶液處理，使處理，使 之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3CaSO4 SO42- + Ca2+ + CO32-CaCO3b.鍋爐除水垢鍋爐除水垢 溶液中含有幾種離子，加入某沉淀劑均可生成沉溶液中含有幾種離子，加入某沉淀劑均可生成沉淀，沉淀生成的先后順序按淀，沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后離子積大于溶度積的先后順序沉淀，順序沉淀，叫作分步沉淀。叫作分步沉淀。 KspKsp越小越先沉淀，且越小越先沉淀，且KspKsp相差越大分步沉淀越完相差越大分步沉淀越完全全

25、; ;如如AgClAgCl、AgBrAgBr、AgIAgI、AgAg2 2S S 一般認為沉淀離子濃度小于一般認為沉淀離子濃度小于1.010-5 mol/L時時, ,則認為已經(jīng)沉淀完全則認為已經(jīng)沉淀完全3、以、以MnO2為原料制得的為原料制得的MnCl2溶液中常含有溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金屬離子，通過添加過量難溶電解等金屬離子，通過添加過量難溶電解質(zhì)質(zhì)MnS，可使這些金屬離子形成硫化物沉淀，經(jīng)，可使這些金屬離子形成硫化物沉淀，經(jīng)過濾除去包括過濾除去包括MnS在內(nèi)的沉淀，再經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶，在內(nèi)的沉淀，再經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶，可得純凈的可得純凈的MnCl2。根據(jù)上述實驗事實，可推知。根據(jù)

26、上述實驗事實，可推知MnS具有的相關性質(zhì)是（具有的相關性質(zhì)是（ ） A.具有吸附性具有吸附性 B.溶解度與溶解度與CuS、PbS、CdS等相同等相同 C.溶解度大于溶解度大于CuS、PbS、CdS D溶解度小于溶解度小于CuS、PbS、CdSC例例1：如果溶液中：如果溶液中Fe3+和和Mg2+的濃度均為的濃度均為0.10 molL, 使使Fe3+完全沉淀而使完全沉淀而使Mg2+不沉淀的不沉淀的pH條件條件是什么是什么? 相應的相應的Ksp查閱教材查閱教材P65頁表格中數(shù)據(jù)頁表格中數(shù)據(jù)。111353833Lmol105 . 1101100 . 4FeOHspKpH = 3.2解解: Fe(OH)

27、3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-38 Fe3+ 沉淀完全時的沉淀完全時的OH-為為:Mg2開始沉淀的開始沉淀的pH值為值為:152111212Lmol103 . 1)1 . 0108 . 1()Mg(OHspKpH =9.1因此因此, 只要控制只要控制pH值在值在3.2 9.1之間即可使之間即可使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀。不沉淀。 向盛有向盛有2mL 0.1mol/L ZnSO2mL 0.1mol/L ZnSO4 4溶液的試管中溶液的試管中加入幾滴加入幾滴NaNa2 2S (1mol/L) S (1mol/L) 溶液，再向其中滴溶液，再向其中滴加加0.1mol/L CuSOCuSO4 4溶液，觀察沉淀顏色的變化溶液，觀察沉淀顏色的變化。物質(zhì)物質(zhì)ZnSCuSKsp(mol2L-2)1.610-241.310-36沉淀顏色沉淀顏色白色