《無機(jī)化學(xué)》（配大連理工第五版） 沉淀溶解平衡

1、5.3兩種沉淀之間的平衡5.2沉淀的生成與溶解5.1溶解度和溶度積第五章 沉淀溶解平衡(solubility and solubility product) 5.1.3溶解度和溶度積的關(guān)系5.1.2溶度積5.1.1溶解度5.1溶解度和溶度積 在一定溫度下，體系達(dá)到溶解平衡時(shí)，一定量的溶劑中含有溶質(zhì)的質(zhì)量，叫做溶解度。通常以符號(hào) s表示。對水溶液來說，通常以飽和溶液中每100g 水所含溶質(zhì)的質(zhì)量來表示，即以g /100g水表示，一般溶解度低于0.01g/100g水的物質(zhì)稱為難溶物。5.1.1溶解度 在一定溫度下，將難溶電解質(zhì)放入水中時(shí)，就發(fā)生溶解和沉淀兩個(gè)過程。5.1.2溶度積 在一定條件下，當(dāng)

2、溶解和沉淀速率相等時(shí)，便建立了一種動(dòng)態(tài)的多相離子平衡，可表示如下：一般沉淀反應(yīng)： 溶度積常數(shù)，簡稱溶度積。(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+mnnmmn)(B)(A)B(A-+=cc)(SO)(Ba)BaSO(2424-+=cc可簡寫為： )/(SO)/(Ba)BaSO( 2424-+=cccc溶解沉淀5.1.3溶解度和溶度積的關(guān)系nsms溶度積和溶解度的相互換算 在有關(guān)溶度積的計(jì)算中，離子濃度必須是物質(zhì)的量的濃度，其單位為molL1；而溶解度的單位往往是g /100g水。因此，計(jì)算時(shí)一般要先將難溶電解質(zhì)的溶解度 s的單位換算為molL1。nm-+(aq)mB(aq)nA (s)

3、BAmnmn)m()n(ss=11型 (一個(gè)陽離子和一個(gè)陰離子組成的難溶電解質(zhì)) MA(s) = M+ + A 1 2型 MA2(s) = M2+ 2A s 2sAnBm（S） nAm+(aq) + mBn-(aq) ns ms使用條件：（1）難溶電解質(zhì)離解出的離子不發(fā)生水解；（2）不是難溶弱電解質(zhì)。HgCl2(s) HgCl2(aq)HgCl2(aq) Hg2+(aq)+2Cl(aq) s c(Hg2+) and s c(Cl)/2s = c(HgCl2) + c(Hg2+) = c(Hg2+)c 2(Cl) 4s3例 ：25oC，AgCl的溶解度為1.9210-3 gL-1，求同溫度下Ag

4、Cl的溶度積。)L/(mol1-ss平衡濃度3.143Mr(AgCl) =解：已知1313Lmol1034.1Lmol3.1431092.1 -=s)aq(Cl(aq)Ag AgCl(s) -+1021080.1)Cl()Ag()AgCl(-+=scc 2 )L/(mol1xx-平衡濃度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg102.2Lg 331.7105.6-=s5312105.6 ,4101.1-=xx例：25oC，已知 (Ag2CrO4)=1.110-12，求同溫下s(Ag2CrO4)/gL-1。)aq(CrO(aq)2Ag (s)CrOAg4422-+24242)CrO()Ag

5、()CrOAg(-+=cc解：)CrOAg()AgCl(42ss5.2沉淀的生成與溶解5.2.3pH 值對溶解度的影響 沉淀的酸溶解5.2.2同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)5.2.1溶度積規(guī)則沉淀溶解平衡的反應(yīng)商判據(jù),即溶度積規(guī)則：(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+ J 平衡向左移動(dòng)，沉淀析出； J = 處于平衡狀態(tài)，飽和溶液； J 平衡向右移動(dòng)，無沉淀析出； 若原來有沉淀存在，則沉淀溶解。5.2.1溶度積規(guī)則PbCrO4(s)例：BaCO3的生成。 加 BaCl2 或 Na2CO3 加酸(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO2323-+利于 BaCO3 的溶解。23 )(CO JJc-

6、為 6. 010-4 molL-1 。若在 40.0L該溶液中，加入 0.010molL-1 BaCl2溶液 10.0L ，問是否能生成BaSO4 沉淀？如果有沉淀生成，問能生成 BaSO4多少克？最后溶液中 是多少？例題：25時(shí)，晴綸纖維生產(chǎn)的某種溶液中，(aq)SO (aq)Ba (s)BaSO2424-+生成沉淀的唯一條件是：例題：增加c(M+ ) or c(A) 使Q 巳知25時(shí)，Mg(OH)2的溶解度為:8.210-4(g)/100(g)H2O（1）求（2）如果在50ml0.2moldm-3的MgCl2溶液中，加入等體積的0. 2moldm-3的氨水，問是否有Mg(OH)2析出？巳知

7、解：（1）將溶解度用摩爾濃度表示：（2）混合后：c(Mg2+)=c(NH3)=0.1 moldm-3 NH3+H2O NH4+OH-Qc=0.1(2 1.3 10-3)2=3.6 10-7有Mg(OH)2沉淀產(chǎn)生。Qc=0.1(1.3 10-3)2=1.8 10-71.同離子效應(yīng)在難溶電解質(zhì)溶液中加入與其含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，而使難溶電解質(zhì)的溶解度降低的作用。5.2.2同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)例題：求 25時(shí)， Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度。解：AgCl在KNO3溶液中的溶解度 (25 ) 鹽效應(yīng)：在難溶電解質(zhì)溶液中，加入易溶強(qiáng)電解質(zhì)而使難溶電解質(zhì)的溶

8、解度增大的作用。 0.00 0.00100 0.00500 0.0100 1.278 1.325 1.385 1.4272.鹽效應(yīng) 當(dāng) 時(shí)， 增大，S(PbSO4)顯著減小，同離子效應(yīng)占主導(dǎo)； 當(dāng) 時(shí)， 增大，S(PbSO4)緩慢增大，鹽效應(yīng)占主導(dǎo)。1.難溶金屬氫氧化物 溶于酸5.2.3pH 值對溶解度的影響 沉淀的酸溶解2.826.85pH可將pH值控制在 2.82 6.85 之間Fe3+沉淀完全Ni2+開始沉淀例題：在含有0.10molL-1 Fe3+和 0.10molL-1 Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，應(yīng)控制pH值為多少?解：c(Fe3+)10-5溶于酸也溶

9、于堿(aq)Al(OH) (aq)OH(s)Al(OH)43-+O(l)3H(aq)Al (aq)3H(s)Al(OH)233+溶于銨鹽22Mn(OH) Mg(OH) 例如：上。加入銨鹽溶解，道理同(s)Mn(OH)21312102.1 10.15 -)aq(2OH)aq(Mg (s)Mg(OH)22+-+-+)aq(OHNH )aq(OH)aq(NH234+使 JJ0 c0.0506606 105.4 105.4 105.4050.0 )L(mol/1c+-平衡濃度Mg(OH) )2(2J沉淀析出，為了不使423(aq)OH (aq)NH O(l)H (aq)NH+-+25.0101.5)M

10、g()(Mg(OH)OH(1222-+-=cc=4.5 10-6016.0)108.1(101.52512=-0.050 0.25 )Lmol/(1-y平衡濃度此題也可以用多重平衡求解：)l(O2H)aq(2NH)aq(Mg )aq(2NH(s)Mg(OH)23242+)(NH)Mg(OH)( )NH()NH()Mg(23224232=+cccc(OH)2c(OH)2PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS2.金屬硫化物難溶金屬硫化物在酸中的沉淀-溶解平衡：難溶金屬硫化物的多相離子平衡：+-+22(aq)S(aq)M MS(s)：強(qiáng)堿+-222(aq)OH

11、(aq)HS O(l)H(aq)S S-+22(aq)HS(aq)OH (aq)M O(l)HMS(s)=-+2)HS()OH()M(ccc+22S(aq)H(aq)M (aq)2HMS(s)=-+22222+spa)S()S()H()SH()M( cccccK或=2a22a1spspa)SH(S)H()MS( KKKK在酸中的溶度積常數(shù)spaK 例題： 25下,于0.010molL-1FeSO4溶液中通入H2S(g), 使其成為飽和溶液 (c(H2S)= 0.10molL-1) 。用HCl調(diào)節(jié)pH值，使c(HCl)= 0.30molL-1 。試判斷能否有FeS生成。011.0)30.0(10

12、.001.0)(HS)(H)Fe (2222cccJ=+S(aq)H(aq)Fe (aq)H2FeS(s)22+解：600 spaK=沉淀生成。無FeS spaKJcc)(I102.2 6-=c)(Ag)Ag(I2Cl1+cc)I()(AgI)Cl()(AgClspsp-ccKKc 與被沉淀離子濃度有關(guān) 例題：某溶液中含Cl和 ，它們的濃度分別是 0.10mol.L-1和0.0010mol.L-1，通過計(jì)算證明，逐滴加入AgNO3試劑，哪一種沉淀先析出。當(dāng)?shù)诙N沉淀析出時(shí)，第一種離子是否被沉淀完全(忽略由于加入AgNO3所引起的體積變化)。解：析出AgCl(s)所需的最低Ag+濃度)Cl(Ag

13、Cl)sp-=cK)(CrO)CrO(Ag2442sp-=cK)(Ag(AgCl)2sp+=cK例題：已知某溶液中含有0.1 moldm-3 Zn2+和0.1 moldm-3的Cd2+，在此溶液中通入H2S至飽和。（1）試根據(jù)溶度積的大小判斷哪種沉淀先析出。（2）為了使Cd2+沉淀完全，問溶液中c(H+)應(yīng)為多少，是否析出ZnS沉淀。（3）在Zn2+、Cd2+分離中，若加入c(H+)為0.3 moldm-3，不斷通入H2S，保持其飽和，最后溶液中H+、Cd2+、Zn2+的濃度各是多少？ 解：先CdS析出沉淀。 （2）當(dāng)Cd2+沉淀完全時(shí)，c(Cd2+) 1.0 10-5 Cd2+ + H2S

14、CdS + 2 H+ 10-5 0.1（1）ZnS、CdS屬同一類型沉淀，可以用 來判斷 (CdS)= 8.0 10-27 (ZnS)= 2.5 10-22 c(Zn2+)c( S2-)= 8.2 10-22 0.1 = 8.2 10-23 無沉淀析出 (3)Cd2+ + H2S CdS + 2 H+ x 0.1 0.3+2(0.1-x)c(Cd2+)=x=2.0 10-7moldm-3c(H+)=0.5moldm-3c(Zn2+)=0.1moldm-35.3.2沉淀的轉(zhuǎn)化(aq)SO(s)aCOC (aq)CO(s)CaSO243234-+)(Ca)(CO)(Ca)(SO223224+-+-=ccccK)(CaCO)(CaSO3sp4spKK= 例題：在1LNa2CO3溶液中使0.010mol的CaSO4全部轉(zhuǎn)化為CaCO3,求Na2CO3的最初濃度為多少? 解：(aq)SO(s)CaCO (aq)CO(s)Ca