《工程化學(xué)》第五節(jié) 難溶強電解質(zhì)的溶解-沉淀平衡

1、第五節(jié) 難溶強電解質(zhì)的溶解-沉淀平衡難溶物質(zhì)：溶解度小于0.1g/100gH2O 的物質(zhì)?？扇芪镔|(zhì)：溶解度大于1g/100gH2O 的物質(zhì)。微溶物質(zhì)：溶解度介于可溶與難溶之間的。一、溶度積AgCl(s) Ag+(aq) + Cl(aq)Ag+(aq) + Cl (aq) AgCl(s)溶解：沉淀： 在一定溫度下，當(dāng)溶解和沉淀速率相等時，便建立了一種動態(tài)的多相離子平衡，稱為溶解-沉淀平衡。溶解沉淀Ks 與濃度無關(guān)，與溫度有關(guān)。Ks 反映難溶強電解質(zhì)的溶解程度。Ks 溶度積常數(shù)(solubility product) ，簡 稱溶度積。此時飽和溶液中AgCl的濃度即為其溶解度。Ag2CrO4 (s)

2、 2Ag+(aq) + CrO42(aq) AmBn(s) mAn+ + nBm 在有關(guān)溶度積的計算中，濃度必須采用molkg1，而溶解度的單位除了用 gkg1外，常見的還有g(shù) /100g水。因此，計算時要先將難溶電解質(zhì)的溶解度S的單位換算為molkg1。例： 25， AgCl 的溶解度為 1.91103gkg1。求該溫度下AgCl 的溶度積。已知：AgCl 的摩爾質(zhì)量為 143.35 gmol1。解：平衡濃度(molkg1) S SAgCl(s) Ag+(aq) + Cl (aq)解：平衡濃度(molkg1 ) 2S S例：25，已知Ks (Ag2CrO4)=1.121012，求同溫下Ag2

3、CrO4的溶解度(molkg1 )為多少？= (2S)2S = 1.121012S = 6.54105 molkg1Ag2CrO4 (s) 2Ag+(aq) + CrO42(aq)Ag2CrO4的溶解度為 6.54105 molkg1 。平衡濃度(molkg1) mS nSAmBn(s) mAn+(aq) + nBm(aq) = ( mS )m ( nS )n= mm nn Sm+n 思考題：已知Ca3(PO4)2的Ks ，求它的S？53m+n* 不同類型的難溶電解質(zhì)不能直接用溶度積 比較其溶解度的相對大小。* 相同類型的難溶電解質(zhì)，其Ks 大的 S 也大。電解質(zhì)溶度積溶解度/molkg1Ag

4、Cl1.7710101.33105AgBr5.3510137.31107AgI8.5110179.221010Ag2CrO41.1210126.54105 (1) 某難溶強電解質(zhì)A2B，其相對分子質(zhì)量為 80 gmol1 ，常溫下在水中的溶解度為2.4103gkg1，則 Ks (A2B) = ( ) (A) 1.8109 (B) 8.61010 (C) 1.11013 (D) 2.71014C選擇題C(2) 已知：Ks (AgCl) = 1.771010, Ks (Ag2CrO4) = 1.121012 , Ks (Ag2C2O4) = 5.41012 ,Ks (AgBr) = 5.35101

5、3 在下列難溶鹽的飽和溶液中，Ag+ 濃度最大的是 ( ) (A) AgCl (B) Ag2CrO4(C) Ag2C2O4 (D) AgBr由Gm (T) = RTlnK ，可知其K 即Ks 。熱力學(xué)方法計算溶度積fHm (H+,ao)=0，fGm (H+,ao)=0 ，Sm (H+,ao)=0T=298.15K ，H3O+的有效濃度為 1.0 molkg1規(guī)定:因此可以從熱力學(xué)計算Ks 。例：根據(jù)熱力學(xué)原理計算AgCl的溶度積。解：AgCl(s) Ag+(aq) + Cl (aq)fGm,B/kJmol1 109.789 77.107 131.228rGm = 55.67 kJmol1Ks

6、=K =1.7610 10= 22.458 lnK =稱為離子積，簡寫為 B 。 B Ks ，溶液過飽和，將有沉淀析出。 B = Ks ，溶液飽和，達到動態(tài)平衡。 B Ks ，所以會產(chǎn)生 PbI2沉淀。b(Pb2+) = 0.1molkg1, b(I) = 0.1molkg1等體積混合，濃度減半。(1) 沉淀的生成根據(jù)溶度積規(guī)則，當(dāng)B Ks 時，有沉淀生成。B = b(Pb2+)/b (b(I)/b 2 = 0.1(0.1)2 =1103例：在 0.50 molkg1 MgCl2溶液中，加入等體積 0.10 molkg1的氨水，問能否產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀？已知解: 因為等體積混合，所以混合后

7、，溶液中存在著以下兩個平衡：Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH(aq)NH3H2O NH4+(aq) + OH(aq)平衡濃度(molkg1) 0.05 x x x初始濃度(molkg1) 0.05 0 0NH3H2O NH4+(aq)+OH(aq)b(OH) = 9.43104 molkg1由反應(yīng)計算b(OH) 。x 9.43104所以有Mg(OH)2沉淀析出。由反應(yīng)計算B 。 (2) 沉淀的溶解 在含有沉淀的難溶強電解質(zhì)的飽和溶液中，如果能降低難溶強電解質(zhì)的正離子或負離子的濃度，使 B Ks ，沉淀就會溶解。生成弱電解質(zhì) 生成弱酸 H2CO3、H2S、H2C2O4 生成水

8、生成弱堿 NH3H2O發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成配離子A.生成弱電解質(zhì)a: 生成弱酸2HCl 2Cl + 2H+CaCO3(s) Ca2+ + CO32+H2CO3H2O+CO2CaCO3(s) + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2b(CO32)，B ， 總反應(yīng)為Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH3HCl 3Cl + 3H+3H2Ob: 生成水Fe(OH)3(s) +3HCl FeCl3+ 3H2Ob(OH)， B ， 總反應(yīng)為c: 生成弱堿2NH4Cl 2Cl + 2NH4+Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH+2NH3 H2OMg(OH)2(s)+2NH4Cl MgCl

9、2 + 2NH3 H2O 總反應(yīng)為b(OH)，B ， C. 生成配離子B. 發(fā)生氧化還原反應(yīng)加入氨水 2NH3 AgCl(s) Cl +Ag+ +Ag(NH3)2+3S2 +2NO3 + 8H+ = 3S+ 2NO + 4H2OKs (CuS)=1.271036CuS(s) Cu2+ + S2 3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+3S+4H2Ob(S2)，B ， b(Ag+)，B ， Na2CO32Na+ + CO32同離子效應(yīng)：在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，加入與其含有相同離子的強電解質(zhì)，而使難溶電解質(zhì)的溶解度降低的現(xiàn)象。CaCO3(s) Ca2+ + CO322. 同離子效應(yīng)平衡

10、移動方向解：初始濃度(molkg1) 0 0.01平衡濃度(molkg1 ) 2x 0.01+x 0.01 molkg1 K2CrO4中 S = 5.29106 molkg1 x很小 0.01 + x 0.01解得 x = 5.29106純水中 S = 6.54105 molkg1 (2x )2(0.01+x )= Ks = 1.121012例題：求 25時， Ag2CrO4在 0.01molkg1 K2CrO4溶液中的溶解度。 已知Ks (Ag2CrO4 )= 1.121012解：初始濃度(molkg1 ) 0.01 0平衡濃度(molkg1) 2x + 0.01 x x很小，2x + 0.

11、01 0.01解得 x = 1.121080.01 molkg1 AgNO3中 S = 1.12108 molkg1 純水中 S = 6.54105 molkg1 (2x + 0.01)2 x = Ks = 1.121012題目若改為求 25時， Ag2CrO4 在 0.01 molkg1 AgNO3溶液中的溶解度。已知Ks (Ag2CrO4 )= 1.121012題目若改為: 已知25時， Ag2CrO4在水中的溶解度為6.54105 molkg1。求(1) Ag2CrO4在 0.01 molkg1 K2CrO4溶液中的溶解度。(2) Ag2CrO4在 0.01 molkg1 AgNO3溶液

12、中的溶解度。自己進行計算。在水中S=1.12104 molkg1 在0.5 molkg1氨水中S =6.23107 molkg1 練習(xí)：求25時Mg(OH)2在水中的溶解度和在0.5 molkg1氨水中的溶解度。已知：3. 沉淀的轉(zhuǎn)化 借助于某一試劑的作用，把一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程，叫做沉淀的轉(zhuǎn)化。Ks (CaSO4)=7.10105，Ks (CaCO3)=4.96109很大，這一轉(zhuǎn)化反應(yīng)容易。這一轉(zhuǎn)化反應(yīng)困難。小結(jié)：(1) 沉淀類型相同, Ks 大者向Ks 小者轉(zhuǎn) 化容易，二者 Ks 相差越大轉(zhuǎn)化越完全，反之 Ks 小者向 Ks 大者轉(zhuǎn)化困難；(2) 沉淀類型不同，計算反應(yīng)的 K 。

13、混合溶液實驗：4. 分步沉淀和沉淀分離 這種混合溶液中離子發(fā)生先后沉淀的現(xiàn)象，稱為分步沉淀。 逐滴加入AgNO3溶液0.010molkg1 I 0.010molkg1 Cl淡黃色AgI(s)先析出白色AgCl(s)后析出因此，AgI 先沉淀。 105 molkg1 AgCl開始沉淀時，溶液中殘留的b(I)為 說明I已沉淀完全。因此， I與 Cl可以分離。沉淀完全：溶液中殘留離子濃度 105molkg1例: 在含有 0.10 molkg1 Fe3+ 和 0.10 molkg1Ni2+ 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? 已知：Ks (Fe(OH)3) = 2.641039， Ks (Ni(OH)2) = 5.471016解:3控