第7章 难溶电解质的沉淀-溶解平衡

1、难溶电解质 在常温下溶解度小于0 01g 100gH2O的电解质 一 沉淀溶解平衡 当溶解和沉淀这两个相反过程的速率相等时 溶解和沉淀达到平衡 沉淀溶解平衡平衡特点 多相平衡 溶液是饱和溶液 服从化学平衡定律 第一节溶度积和溶解度 也是一个平衡常数 只与物质本性及温度有关 称为活度积常数 难溶电解质溶液是稀溶液 可用浓度代替活度 称为溶度积常数 溶度积常数随温度的升高而增大 但幅度不大 第一节溶度积和溶解度 二 溶度积和溶解度的关系 溶解度的单位用mol L 1 AB型 s s A2B或AB2型 A3B或AB3型 A3B2或A3B2型 第一节溶度积和溶解度 三 溶度积规则 溶液为过饱和溶液 析出沉淀 溶液为饱和溶液 达到沉淀 溶解平衡 溶液为不饱和溶液 固体继续溶解 溶度积规则可用来判断沉淀的生成和溶解 是沉淀反应的基本原理 通过控制难溶电解质的离子浓度 可使反应向我们需要的方向转化 第一节溶度积和溶解度 例题二 在0 05L2 0 10 3mol L 1Pb2 离子中加入溶液0 10L0 030mol L 1I 离子溶液后 能否产生PbI2沉淀 已知 解 答 略 混合时 有沉淀生成

2、第一节溶度积和溶解度 一 沉淀的生成 沉淀生成的充要条件 1 生成沉淀 例题三 将20mL0 001mol L 1CaCl2与30 0mL0 010mol L 1KF溶液混合后 有无CaF2沉淀生成 已知 解 生成沉淀 第二节沉淀 溶解平衡的移动 2 分步沉淀 例题四 在含有0 01mol L 1KI和0 01mol L 1KCl的溶液中逐滴加入AgNO3 先生成哪种沉淀 第一种离子刚好沉淀完全时 第二种离子开始沉淀没有 已知 解 溶液将生成沉淀 如果 溶液将生成AgI沉淀 即有 第二节沉淀 溶解平衡的移动 同理 如果要生成AgCl沉淀 则 溶液中先生成AgI沉淀 生成AgI所需的Ag 浓度小 离子沉淀完全的条件 当溶液中I 刚好沉淀完全时 第二节沉淀 溶解平衡的移动 即此时溶液仍然无AgCl沉淀生成 注意 沉淀的顺序不是一成不变的 沉淀的顺序除了与溶度积有关外 还与个离子在溶液中的浓度有关 则 第二节沉淀 溶解平衡的移动 3 沉淀的转化 沉淀的转化 由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程 如往含有PbCrO4沉淀的溶液中加入 NH4 2S溶液并搅拌之 可以观察到沉淀由淡黄色的PbCO4变成

3、黄色PbS的过程 总反应 第二节沉淀 溶解平衡的移动 总反应等于两反应之和 因平衡常数值很大 所以反应向右进行较彻底 如果转化的平衡常数接近与1或小于1时 在一定的条件下 也可以实现 第二节沉淀 溶解平衡的移动 例题五 在含有BaSO4固体的BaSO4饱和溶液中加入Na2CO3固体 忽略溶液体积的变化 当离子浓度达到多少时 可使BaSO4固体开始转化成BaCO3沉淀 已知 解 BaSO4饱和溶液中Ba2 的浓度为 生成BaCO3的条件是 即 第二节沉淀 溶解平衡的移动 上述反应的总反应如下 即只要使 沉淀就开始发生转化 第二节沉淀 溶解平衡的移动 二 沉淀的溶解 沉淀溶解的充要条件 1 生成弱电解质使沉淀溶解 生成弱酸使沉淀溶解 总反应 第二节沉淀 溶解平衡的移动 因总反应等于三个反应之和 则 反应标准平衡常数的值很大 所以CaCO3能溶于酸中 第二节沉淀 溶解平衡的移动 生成H2O使沉淀溶解 总反应 第二节沉淀 溶解平衡的移动 生成弱碱使沉淀溶解 总反应 第二节沉淀 溶解平衡的移动 生成难电离的盐使沉淀溶解 总反应 第二节沉淀 溶解平衡的移动 例5 6 已知 Ksp Al OH 3

4、3 70 10 15 Kb NH3 1 75 10 5 将500mL0 20mol L 1AlCl3溶液和500mL0 20mol L 1氨水混合 1 混合后有无沉淀生成 2 需要加入多少克NH4Cl才能使溶液无Al OH 3沉淀生成 忽略加入NH4Cl固体引起的体积变化 1 解 1 有关反应式为 Al3 3NH3 3H2OAl OH 3 3反应的平衡常数为 混合后 反应商为 由于 反应正向自发进行 混合后有Al OH 3沉淀生成 2 不生成Al OH 3沉淀的条件是 故需加入NH4Cl的质量为 为了防止生成Al OH 3沉淀 至少需加2 8gNH4Cl 2 发生氧化还原反应而使沉淀溶解 当沉淀的浓度积常数太小时 通过生成弱电解质的方法很难使沉淀溶解 但可以用氧化性的强酸发生氧化还原反应而使沉淀溶解 如CuS 即使加入浓盐酸 也不能使CuS溶解 HNO3能使溶液中的S2 氧化成S 从而大大降低溶液中的S2 而使CuS溶解 3CuS 8HNO3 浓 3Cu NO3 2 3S 2NO 4H2O 第二节沉淀 溶解平衡的移动 3 生成络合物使沉淀溶解 当溶度积极小的难溶电解质 则需要通过氧化和

5、生成络合物的方法才能使溶液中的浓度有效的减小到溶解的程度 如HgS 即使用HNO3也无法使HgS溶解 但HgS能溶于王水 3HgS s 2NO3 aq 12Cl aq 8H aq 3 HgCl4 2 3S s 2NO g 4H2O 第二节沉淀 溶解平衡的移动 三 用离子效应和盐效应 1 同离子效应 因加入含有共同离子的电解质而使沉淀溶解度降低的效应称为沉淀 溶解平衡中的同离子效应 往BaSO4溶液中加入Na2SO4后 由于电离出的破坏了沉淀溶解破坏 使平衡朝生成沉淀的方向移动 第二节沉淀 溶解平衡的移动 例题六 计算298K时PbBr2在纯水和在0 30mol L 1NaBr溶液中的溶解度 已知 解 纯水中 NaBr溶液中 第二节沉淀 溶解平衡的移动 2 盐效应 加入易溶的强电解质而增大难溶电解质溶解度的现象 第二节沉淀 溶解平衡的移动 盐效应对AgCl和BaSO4溶解度的影响 S0为纯水中的溶解度 一 在药物生产上的应用举例 制备BaSO4 制备Al OH 3 精制NaCl 在较高的温度下 较稀的溶液中 长时间放置可制得颗粒较大的沉淀颗粒 其杂质含量较少 第三节沉淀反应的某些应用 二 在药物质量控制上的应用 利用沉淀 溶解平衡可以检查药物中的杂质离子是否达标 三 沉淀的分离 根据金属硫化物的浓度积相差比较大而可以控制溶液中的硫离子的浓度而把金属离子分离开 对于某些氢氧化物浓度积相差较大的金属离子也可以通过控制溶液的pH将其分离开 第三节沉淀反应的某些应用 例题七 一溶液中含有Fe2 Fe3 它们的浓度都是0 05mol L 1 如果只要求Fe OH 3沉淀而Fe OH 2不沉淀需控制pH在什么范围 已知 解 当溶液中生成Fe OH 3沉淀时 第三节沉淀反应的某些应用 溶液的pH为 当溶液中不生成Fe OH 2沉淀时 溶液的pH为 只使Fe OH 3沉淀应控制pH在1 97 7 1的范围内 第三节沉淀反应的某些应用 M2 S2 MS 要使硫化物沉淀 必须满足 作业 习题3 7 2 10 13 15

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