高中化学：沉淀溶解平衡精品课件（很全）新人教版选修4.ppt

第第10章章 沉淀平衡沉淀平衡•10-1￿10-1￿溶度积原理溶度积原理•10-2￿10-2￿沉淀与溶解沉淀与溶解•习题习题§10-1 溶度积原理溶度积原理一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力的大小的大小. 物质物质 溶解度溶解度(g/100g水水)易溶物易溶物> 0.1微溶物微溶物0.01~0.1难溶物难溶物< 0.01 对难溶物来说对难溶物来说, 在它的饱和溶液中存在在它的饱和溶液中存在多相离子平衡多相离子平衡.Ba2+SO42-一定一定T 时时: 溶解溶解 溶解溶解BaSO4(s)  BaSO4(aq)  Ba2+(aq) + SO42-(aq) 沉淀沉淀 沉淀沉淀一、溶度积常数一、溶度积常数 BaSO4 (s) BaSO4(aq)全全 部部 电电 离离Ba2+(aq) + SO42-(aq)平衡时平衡时 Ksp =[=[Ba2+ ][][SO42- ] ] Ksp称为溶度积常数称为溶度积常数, ,简称溶度积简称溶度积( (solubility product). 表表示示一一定定温温度度下下，，难难溶溶电电解解质质的的饱饱和和溶溶液液中中, ,各各离离子平衡浓度幂的乘积为一常数。

子平衡浓度幂的乘积为一常数Ba2+ + SO42- BaSO4 (s)Ba2+(aq) + SO42-(aq)简写为简写为简写为简写为 BaSOBaSO4 4 (s)(s)设设 AmBn (s) mAn+ + nBm-Ksp = [ An+]m[ Bm-]n化学式化学式Ksp化学式化学式KspAgCl1.56×10-10Cu2S2×10-47AgBr7.7×10-13CuCl1.02×10-6AgI1.5×10-16Fe(OH)21.64×10-14Ag2CrO49.0×10-12Fe(OH)31.1×10-36BaCO38.1×10-9HgS4×10-53BaSO41.08×10-10Li2CO31.7×10-3CaCO38.7×10-9MgCO32.6×10-5CaF23.95×10-11Mg(OH)21.2×10-11CaSO41.96×10-4PbSO41.06×10-8CuS8.5×10-45ZnS1.2×10-23溶度积常数溶度积常数(见见P419附表附表6)　　Ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。

越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小二、溶度积与溶解度的相互换算二、溶度积与溶解度的相互换算溶解度溶解度s的单位的单位g/L或或mol/L,即饱和时的浓度即饱和时的浓度AmBn(s) mAn++nBm- s ms ns　　　　Ksp=[An+]m[Bm-]n=[ms]m[ns]n=mmnnsm+n 例例1:1:室温下室温下, ,AgCl的溶解度是的溶解度是1.93×101.93×10-3-3g/L,求求AgCl的溶度积已知的溶度积已知AgCl的摩尔质量为的摩尔质量为143.3143.3g/mol解：解：　　　　①①把把AgCl溶解度单位溶解度单位( (g/L)换算成换算成mol·L-1　　　　s=1.93×10-3g/L÷143.3g/mol 　　　　=1.35×10-5mol·L-1　　　　②②求求Ksp　　　　 AgCl(s)   Ag+ + Cl-　　　　饱和、平衡饱和、平衡￿￿￿￿￿1.35×10￿￿￿￿￿1.35×10-5-5￿￿￿1.35×10￿￿￿1.35×10-5-5　　　　Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-] =(1.35×10-5)2 =1.82×10-10　　　　答：答：AgCl的的Ksp为为1.82×101.82×10-10-10例例2:2:Mg(OH)2的的Ksp=1.20×10-11在在298298K时时, ,Mg(OH)2的的溶解度为多少溶解度为多少? ?解：解：Mg(OH)2(s)  Mg2++2OH- 　　　　 设溶解度为设溶解度为s 　　　　平衡时平衡时￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿s 2s　　　　Ksp=[Mg2+][OH-]2 =s(2s)2 =4s3 =1.2×10-11　　　　∴ ∴ s=1.44×10-4mol·L-1　　　　答答: :氢氧化镁在氢氧化镁在298298K时的溶解度为时的溶解度为￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿1.44×10￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿1.44×10- -4 4mol·L-1。

例例3:3:Ag2CrO4在在298298K时溶解度时溶解度s=1.34×10-4mol·L-1求：求：Ksp解：解：　　　　Ag2CrO4(s)  2Ag+ + CrO42-　　　　平衡时平衡时￿￿￿￿￿￿￿2×1.34×10￿￿￿￿￿￿￿2×1.34×10-4-4￿￿￿￿1.34×10￿￿￿￿1.34×10-4-4　　　　Ksp=[Ag+]2[CrO42-] 　　　　=(2×1.34×10-4)2×1.34×10-4 　　　　=9.62×10-12　　　　答：铬酸银在答：铬酸银在298298K时的时的Ksp=9.62×10-12　　　　由以上三个例题的结果可得到如下结论：由以上三个例题的结果可得到如下结论：　　　　①①同种类型的难溶电解质，在一定温度下，同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大越大则溶解度越大　　　　②②不同类型则不能用不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论大小，必须经过换算才能得出结论三、溶度积原理三、溶度积原理　　根据溶度积常数可以判断沉淀、溶解反应进行的根据溶度积常数可以判断沉淀、溶解反应进行的方向。

方向　　　　某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数次方之积某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数次方之积称离子积用称离子积用J表示　　如：　　如：Ag2CrO4　　　　任意情况下的离子积为：任意情况下的离子积为：　　　　J=c2(Ag+)×c(CrO42-)　　　　①①当当J=Ksp是饱和溶液无沉淀析出即平衡状态；是饱和溶液无沉淀析出即平衡状态；　　　　②②当当JKsp是过饱和溶液是过饱和溶液,向生成沉淀的方向移动向生成沉淀的方向移动 例例 在在20mL 0.0020mol·L-1Na2SO4溶液中加入溶液中加入 20 mL 0.020mol·L-1 BaCl2溶液，有无溶液，有无BaSO4沉淀生成？沉淀生成？并判断并判断 SO42- 离子是否沉淀完全？已知离子是否沉淀完全？已知BaSO4的的Ksp= 1.07×10-10 .解解:（（1））∴∴ 有有BaSO4沉淀生成沉淀生成即即 1.07×10-10 ≈ 0.0090 x ∴∴ x = [SO42-] ≈ 1.2×10-8 mol· L-1⑵⑵ 设平衡时设平衡时 [SO42-] = x mol·L-1沉淀完全是指离子残留量沉淀完全是指离子残留量 ≤ ≤ 10-5 mol· L-1故加入故加入BaCl2 可使可使SO42- 沉淀完全沉淀完全Ksp = [Ba2+][SO42-] = ( 0.0090 + x ) x起始浓度起始浓度/mol·L-1 0.010 0.0010 平衡浓度平衡浓度/ mol·L-1 0.010﹣（（0.0010- x）） xBaSO4 (s) Ba 2+ + SO42-∴∴ 0.0090 + x ≈ 0.0090 ∵∵ x 很小很小四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应⒈ ⒈ 同离子效应同离子效应PbI2 饱和溶液饱和溶液 + + KI (aq) → → 黄黄↓↓ 在难溶电解质溶液中加入含有在难溶电解质溶液中加入含有 共同离共同离子的易溶强电解质，使子的易溶强电解质，使 难溶电解质溶难溶电解质溶解度降低的现象。

解度降低的现象2.2.盐效应盐效应在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象略为增大的现象例例: :298298K时硫酸钡的溶解度为时硫酸钡的溶解度为1.04×101.04×10-5-5mol·L-1，，如果在如果在0.0100.010mol·L-1的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？解：解：①①先求先求Ksp 　　　　BaSO4 Ba2+ + SO42- 　　　　1.04×10-5 1.04×10-5　　　　Ksp=[Ba2+][SO42-] =1.04×10-5×1.04×10-5 =1.08×10-10￿②②求求s　　　　Na2SO4→→2Na+ + SO42-　　　　BaSO4   Ba2+ + SO42-　　　　初初￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿0￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿0.01￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿0￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿0.01　　　　平衡平衡￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿s s+0.01≈0.01　　　　Ksp=[Ba2+][SO42-] 　　　　 =s×0.01　　　　s=Ksp/0.01 =1.08×10-10/0.01 =1.08×10-8mol·L-1　　　　s<<0.01,即前面的近似是合理的。

即前面的近似是合理的　　答：溶解度是　　答：溶解度是1.08×101.08×10-8-8mol·L-1　　　　可见在溶液中离子的浓度不可能为零，我们通可见在溶液中离子的浓度不可能为零，我们通常当溶液中被沉淀离子浓度小于常当溶液中被沉淀离子浓度小于1010-5-5mol·L-1时即可时即可认为沉淀完全了认为沉淀完全了§10-2 沉淀与溶解沉淀与溶解 一、沉淀的生成一、沉淀的生成  　　欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，即增大离子浓度可反应向着生成沉淀的方向转化即增大离子浓度可反应向着生成沉淀的方向转化　　　　例：例：将等体积的将等体积的4×10-3mol·L-1的的AgNO3和和4×10-3mol·L-1的的K2CrO4溶液混合是否能析出溶液混合是否能析出Ag2CrO4沉淀沉淀?Ksp(Ag2CrO4)=1.0×10-12　　　　解：混合后因解：混合后因Ag2CrO4 2Ag++CrO42-　　　　c(Ag+)=2×10-3mol·L-1，，　　　　c(CrO42-)=2×10-3mol·L-1　　　　J=c2(Ag+)×c(CrO42-) 　　　　=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9　　　　J>Ksp ∴∴有沉淀析出。

有沉淀析出　　答：能析出　　答：能析出Ag2CrO4沉淀例例:向向1.0 × 10-3 mol L-1 的的K2CrO4溶液中滴加溶液中滴加AgNO3溶液溶液,求开始有求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的沉淀生成时的[Ag+]? CrO42-沉淀完全时沉淀完全时, [Ag+]= ? 假设反应前后假设反应前后体积不变已知体积不变已知Ksp(Ag2CrO4)=1.0×10-12解解: Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42- Ksp = [Ag+]2 [CrO42-]CrO42-沉淀完全时的浓度为沉淀完全时的浓度为1.0 ×10-5 mol L-1，故有，故有例：例：向向0.1 mol L-1 的的ZnCl2溶液中通溶液中通H2S气体至气体至饱和时，溶液中刚有饱和时，溶液中刚有ZnS沉淀生成，求此时溶沉淀生成，求此时溶液的液的[H+] = ?已知已知Ksp(ZnS)=2.0×10-22，，H2S 的的Ka1=1.3×10-7，， Ka2=7.1×10-15解解: ZnS Zn2+ + S2-H2S 2H+ + S2-= 0.21 molL-1二、沉淀的溶解二、沉淀的溶解 J < Ksp1．．生成弱电解质生成弱电解质⑴⑴ 生成弱酸生成弱酸CaCO3(s) +2H+ Ca2+ + H2CO3H2O + CO2↑ ⑵⑵⑵⑵ 生成弱酸盐生成弱酸盐生成弱酸盐生成弱酸盐PbSO4(s) + 2Ac-Pb(Ac)2 + SO42-⑶⑶⑶⑶ 生成弱碱生成弱碱生成弱碱生成弱碱Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3·H2O⑷⑷ 生成水生成水Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O⒉⒉ 发生氧化还原反应发生氧化还原反应3CuS + 8HNO3(稀稀)＝＝3Cu(NO3)2+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O⒊⒊ 生成配离子生成配离子AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl-J＜＜ Ksp ∴∴ 溶解溶解[Ag+][S2-]J＜＜ Ksp ∴∴ 溶解溶解课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：在在AgCl的饱和溶液中，有的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？溶液中加入下列物质时，将有何种变化？ 加入物质加入物质 平衡平衡 AgCl 溶液中浓度溶液中浓度 引起变化引起变化 移动移动 溶解度溶解度 [Ag+] [Cl-] 原因原因 HCl(0.1 mol·L-1)AgCl(s) Ag+ + Cl-→ 不变不变 不变不变 不变不变 稀释稀释→ ↑ ↓ ↑ 生成配离子生成配离子→ ↑ ↑ ↑ 盐效应盐效应 ← ↓ ↑ ↓ 同离子效应同离子效应AgNO3(0.1 mol·L-1) KNO3(s)NH3·H2O(2 mol·L- 1)H2O← ↓ ↓ ↑ 同离子效应同离子效应三、酸度对沉淀和溶解的影响三、酸度对沉淀和溶解的影响例例 计算计算298K时使时使0.010mol·L-1Fe3+开始沉淀和沉淀完开始沉淀和沉淀完全时溶液的全时溶液的pH值。

已知值已知Fe(OH)3的的Ksp=2.64×10-39解：解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-⑴ ⑴ 开始沉淀开始沉淀∵∵ [Fe3+][OH-]3 ＝＝KsppOH = 13﹣lg 6.42 = 12.19∴∴ pH = 1.811.1.金属氢氧化物沉淀的生成和溶解金属氢氧化物沉淀的生成和溶解⑵⑵⑵⑵ 沉淀完全沉淀完全沉淀完全沉淀完全[Fe3+] ≤ 10-5 mol·L-1∴∴ pH = 14﹣(12﹣lg6.42) =2.81注：注：由此可见由此可见:①①氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；②②不同氢氧化物的不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的值不同，沉淀的pH值也不同，值也不同，因此可通过控制因此可通过控制pH值分离金属离子值分离金属离子见见p344图图10-3￿￿￿￿￿￿￿￿硫化物大部分为难溶物，硫化物的硫化物大部分为难溶物，硫化物的Ksp相差相差很大，其沉淀、溶解情况比较复杂很大，其沉淀、溶解情况比较复杂 在用酸溶解硫化物在用酸溶解硫化物(或用或用H2S使金属离子沉淀为使金属离子沉淀为硫化物硫化物)时，体系中同时存在硫化物的沉淀溶解平时，体系中同时存在硫化物的沉淀溶解平衡及衡及H2S的电离平衡。

的电离平衡 MS(s)  M2++S2- KspS2-+2H+ H2S 　　K=1/(Ka1Ka2)　　　　其中其中Ka1=5.7×10-8；；Ka2=1.2×10-15MS(s)+2H+ M2++H2S　　　　K′=Ksp/(Ka1Ka2)=[M2+][H2S]/[H+]22.2.难溶硫化物沉淀与溶解难溶硫化物沉淀与溶解例例: 使使0.01 mol SnS溶溶于于1 L 的的盐盐酸酸中中，，求求所所需需盐盐酸酸的的最最低低起起始始浓浓度度 = ?已已知知Ksp(SnS)=1.0×10-25，，H2S 的的Ka1=1.3×10-7，， Ka2=7.1×10-15故所需盐酸的起始浓度为故所需盐酸的起始浓度为:0.96 + 0.02 = 0.98mol  L-10.01 mol SnS溶解将产生溶解将产生0.01 mol的的H2S解解: SnS+2H+ Sn2+ + H2S四四、分步沉淀、分步沉淀　　如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉　　如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉淀剂时，沉淀反应将依怎样的次序进行呢？淀剂时，沉淀反应将依怎样的次序进行呢？　　　　实验：实验：取取0.02mol·L-1氯化钠溶液氯化钠溶液20毫升，毫升，0.02 mol·L-1碘化钠溶液碘化钠溶液20毫升混合后毫升混合后,逐滴加入逐滴加入1mol·L-1的的AgNO3溶液观察现象？溶液观察现象？ 现象：现象：先生成黄色沉淀先生成黄色沉淀AgI而后才生成白色沉而后才生成白色沉淀淀AgCl。

　　　　对于同一类型的难溶电解质对于同一类型的难溶电解质AgCl、、AgI沉淀析沉淀析出的顺序是溶度积出的顺序是溶度积小小的的AgI先先沉淀，溶度积沉淀，溶度积大大的的AgCl后后沉淀，沉淀，这种先后沉淀的作用叫分步沉淀这种先后沉淀的作用叫分步沉淀　　我们通过溶度积计算来说明我们通过溶度积计算来说明已知已知:AgCl的的Ksp=1.56×10-10,AgI的的Ksp=1.56×10-16　　　　所以生成所以生成AgCl沉淀所需沉淀所需Ag+离子最低浓度为离子最低浓度为:　　　　[Ag+]=1.56×10-10/0.01=1.56×10-8(mol·L-1)　　　　生成生成AgI沉淀所需沉淀所需Ag+离子最低浓度为：离子最低浓度为：　　　　[Ag+]=1.5×10-16/0.01=1.5×10-14(mol·L-1)　　　　生成生成AgI沉淀所需沉淀所需Ag+离子浓度少，所以先沉淀离子浓度少，所以先沉淀 　　当当AgCl开始沉淀时，开始沉淀时，I-离子是否沉淀完全？离子是否沉淀完全？当当AgCl开始沉淀时溶液中开始沉淀时溶液中[Ag+]为为1.56×10-8mol·L-1此此时时[I-]=1.5×10-16/1.56×10-8=9.6×10-9(mol·L-1) <1×10-5(mol·L-1)　　　　I-离子早已沉淀完全，所以利用此原理可以分离离子早已沉淀完全，所以利用此原理可以分离两种离子且两种离子且两种沉淀的溶度积相差越大，分离越完两种沉淀的溶度积相差越大，分离越完全。

全例例1：：如如果果溶溶液液中中Fe3+和和Mg2+的的浓浓度度均均为为0.10 mol L-1, 使使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀的不沉淀的pH条件是什么条件是什么? 已知已知K Kspsp(Fe(Fe（（OHOH））3 3)=4.0)=4.0××1010-39-39，，K Kspsp( ((Mg(Mg（（OHOH））2 2)=1.8)=1.8××1010-11-11pOH = 11.1 , pH = 2.9解解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = [Fe3+][OH-]3 = 4.0 ×10-39 Fe3+ 沉淀完全时的沉淀完全时的[OH-]为为:Mg2+开始沉淀的开始沉淀的pH值为值为:pOH = 4.9, pH =9.1因此因此, 只要控制只要控制pH值在值在2.9 ~ 9.1之间即可使之间即可使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀例例2：如果溶液中：如果溶液中Zn2+和和Mn2+的浓度均为的浓度均为0.10 mol L-1,能否利用通入能否利用通入H2S气体使气体使Zn2+和和Mn2+定量分定量分离？离？Zn2+和和Mn2+分离完全的分离完全的pH值为多少值为多少?已知已知Ksp(ZnS)=2.93×10-25，， Ksp(MnS)=4.65×10-14 ，，H2S 的的Ka1=5.7×10-8，， Ka2=1.2×10-15解：解： Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ Mn2+ + H2S MnS + 2H+Zn2+ 沉淀完全时的沉淀完全时的pH值为：值为：pH = 1.82pH = 5.41 控制控制pH值在值在1.18-5.41之间即可将之间即可将Zn2+和和Mn2+分离分离完全。

完全Mn2+ 开始沉淀时的开始沉淀时的pH值为：值为：五、沉淀的转化五、沉淀的转化　　如在　　如在AgClAgCl的沉淀中加入的沉淀中加入I I- -离子又生成了一种新离子又生成了一种新的沉淀的沉淀AgIAgI AgCl(sAgCl(s) )  AgAg+ + + + ClCl- - + + KI → KI →I I- - + K + K+ +  AgIAgI↓↓　　　　这种在有沉淀的溶液中加入适当的试剂、生成这种在有沉淀的溶液中加入适当的试剂、生成另一种更难溶的物质，叫沉淀的转化另一种更难溶的物质，叫沉淀的转化 本章作业本章作业。