2007-5-27 第四节沉淀反应 无机化学多媒体电子教案第三章 酸碱反应和沉淀反应第四节 沉淀反应2007-5-27 难溶电解质： 溶解度 0.01g/100gH2O微溶电解质： 溶解度 0.1g0.01g/100gH2O易溶电解质： 溶解度 0.1g/100gH2O2007-5-27 3-4-1难溶电解质的溶度积和溶 解度3-4-1难溶电解质的溶度积和溶解度溶解平衡一定温度下，溶解与沉淀速率相等时，晶体和溶液中的相应离子达到多相离子平衡，称为溶解平衡。溶度积常数BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO4 (aq)溶解 沉淀2-Ksp(BaSO4) = c(Ba2+)/c c(SO4 )/c 2-2007-5-27 AmBn(s) mAn+ + nBm- 溶解 沉淀一般难溶物Ksp(AmBn) = c(An+)/c mc(Bm-)/c n溶度积常数(简称溶度积) 即: 在一定温度下, 难溶电解质的饱和溶液 中, 各组分离子浓度幂的乘积是一个常数。Ksp与浓度无关，与温度有关。Ksp 是表征难溶电解质溶解能力的特性 常数。溶度积常数2007-5-27 溶度积表达式也适用于难溶弱电解质。AB(s) AB(aq)K1 =c(AB)/c (1) AB(aq) A+ + B- c(A+ )c(B-) c(AB )cK2 = (1)+(2) AB(s) A+ + B- K1 K2 = c(A+)c(B-)/(c )2 =Ksp(AB) Ksp(AB) = c(A+)c(B-)/(c )2 即 AB(s) A+ + B-(2)2007-5-27 溶解度与溶度积的相互换算例解： AgI(s) Ag+ + I- 平衡浓度/(molL-1) x x Ksp(AgI) =c(Ag+)/c c(I-)/c 8.5210-17=xx x=9.2510-9 即 s(AgI)= 9.2510-9 molL-1 对于 AB(s) A+ + B-s= Ksp c已知298.15K时Ksp(AgI)=8.5210-17,计 算298.15K时的 s(AgI)。2007-5-27 对于AB型难溶强电解质AB(s) A+ + B-= Ksp cs同理 AB2或A2B型难溶强电解质A2B(s) 2A+ + B2- 平衡浓度/(molL-1) 2s sKsp(A2B)= (2s)2s/(c )3Ksp 4= c3 s2007-5-27 ZnS(s) Zn2+ + S2-如 ZnS 在饱和溶液中Zn2+ + H2O Zn(OH)+ + H+ S2- + H2O HS- + OH- s(ZnS)c(Zn2+)+c(Zn(OH)+) s(ZnS)c(S2-)+c(HS-) 应用计算公式应注意: 1.不适用于易水解的难溶电解质且水解程度 S2- Zn2+, 使c(Zn2+) c(S2-)S = Ksp c按 式计算会产生较大误差。2007-5-27 应用计算公式应注意:2.不适用于难溶弱电解质s(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B-) S =c(AB) + Ksp(AB) c AB(s) AB(aq) A+ + B-2007-5-27 只有相同类型、基本不水解的难溶强电 解质，可直接根据溶度积大小来比较溶 解度的大小。 类型 难溶电解质Ksps/(molL-1) ABAgCl1.7710-101.3310-5 AgBr5.3510-137.3310-7 AgI8.5210-179.2510-9 AB2MgF26.510-91.210-3A2BAg2CrO41.1210-126.5410-52007-5-27 3-4-2沉淀反应3-4-2 沉淀反应溶度积规则反应逆向进行AmBn(s) mAn+ + nBm- J=c(An+)mc(Bm+)n/(c )(m+n)反应逆向进行即 溶度积规则根据2007-5-27 例 在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中加入10mL 0.10molL-1NH3H2O,问有无Mg(OH)2沉淀生成？ 解: c(Mg2+)= 0.10molL-1=0.050molL-11 2 c(NH3H2O)= 0.10molL-1=0.050molL-112xx 0.050-xKb =;0.050-x0.050; 1.810-5=xx 0.050 x=9.510-4 c(OH-)=9.510-4 molL-1 J=c(Mg2+)c(OH-)2/(c )3=0.050(9.510-4)2 =4.510-8 J Ksp=5.6110-12 有Mg(OH)2沉淀生成NH3H2O NH4 + OH- 平衡浓度/(molL-1) 0.050-x x x+2007-5-27 例 在10 mL 0.10 molL-1 MgSO4溶液中加入10 mL 0.10molL-1NH3H2O,若使Mg(OH)2沉淀溶解, 最少要加入多少摩尔NH4Cl？解: 使沉淀溶解 c(Mg2+)c(OH-)2 (8.210-2-1.110-5)molL-10.082molL-1 平衡浓度/(molL-1) 0.050-1.110-5 y 1.110-5 NH3H2O NH4 + OH-+最少要加入NH4Cl (0.0820.020)mol=0.0016 mol c(NH4 )=8.210-2 molL-1Kb = =1.810-5 y=8.210-2 1.110-5 y 0.050-1.110-5 2007-5-27 影响沉淀反应的因素例计算BaSO4在0.10molL-1Na2SO4溶液 中的溶解度。(S =1.0410-5 molL-1) 。同离子效应使难溶电解质溶解度降低 平衡移动方向s =1.110-9molL-1 = molL-1 =1.7710-8 molL-1Ksp(c )2 1.7710-10 c(Cl-) 0.010(3) 计算c(Ag+)=1.7710-8 molL-1时c(I-) c(I-)= = molL-1 =4.8110-9 molL-1 = molL-1 =5.2310-8 molL-1Ksp(c )3 5.4810-16 c(Ni2+) 0.203 c2(OH-) = molL-1 =2.1010-13 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+) 0.303c2(OH-) = molL-1 =1.4110-11 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+) 10-53pH=2.81(3) 计算Ni(OH)2开始沉淀时的pHc(OH-) = 5.2310-8 molL-1 pH=6.72 为使离子分离, pH应控制在2.816.72之间 2007-5-27 3-4-3沉淀的溶解和转化3-4-3 沉淀的溶解和转化沉淀的溶解 必要条件：J Ksp 方法： 1. 生成弱电解质生成弱酸 CaCO3(s) + 2H+ Ca2+ + H2CO3 生成水 Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O生成弱碱 Mg(OH)2(s) + 2NH4 Mg2+ + 2NH3H2O +2007-5-27 方法： 2. 氧化还原法3CuS(s) + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O AgCl(s) + 2NH3H2O Ag(NH3)2+ + Cl-+ 2H2O3. 生成配离子PbI2(s) + 2I- PbI42-2007-5-27 沉淀的转化 在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为 另一种难溶电解质的过程。沉淀转化趋势较大如 锅炉内壁锅垢(CaSO4)的除去 用Na2CO3 CaSO4(s) + CO3 CaCO3(s) + SO4 2-2-4.9310-5 2.810-9= = 1.8104K = = =c(SO4 ) c(SO4 )c(Ca2+) Ksp(CaSO4) c(CO3 ) c(CO3 )c(Ca2+) Ksp(CaCO3)2-2-2-2-类型相同的难溶强电解质， 一般来说，溶度积大的难溶电解质易转化 为溶度积小的难溶电解质。 难溶电解质溶度积相差越大, 转化越完全。2007-5-27 又如 锶盐的生产 需先用Na2CO3将SrSO4(不溶于水和一般酸) 转化为SrCO3SrSO4(s) + CO3 SrCO3(s) + SO4 2-2-3.4410-7 5.6010-10= = 6.1104K = = =c(SO4 ) c(SO4 )c(Sr2+) Ksp(SrSO4) c(CO3 ) c(CO3 )c(Sr2+) Ksp(SrCO3)2- 2-2- 2-SrCO3(s) + 2H+ Sr2+ + CO2+ H2O2007-5-27 3-4-沉淀反应的应用3-4-4 沉淀反应的应用制备难溶化合物如 Pb(NO3)2 + H2SO4 PbSO4 + 2HNO3 CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4 Mn(NO3)2 + 2NH4HCO3 MnCO3 + 2NH4NO3 + CO2 +H2O 2007-5-27 除去溶液中杂质如 氯碱工业饱和食盐水的精制Ca2+ + CO3 CaCO3 Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2Ba2+ + SO4 BaSO4采用Na2CO3 NaOH BaCl2 2-2-Ca2+ + SO4 + BaCO3(s) CaCO3 + BaS