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大学无机化学之沉淀溶解

A n Bm (s)
Q = {c ( A
nA
m+
m+
+ mBn - (aq) (aq)
n-
)} { c (B
n
)}
m
沉淀—溶解平衡的反应商判据,即溶度积规则:
☆ ☆
Q>K sp
平衡向左移动,沉淀析出;
Q=K sp
处于平衡状态,饱和溶液;
平衡向右移动,无沉淀析出; 若原来有沉淀存在,则沉淀溶解。
☆ Q< K sp
•溶于酸
M(OH)
+ -
n
(s)
M
n+
(aq) + nOH
-
(aq )
加酸, H + OH
H 2 O 使 Q Q < K sp
sp
Q =c M
-

n+
c OH = K
n
c ( OH
) =
n
K sp c(M
n+
)
K
n sp n+
开始沉淀
c ( OH
-
)
co (M
)
沉淀完全
-4
-
2
= 0 . 25 ´ ( 9 . 5 ´ 10 = 2 . 3 ´ 10
K sp
-7
)
2
(Mg(OH)2 ) = 1.8× 10
-11
Q > K sp ,所以有 Mg(OH)2 沉淀析出。
(2) 为了不使 Mg(OH)2 沉淀析出, Q<K sp c(OH )<
-
K sp (Mg(OH)2 )
pH = 9.13 ~ 11.13
例题:在含有0.10mol· -1 Fe3+和 0.10mol· -1 L L Ni2+的溶液中,欲除掉Fe3+,使Ni2+仍留在 溶液中,应控制pH值为多少? 解:
Ni(OH)
2
3
K sp
开始沉淀 pH 沉淀完全 pH
- 16
- 39
5.0 ´ 10
6.85
Ü â È È ½ ¶ / mol L - 1 1.3 ´ 10 -5 -7 7.1 ´ 10 -10 9.1 ´ 10
1.1 ´ 10
-12
6.5 ´10
-5
*相同类型的难溶电解质, 其 K sp 大的 S 也大。
不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积 比较其溶解度的相对大小。只能通过计算求出溶解度(S)
2
0.010 0 .010 + x
- 12
2x
( 2 x ) ( 0 . 010 + x ) = K sp = 1 . 1 ´ 10
x很小
0 . 010 + x 0 . 010
-6
-6 -1
x = 5 . 2 ´ 10
-1
0 . 010 mol L K 2 CrO
纯水中
4

S = 5 . 2 ´ 10
可简写为: K sp (BaSO4 ) = {c(Ba )}{c(SO )}
— 溶度积常数,简称溶度积。 一般沉淀反应:
K sp
2+ 24
A n Bm (s)
K sp
+ mBn - (aq) nA (aq)
m+ n n-
m+
= {c(A )} {c(B )}m (AnBm)
5.1.3溶度积和溶解度间的关系
-5 -1 -2 -1 -12
思考题:求 Ca 3 (PO 4 ) 2 的 S 与 K sp 间的关系
S =5
K sp
108
推广 AnBm 型: 通式:
S AnBm =
(n + m)
K
θ SP
n m
n
m
Ö Ó ½ ·×Ê AgCl AgBr AgI Ag2CrO4
Ü È ý È ¶ » 1.8 ´ 10 -10 5.0 ´ 10 -13 -17 8.3 ´ 10
5.1.2 溶度积
在一定温度下,将难溶电解质晶体放 入水中时,就发生溶解和沉淀两个过程。
在一定条件下,当溶解和沉淀速率相等 时,便建立了一种动态的多相离子平衡,可 表示如下:
BaSO (s) 4
溶解
沉淀
Ba
2+
(aq) + SO
24
(aq )
= [c(Ba 2+ )/c ][c(SO2- )/c ] K sp (BaSO4 ) 4
c ( OH
-
)
K
n
sp -5
1 . 0 ´ 10
例6:含0.1mol•l Mg2+ 的溶液产生Mg(OH)2 应控制 pH 值为多少? KθSP[Mg(OH)2] =1.8×10-11
-1
解: Kθsp(Mg(OH)2)= [ Mg2+][OH-]2
①、开始产生沉淀时的pH:
[OH ] =
-
例题:25℃时,晴纶纤维生产的某种溶液中,
c (SO
24
)
为 6. 0×10-4 mol· -1 。若在 40.0L该 L
溶液中,加入 0.010mol· -1 BaCl2溶液 L
10.0L ,问是否能生成BaSO4 沉淀?如果有
沉淀生成,问能生成 BaSO4多少克?最后溶
液中
c ( SO
24
)
是多少?
S = 6.5 ´ 10
mol L
-5
mol L
-1
2.盐效应
盐效应: 在难溶 电解质溶液 中,加入易 溶强电解质 而使难溶电 解质的溶解 度增大的作 用。
c(N a 2 S O 4 )/ -1 m olL
0
0 .0 0 1
0 .0 1
0 .0 2
0 .0 4 0 .1 0 0 0 . 2 0 0
2+
/(mol L )
/(mol L )
-1
-1
4 . 8 ´ 10
-4
-1
- 4 . 8 ´ 10
-3
0
平衡浓度 /(mol L )
1 . 52 ´ 10
-3
+ x
- 10
-3
x
(1 . 52 ´ 10
-3
+ x ) x = 1 . 1 ´ 10
-8
x很小, 1 . 52 ´ 10
)}{ c o ( Ba
)}
´ 2 . 0 ´ 10
-3
= 9 . 6 ´ 10
-7
K sp = 1.1 ´ 10
- 10
Q > K sp ,所以有 BaSO
4
沉淀析出。
BaSO4 (s)
反应前浓度
反应后浓度
+ SO2- (aq) Ba (aq) 4
2 . 0 ´ 10 2 . 0 ´ 10
-3 -3 -4
+ x 1 . 52 ´ 10
-8
-4
x = 7 . 3 ´ 10
c ( SO
m (BaSO
24
) = 7 . 3 ´ 10
mol L
-1
4
) = ( 4 . 8 ´ 10
- x ) ´ 50 . 0 ´ 233
4 . 8 ´ 10
-4
´ 50 . 0 ´ 233 = 5.6g
5.2.2 同离子效应与盐效应
24 -1 ) > 0.04mol L 时, (SO c
24
)
增大,S(PbSO4)缓慢增大,盐效应占主导。
5.2.3 pH 对沉淀溶解平衡的影响
许多难溶电解质的溶解性受溶液酸度的影响, 其中 以氢氧化物沉淀和硫化物沉淀最典型。控制溶液PH 值,可使沉淀完全,从而达到混合离子分离的目的。
1.难溶金属氢氧化物
nS mS
K sp
m+
n-
K sp
= (nS ) (mS )
n
m
AB型 S =
例 :25oC,AgCl的溶解度为1.92×10-3 g· -1, L 求同温度下AgCl的溶度积。
解:已知 Mr(AgCl) = 143.3 1.92×10 = L-1 = 1.34× -3 mol L-1 S mol 10 143.3 + AgCl(s) Ag (aq) + Cl (aq) -1 L ) S S 平衡浓度/(mol = {c(Ag + )}{c(Cl - )} = S 2 = 1.80× -10 10 K sp (AgCl)
以后再比较。S越大,则其 溶解能力便越大。
K sp ( AgCl) > K sp ( Ag 2 CrO 4 )
S (AgCl) < S (Ag 2CrO 4 )
§ 6.2 沉淀的生成与溶解
6.2.1 溶度积规则 6.2.2 同离子效应与盐效应 6.2.3 pH 对沉淀溶解平衡的影响
5.2.1 溶度积规则
+ 4 -
+ 2OH - (aq) Mg (aq) NH3 H 2 O(aq)
NH (aq) + OH (aq) 使 Q Q <
K sp
Mn(OH)2 (s)加入铵盐溶解,道理同上。
例题: 在0.20L的 0.50mol· -1 MgCl2溶 L
液中加入等体积的 0.10mol· -1的氨水溶液, L
问有无Mg(OH)2沉淀生成?为了不使 Mg(OH)2沉淀析出,至少应加入多少克 NH4Cl(s)? (设加入NH4Cl(s)后体积不变)
= 0.25mol L-1 ( 解:1) co (Mg ) -1 co (NH 3 ) = 0.050mol L
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