第六章 难溶强电解质的沉淀
沉淀-溶解反应的摩尔吉布斯自由能变为:
rGm RT ln Ksp RT ln J
由上式可以得出如下结论: J 时,rGm 0 ,沉淀 - 溶解反应正 (1)当 Ksp 向进行。若溶液中有难溶强电解质固体,则固体溶 J 时重新达到沉淀-溶解平衡。 解,直至 Ksp (2)当 Ksp J 时,rGm 0,沉淀-溶解反应处 于平衡状态,此时的溶液为饱和溶液。 (3)当 Ksp < J 时, rGm 0,沉淀-溶解反应逆 J 时重新达到沉淀 向进行,有沉淀析出,直至 Ksp -溶解平衡。 上述结论也称溶度积规则。利用溶度积规则, 可以判断沉淀的生成或溶解。
例题
第二节 沉淀的生成和溶解
一、溶度积规则 二、沉淀的生成 三、沉淀的溶解 四、同离子效应和盐效应
一、溶度积规则
对难溶强电解质的沉淀-溶解反应:
z z M v A v (s) v M (aq) v A (aq)
其反应商为:
J {c(Mz )}v {c(Az )}v
2NH3 (aq)
[Ag(NH3 )2 ] (aq)
四、同离子效应和盐效应
(一)同离子效应
在难溶强电解质 Mv Av 饱和溶液中加入含有 M z 或 Az 的易溶强电解质,沉淀-溶解平衡向生 成 Mv Av 沉淀的方向移动,降低了 Mv Av 的溶解 度。这种因加入与难溶强电解质含有相同离子的 易溶强电解质,使难溶强电解质的溶解度降低的 现象也称为同离子效应。
二、沉淀的生成
根据溶度积规则,如果 J Ksp ,就会有难溶 强电解质的沉淀生成。
例题
三、沉淀的溶解
根据溶度积规则,在含有沉淀的难溶强电 解质的饱和溶液中,如果能降低难溶强电解质 的阳离子浓度或阴离子的浓度,使 J Ksp ,则沉 淀就会溶解。
(一)生成弱电解质
在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入某 种电解质,能与难溶强电解质的阳离子或阴离子生 成弱电解质,能使 J Ksp ,则难溶强电解质的沉淀 -溶解平衡向溶解方向移动,导致沉淀溶解。 难溶于水的氢氧化物能溶于酸: z M (aq) zOH (aq) M(OH) z (s)
(v {s})v (v{s})v (v )v (v )v {s}v v
v v
{s}
K
sp
(v )v (v )v
对于同类型的难溶强电解质,标准溶度积常数 越大,溶解度也就越大。但对于不同类型的难溶强 电解质,不能直接用标准溶度积常数来比较溶解度 的大小,必须通过计算进行判断。
例题
难溶强电解质的溶解过程和沉淀过程
二、标准溶度积常数与溶解度的关系
难溶强电解存在沉淀-溶解平衡: z z Mv Av (s) v M (aq) v A (aq)
标准溶度积常数与溶解度之间的关系为: Ksp {ceq (M z )}v {ceq (A种沉淀的过程,称为沉 淀的转化。沉淀转化反应的进行程度,可以利用反 应的标准平衡常数来衡量。 沉淀转化反应的标准平衡常数越大,沉淀转化 反应就越容易进行。若沉淀转化反应的标准平衡常 数太小,则沉淀的转化将是非常困难的,甚至是不 可能的。
例题
zCl (aq) zH3O (aq) zHCl(aq) zH2O(l)
2 zH2O(l) 如果加入足量的酸,难溶氢氧化物将完全溶解。
(二)发生氧化还原反应
在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加
入某种氧化剂或还原剂,与难溶电解质的阳离 子或阴离子发生氧化还原反应,降低了阳离子 或阴离子的浓度,使 J K,导致难溶强电解 sp 质的沉淀-溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。
Ksp (Mv Av ) {ceq (Mz )}v {ceq (Az )}v 在一定温度下,难溶强电解质饱和溶液中离 子的相对浓度各以其化学计量数为指数的幂的乘 积为一常数,称为标准溶度积常数。 标准溶度积常数的大小反映了难溶强电解质 的溶解能力的大小。 K sp 只与温度有关,而与电 解质离子的浓度无关。
第六章
难溶强电解质的 沉淀-溶解平衡
第一节 标准溶度积常数 第二节 沉淀的生成和溶解 第三节 分步沉淀和沉淀的转化
第一节 标准溶度积常数
一、标准溶度积常数
二、标准溶度积常数与溶解度的关系
一、标准溶度积常数
难溶强电解质 Mv Av 在水溶液中存在下列沉 淀-溶解平衡: z z Mv Av (s) v M (aq) vA (aq) 标准平衡常数表达式为:
CuS 沉淀溶于硝酸溶液的反应式为:
3CuS(s) 8HNO3 (aq)
3Cu(NO3 )2 (aq) 3S(s) 2NO(g) 4H2O(l)
(三)生成配离子
在含有难溶强电解质沉淀的饱和溶液中加入 某种电解质,与难溶强电解质的阳离子或阴离子 生成配离子,使难溶强电解质的阳离子浓度或阴 离子浓度降低,致使 J Ksp ,沉淀 - 溶解平衡向 沉淀溶解方向移动,导致难溶电解质沉淀溶解。 AgCl 沉淀溶于氨水的反应式为: + AgCl(s) Ag (aq) Cl (aq)
第三节 分步沉淀和沉淀的转化
一、分步沉淀 二、沉淀的转化
一、分步沉淀
如果溶液中含有两种或两种以上离子,都能与 某种沉淀剂生成难溶强电解质沉淀,当加入该沉淀 剂时就会先后生成几种沉淀,这种先后沉淀的现象 称为分步沉淀。 实现分步沉淀的最简单方法是控制沉淀剂的浓 度。
例题
当溶液中同时存在几种离子,都能与加入的沉 淀剂生成沉淀时,生成沉淀的先后顺序决定于J 与 Ksp 的相对大小,首先满足 J > Ksp 的难溶强电解质 先沉淀。 实现分步沉淀的另外一种方法是控制溶液 pH, 这种方法只适用于难溶强电解质的阴离子是弱酸根 或 OH- 的两种情况。
例题
(二)盐效应
在难溶强电解质溶液中加入不具有相同离子的 易溶强电解质,将使难溶强电解质的溶解度增大, 这种现象也称为盐效应。这是由于加入易溶强电解 质后,溶液中阴、阳离子的浓度增大,难溶强电解 质的阴、阳离子受到了较强的牵制作用,使沉淀反 应速率减慢,难溶强电解质的溶解速率暂时大于沉 淀速率,平衡向沉淀溶解的方向移动。 在难溶强电解质溶液中加入具有相同离子的易 溶强电解质,在产生同离子效应的同时,也能产生 盐效应。由于盐效应的影响较小,通常可以忽略不 计。