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沉淀溶解平衡 习题课


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P248 9-10 解:
(1)
浓度为0.10 mol· dm-3的Ba2+,已沉淀99%, 这时体系中
[Ba2+] = 0.10(1-99%) = 1.010-3 mol· dm-3
BaSO4 Ba2+ + SO42KspӨ = [Ba2+][SO42-]
1.110 7 [SO ] 1.110 3 [Ba ] 1.0 10
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酸溶平衡常数

用酸溶解难溶电解质的反应统称酸溶反应。 难溶弱酸盐和难溶的金属氢氧化物都有可能 溶解在强弱不同的酸中,而决定酸溶反应能 否自发进行的重要因素是反应的平衡常数, 称为酸溶平衡常数。
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酸溶平衡常数

决定酸溶反应能否发生的因素还有反应速率 和沉淀物的结构。反应速率很慢的酸溶反应 实际上难以实现;某些加热过的金属氢氧化 物(如Al(OH)3 -Al2O3)难溶于任何酸。
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M(OH)n型沉淀的酸溶解计算公式
M(OH)n + nH+ Mn+ + nH2O
K

θ
[M
n
]
[H ]
n

[M
n
][OH ]
n
[H ] [OH ]
n
n

θ K sp [M(OH) n ] θ n (Kw )
[H ] n
θ n (Kw ) [M n ] θ K sp [M(OH) n ]
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P248 9-10 解:
(2) 浓 度 为 0.10 mol· dm-3 的 Ba2+ , 已 沉 淀 99.99%,这时体系中 [Ba2+] =0.10(199.99%) =1.010-5 mol· dm-3
BaSO4
Ba2+ + SO42-
KspӨ(BaSO4) = [Ba2+][SO42-]
θ
[H 2S][M [H ]
θ K a1 2
2
]

[M
2
][ S
2 2
]
[H ] [ S ] [H 2 S]
2
2

θ K sp (MS ) θ θ K a1 K a2
[H ]


θ K a2
[ H 2 S ] [M
]
θ K sp (MS )
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金属硫化物的酸溶性

可溶于稀盐酸(0.3 mol•L-1)的硫化物沉淀: FeS(黑色), CoS(黑色), NiS(黑色), ZnS(白色), MnS(肉红色),Al2S3(白色), Cr2S3(黑色)
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P248 9-9 解: BaCrO4 Ba2+ + CrO42KspӨ(BaCrO4) = [Ba2+][CrO42-]
[Ba2+] = KspӨ(BaCrO4) / [CrO42]
= 1.210-10 / 2.210-3 = 5.510-8
所以,当SrCrO4开始生成时, [Ba2+] = 5.510-8 mol•dm-3 < 1.010-5 mol•dm-3, Ba2+已经被沉淀完全。
根据H2S的解离平衡,由[S2-]和[H2S]可求 出与之平衡的[H+]。 H2S 2H+ + S2-
[H ] [S ] 因为 K K , [H2S]
θ 1 θ 2
2
2-
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教材P244 例9-7 解:
解法一:
所以 [H ]

K K [H S] [S ]
θ 1
θ 2 2 2-
1.1107 1.3 1013 0.01 0.076 20 2.5 10
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P248 9-9 解:
SrCrO4 Sr2+ + CrO42KspӨ(SrCrO4) = [Sr2+][CrO42-] [CrO42] = KspӨ(SrCrO4) / [Sr2+] = 2.210-5 / 0.010 = 2.210-3
即:当[CrO42] = 2.210-3 mol•dm-3时, 开始生成SrCrO4沉淀。
θ 2
θ sp θ 1
2.5 10 2 1.75 10 7 13 1.1 10 1.3 10 22
22
教材P244 例9-7 解:
解法二:
[H 2S][Zn ] 2 即K 1.7510 2 (c0 0.02)
θ
2
[H2S][Zn2 ] 所以 c0 0.02 θ K 0.01 0.01 0.076 2 1.75 10 -3 c0 0.096 mol dm
酸溶反应不能自发进行,如CuS(s)不溶于盐 酸中(K = 5.5 10-16),只能溶解在有氧化性 的HNO3中。

当10-7 < K < 107 (相当于40 kJmol-1 < rGm
< +40 kJmol-1)时,需根据具体情况来判断,
有时可通过提高H+浓度使沉淀溶解。
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酸溶平衡常数
根据酸溶平衡常数K判断酸溶反应能否发
生的经验规律:

当K > 107 (相当于rGm < 40 kJmol-1)时, 酸溶反应能自发进行,而且进行得较彻底, 如MnS(s)可溶于盐酸中(K = 2.7 107)。
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酸溶平衡常数

当K << 10-7 (相当于rGm >> +40 kJmol-1)时,
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书后习题
P248 9-8

室温下测得AgCl饱和溶液中[Ag+]和[Cl-]的浓 度均约为1.3×10-5mol· dm-3。试求反应
AgCl(s) Ag (aq) Cl (aq)
的rGmӨ 值。


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P248 9-8 解:
AgCl(s) Ag (aq) Cl (aq)
KspӨ = [Ag+][Cl-]=1.310-5 1.310-5
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P248 9-10
Ba2+和Sr2+的混合溶液中,二者的浓度均为 0.10mol· dm-3,将极稀的Na2SO4溶液滴加到 混合溶液中。已知BaSO4的Kspθ=1.1×10-10, SrSO4的Kspθ=3.4×10-7。试求 (1)当Ba2+已有99%沉淀为BaSO4时的[Sr2+]. (2)当Ba2+已有99.99%沉淀为BaSO4时, Sr2+已经转化为SrSO4的百分数。

使0.01molZnS溶于1dm3盐酸中,求所需盐酸 的最低浓度。


已知Kspθ(ZnS)=2.5×10-22,
H2S的K1=1.1×10-7, K2=1.3×10-13
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教材P244 例9-7 解:
解法一:分步计算。 当0.01 mol 的ZnS全部溶解于 1 dm3 盐酸时, 生成的 [Zn2+] = 0.01 mol•dm-3,与Zn2+相平 衡的[S2-]可由沉淀溶解平衡求出。
注:Al2S3 和 Cr2S3在水中完全水解,分别生成 白色的Al(OH)3和灰绿色的Cr(OH)3
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金属硫化物的酸溶性

不溶于稀盐酸的硫化物沉淀:
SnS(褐色), Sb2S3(桔红色), PbS(黑色), CdS(黄色), Bi2S3(棕黑色), 可溶于浓盐酸 As2S3(黄色), CuS (黑色), Ag2S(黑色), 不溶于浓盐酸,可溶于硝酸; HgS (黑色) 在浓盐酸和硝酸中均不溶解,只溶于王水 (V浓HCl : V浓HNO3 = 3:1)
5. 分步沉淀
溶液中含有几种离子,加入某沉淀剂均可
生成沉淀,则沉淀生成的先后按 Q 值大于 KspӨ的先后顺序分步沉淀。
一般溶液中
被 沉 淀 离 子 浓 度 小 于 10-5 mol· L-1时,认为已沉淀完全。
6. 沉淀的转化 一般由溶解度大的沉淀向溶解度小的沉淀 17 转化。
教材P244 例9-7
KspӨ = [Ab+]a • [Ba-]b
= (as)a • (bs)b = aabb•sa+b
s:溶解度
注意:

溶度积常数表达式中的浓度项应为相对浓度 (c/c),但为书写简便,用浓度代替相对浓度。 (见教材P239页底注解)
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溶度积常数KspӨ
KspӨ 大小与浓度无关,随温度变化而改
变;
第九章 沉淀溶解平衡 习题课
化学学院 陈维林
1
本章内容小结
教材P260 书后习题
例9-7
2
本章内容小结
1. 2. 3. 4. 5. 6.
溶度积常数KspӨ 溶度积原理 同离子效应和盐效应 沉淀的生成和溶解 分步沉淀 沉淀的转化
3
1.
溶度积常数KspӨ
AaBb (s) aAb+ + bBa-
此浓度为平衡浓度,原来的盐酸中的 H+ 与 0.01 mol S2- 结合生成 H2S 时消耗掉 0.02 mol。 故所需盐酸的起始浓度为
(0.076 + 0.02) mol•dm-3 = 0.096 mol•dm-3
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教材P244 例9-7 解:
解法二:可通过ZnS溶解反应的总的反应方程式 来计算。
溶度积和溶解度s之间可进行相互换算,
但溶解度必须用物质的量浓度(即 mol· dm-3)来表示。
5
2.
溶度积原理
Qi > KspӨ,沉淀从溶液中析出;
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