沉淀平衡

[ 教学要求 ]
1 ．熟悉难溶电解质溶液的沉淀溶解平衡、掌握溶度积原理与溶解度的关系。
2 ．掌握溶度积规则，能用溶度积规则判断沉淀的生成和沉淀的溶解、了解两种沉淀间的转化、分级沉淀。
3 ．熟悉 pH 值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的影响及有关计算。
4 ．了解沉淀反应中的速率问题。
[ 教学重点 ]
1 ．溶度积原理、溶度积规则。
2 ．pH 值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的影响及有关计算。
[ 教学难点 ]
pH 值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的计算。
[ 教学时数 ] 4 学时
[ 主要内容 ]
1 ．溶度积常数、活度积常数、溶度积常数的计算、溶度积与溶解度的关系及相关计算、沉淀平衡、溶度积规则、利用溶度积规则判断和计算沉淀的生成、沉淀的溶解、分级沉淀、沉淀的转化。
2 ．难溶电解质中同离子效应和盐效应。
3 ．pH 值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的影响及有关计算。
4 ．沉淀的反应中的速率问题。
[ 教学内容 ]
 
10-1   溶度积原理
 
A_m B_n = A_m B_n(aq) = mA + nB 强电解质时 ， A_m B_n(aq) 不存在 ， 溶解度 s=[A]/m=[B]/n 。 弱电解质时 ， 溶解度 s=[A_m B_n(aq) ]+[A]/m, 一般 [A_m B_n(aq) ] 可忽略。 在一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子浓度的系数次方的乘积为一常数。 K sp =[A]^m[B]ⁿ 强电解质： Ksp =m^mnⁿs (m+n) 溶度积规则 难溶电解质溶液中离子浓度系数次方的乘积称离子积： Q i Q i >K sp 过饱和溶液，沉淀析出。 Q i =K sp 饱和溶液，无沉淀析出，出无沉淀溶解。 Q i 〈 K sp 不饱和溶液，沉淀溶解。 同离子效应和盐效应 加入电解质的离解产物则产生同离子效应。同离子效应会抑制沉淀的溶解，相当于加入沉淀剂。 加入不同于电解质离解产物的离子则产生盐效应。盐效应会使沉淀的溶解度增加，但增加很少 。 

10-2 沉淀与溶解
生成弱电解质（弱酸、弱碱、难电离的盐）。

举例： 氧化还原反应（改变组成沉淀离子的化合价）。

举例： 生成配合物。举例： 酸度对沉淀和溶解的影响 仅当沉淀中含弱碱阳离子或弱酸阴离子，酸度会影响该沉淀的溶解。若为多元弱酸弱碱则影响更大。 M(OH)_n= Mⁿ⁺ + nOH^- pH 溶解 =14-pKsp /n - lgC_M MA + nH⁺ = Mⁿ⁺ + HnA pH 溶解 =( SpKai )/n - lg(CMCHnA ) - pKsp /n 分步沉淀和沉淀转化 

利用沉淀溶解度相差较大，通过控制沉淀剂溶度而达到分离称分步沉淀。完全分离的标准是后沉淀离子开始沉淀时，先沉淀离子的浓度小于 10 -5 mol/dm³ 。 在一有沉淀溶液中加入另一沉淀剂，生成更难溶沉淀，此过程称沉淀的转化。 

溶解度与 Ksp 计算举例 

求 Ca F₂ 在水中的溶解度。 

解 ： 查 KspCaF₂ =3.95 × 10^-11 KspCaF₂  =11 22.s 1+2s=2.15 × 10^-4 mol/dm³ 某沉淀 M₃ A₂ 在水中的溶解度为 2.00 × 10^-5 mol/dm³ ， 求 Ksp 解 ： [M]=3s=6 × 10^-5 mol/dm³ [A]=2s=4 × 10^-5 mol/dm³ Ksp =(6 × 10^-5  3 .(4 × 10^-5 ) 2 =3.46 × 10^-22 

溶度积规则举例 

在浓度均为 0.1 mol/dm³ Cu²⁺ ,Fe²⁺ 溶液中通入 H₂S 气体至饱和, 通过计算说明能否沉淀二离子。 [H₂S]=0.1mol/dm³ KspCuS =8.5 × 10^-45 KspFeS =3.7 × 10^-19 [S^2-]=1.2 × 10 ^-15 QCuS =1.2 × 10^-16 >KspCuS QFeS =1.2 × 10^-16 >KspFeS 有沉淀生成， CuS 优先沉淀。 Fe²⁺ 开始沉淀时Cu²⁺ 的浓度 ： [Cu²⁺]=8.5 × 10 ^-45 ÷ (3.7 × 10 ^-19 ) × 0.1=2.24 × 10^-27 mol/dm³ Cu²⁺ + H₂S = CuS + 2H⁺ 0.1 0.2 [S^2- ]=Ka1Ka2 [H₂S]/[H ⁺]² = 1.71 × 10^-22 mol/dm³ QFeS =1.71 × 10^-23 <Ksp Cu²⁺ 沉淀完全， Fe²⁺ 不会沉淀 。 沉淀溶解举例 

在 1.00 dm³ 1mol/dm³ NH₄Cl ， 加入 0.50 mol Mg(OH)₂ , 问能否溶解，若能溶解，则溶解多少？ 

解： 2 NH₄⁺ + Mg(OH)₂ = 2NH₃ .H₂O + Mg²⁺ 开始 : 1 0 0 平衡 : 1-2 x 2x x (2x) 2 .x/(1-2x) 2 = Ksp /Kb2 =1.2 × 10^-11 /(1.77 × 10^-5 ) 2 =3.83 × 10^-2 x=0.1825mol/dm ³ 可溶解 0.18molMg(OH)₂.