9.5 沉淀溶解平衡及在分析化学中的应用(定稿)
沉淀溶解平衡原理的应用
沉淀溶解平衡原理的应用沉淀溶解平衡是化学中一个重要的概念，它可以用来解释和预测溶液中溶解物和沉淀物的浓度变化。
在实际应用中，沉淀溶解平衡可以用来控制和调节溶液中溶解物或沉淀物的浓度，从而达到一定的化学目的。
本文将通过详细分析沉淀溶解平衡原理的应用，从而帮助读者更好地理解和掌握这一重要的概念。
沉淀溶解平衡的概述沉淀溶解平衡是指在溶液中，当两种化合物的离子浓度达到平衡时，它们之间发生的沉淀和溶解过程达到平衡的状态。
通俗来讲，就是当溶解物和沉淀物之间存在平衡时，它们的浓度保持不变。
沉淀溶解平衡原理的应用沉淀反应沉淀反应是沉淀溶解平衡原理的重要应用之一。
当两种化合物在一起混合时，如果它们之间存在沉淀反应，那么它们的离子浓度将达到一个平衡状态。
这个平衡状态的浓度取决于溶液的温度、浓度和其他化学因素。
举个例子，当氯化钠（NaCl）溶解在水中时，它会完全离解成钠离子（Na+）和氯离子（Cl-），形成一个纯净的无色溶液。
但是，当添加氯化银（AgCl）到这个溶液中时，Ag+和Cl-离子会结合形成沉淀（AgCl），同时水中的Cl-离子被限制，使得它们不能完全离解。
银离子（Ag+）与氯离子（Cl-）之间建立了平衡，当它们的浓度达到一定值时，沉淀反应达到平衡。
沉淀的提取和分离沉淀溶解平衡原理也可以用于化学分离和提取。
例如，如果我们想从一个溶液中分离出一种特定的化合物，我们可以加入一个沉淀剂，使得目标化合物与沉淀剂反应形成沉淀物，然后通过沉淀的提取和分离，将目标化合物从溶液中分离出来。
为了实现良好的分离效果，我们需要根据化学反应的原理和沉淀溶解平衡的特性选择合适的沉淀剂。
通常情况下，脱水剂常用于提取和分离溶液中含水化合物的沉淀物，而铵的盐类则常用于提取和分离阳离子化合物。
沉淀溶解平衡的控制沉淀溶解平衡原理还可以用于控制溶液中某些离子的浓度。
例如，在水处理中，我们通常会添加一些化学药品来控制水中某些离子和化合物的浓度，以避免对人体和环境造成危害。
沉淀溶解平衡及常数的应用
沉淀溶解平衡及常数的应用沉淀溶解平衡及常数是化学中一种非常重要的概念，它在溶解反应、溶液中溶质的浓度以及沉淀的生成与溶解等方面有着广泛的应用。
下面我将详细介绍沉淀溶解平衡及常数的基本概念和应用。
沉淀溶解平衡描述的是一种溶解度平衡，即在溶液中存在着一种物质的溶解和沉淀的动态平衡。
在溶液中，当溶质的溶解速度等于沉淀速度时，就达到了溶解平衡。
溶解平衡常常涉及到溶解性产物的生成和溶解，并且可以用沉淀溶解常数来表示。
沉淀溶解常数（Ksp）是描述沉淀物溶解程度和溶液中离子浓度的一个指标。
对于溶解度为x的化学物质MnXm可溶解与其溶解反应的晶体溶液，其离解反应可以用化学方程式表示为：MnXm(s) nM^m+(aq) + mX^n-(aq)其中，M^m+是金属离子，X^n-是非金属离子，n和m分别是它们在溶液中的摩尔数。
当晶体溶解时，Ksp可通过以下公式计算：Ksp = [M^m+]^n [X^n-]^m其中，[M^m+]和[X^n-]分别表示溶质MnXm的离子浓度，n和m分别对应离子的个数。
Ksp值是一个常数，它与温度有关，可以用于预测溶液中沉淀物的生成和溶解情况。
沉淀溶解平衡及常数的应用非常广泛。
一方面，它可以帮助我们预测和控制沉淀物的生成。
通过计算沉淀溶解常数，我们可以得知溶液中沉淀物的生成趋势。
当已知反应物的浓度时，Ksp值可以帮助我们判断溶液中是否会生成沉淀物。
当Ksp大于溶液中反应物的离子积时，会生成沉淀物；当Ksp小于离子积时，溶液中的沉淀物会溶解。
这个原理可以应用于实际养殖、环境治理等领域，帮助我们控制溶液中的沉淀物生成和去除。
另一方面，沉淀溶解平衡及常数还可以用于定量分析和标准溶液的制备。
通过测定沉淀物和溶液中的离子浓度，配合沉淀溶解常数的计算，可以推断溶液中化学物质的浓度。
这种方法被广泛应用于化学定量分析中，例如重金属离子的测定、药物中活性成分的含量分析等。
此外，沉淀溶解平衡及常数还可以用于探究溶解反应的速率和影响因素。
9.5 沉淀溶解平衡及在分析化学中的应用(定稿)
9.5.3 重量分析法
9.5.3.2 重量分析结果的计算
被 测 组 分 的 质 量换 算 因 数 称 量 形 式 的 质 量 B 试 样 的 质 量 试 样 质 量
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长江大学化工学院
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9.5.3 重量分析法 附：几种试样测定时的沉淀形式、称量形式和换 算因数表。
被测组分 沉淀形式
Ba MgO Fe2O4 BaSO4 MgNH4PO4 Fe2O3· xH2O
称量形式
BaSO4 Mg2P2O7 Fe2O3
换算因数
M(Ba)/M(BaSO4) 2M(MgO)/M(Mg2P2O7) 2M(Fe2O4)/3M(Fe2O3)
NH3
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(NH4)2PtCl
4、沉淀的吸附现象不影响滴定终点的确定
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9.5.4 沉淀滴定法 莫尔法 1、基本原理 a、指示剂：K2CrO4 b、标准溶液：AgNO3(棕色酸式滴定管中) c、被测定离子：Cl-或Br-(锥形瓶中) d、滴定反应
Ag++Cl-=AgCl↓(白色) Kθsp,AgCl=1.8×10-10
9.5 沉淀溶解平衡在无机及分析 化学中的应用
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概
述
难溶电解质在溶液中的沉淀溶解平衡， 属多相平衡。沉淀的溶解、生成、转化和分 布沉淀等变化，在物质的制备、分离、提存、 测定中有广泛的应用。 重量分析法：利用适当方法使试样中 待测组分与其他组分分离，然后 用称重的 方法测定该组分的含量。 沉淀滴定法：用适当的指示剂，确定 滴定终点，将沉淀反应世纪城滴定分析
Pt
长江大学化工学院
2M(NH3)/M(Pt)
沉淀溶解平衡的应用
• [目标导航] 1.能用平衡移动原理分析理解 沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。2.学
会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活 中的实际问题。
• 一、沉淀的溶解与生成 • 1．原则：利用溶度积Ksp可以判断沉淀的生
成、溶解情况以及沉淀溶解平衡移动方向。
• (1)当> Q Ksp时有沉淀析出，直至达到沉 淀溶解平衡状态。
()
A．Cl－、Br－、CrO24－ C．Br－、Cl－、CrO24－
B．CrO24－、Br－、Cl－ D．Br－、CrO42－、Cl－
答案 C 解析 设 Cl－、Br－、CrO42－刚开始沉淀时，Ag＋的浓度分别为 x mol、y mol、z mol，则根据 Ksp 可得： 0．01x＝1.56×10－10 0.01y＝7.7×10－13 0.01z2＝9×10－11 可分别解出 x≈1.56×10－8 y≈7.7×10－13 z≈3×10－4.5 可知 y<x<z，开始沉淀时所需要的 Ag＋浓度越小，则＋CO32－(aq)
CO
2－ 3
＋
2H
＋
===CO2↑
＋H2O，胃酸消耗 CO23－，使溶液中[CO23－]降低，则 Q<Ksp，
从而使 BaCO3 的沉淀溶解平衡向右移动，[Ba2＋]增大引起
人体重金属中毒。
(2)食用可溶性钡盐(如 BaCl2 等)，会造成钡中毒。中毒患者常 用 5.0%的 Na2SO4 溶液洗胃的原理是：服用 Na2SO4 溶液(5.0%) 洗胃，此时 Q > Ksp(BaSO4)，故 SO42－与 Ba2＋结合生成 BaSO4 沉淀，可缓解 Ba2＋对人体的毒害。
2．(填一填)(1)已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10 mol2·L－2、Ksp(AgBr) ＝5.0×10－13 mol2·L－2。 ①将 0.001 mol·L－1NaCl 和 0.001 mol·L－1AgNO3 溶液等 体积混合，是(“是”、“否”)有 AgCl 沉淀生成。 理由是：设两溶液等浓度等体积混合后， [Ag＋]＝[Cl－]＝ 1/2×0.001 mol·L－1＝0.000 5 mol·L－1 ，[Ag＋] ×[Cl－] ＝ 2.5×10－7 mol2·L－2>Ksp。
沉淀溶解平衡及应用
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学习目标：
▪ 1.了解难溶物在水的溶解情况，认识沉淀溶解平衡的 ▪ 建立过程。 ▪ 2.理解溶度积的概念，能用溶度积规则判断沉淀的产
生、溶解。
▪ 重点、难点：
理解沉淀溶解平衡原理；利用溶度积的简单计算
第2页，此课件共61页哦
陕西商洛地区柞水县柞水 溶洞
明碘化铅在水中有少量的溶解。
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活动与探究
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白色沉淀 Ag+ + Cl－ =AgCl↓
黄色沉淀
Ag+ + I－= AgI↓
交流与讨论
1. 生成沉淀的离子反应能发生的原因？
生成物的溶解度很小
2. 沉淀是绝对不溶于水吗？
AgCl溶解度虽然很小，但并不是绝对不溶， 生成AgCl沉淀也有极少量的溶解。
求其溶解度S
解： ＡgCl
Ag+ + Cl-
Ksp = c(Ag+) . c(Cl-)
设AgCl的溶解度为S，在1L饱和溶液中， c(Ag +) = X，c(Cl-) = X
Ksp[AgCl]= c(Ag +) ·c(Cl-)= X 2 = 1.8×10-10
c[AgCl]= c(Ag + ) =1.34×10-5mol·L-1
例2.如何除去酸性硫酸铜溶液中的Fe3+
向该溶液中加入CuO 或Cu(OH)2调溶液的pH至3.7以上，小于5.2
第33页，此课件共61页哦
c、同离子效应法
例：硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。
BaSO4(S)
Ba2+ (aq) + SO42-(aq)
沉淀溶解平衡及在分析化学中的应
沉淀溶解平衡及在分析化学中的应Ksp = [A+]^m [B-]^n其中，A和B表示溶解物的化学式，m和n分别代表溶解物的n个阳离子和n个阴离子的个数。
方括号代表浓度的量，[A+]表示溶液中阳离子A的浓度，[B-]表示溶液中阴离子B的浓度。
溶液中各离子浓度的平方根乘积即为溶解度积常数，它描述了在平衡状态下溶质离子的溶液中的浓度。
在分析化学中，沉淀溶解平衡可以应用于以下几个方面：1.离子的定性分析：通过观察沉淀物的形成和溶解情况，可以判断溶液中特定离子的存在与否。
例如，在定性分析中，常用银盐溶液与盐酸反应，生成白色沉淀AgCl。
如果有Cl-离子存在，则AgCl会形成；反之，则不会形成。
通过观察沉淀的生成与溶解情况，可以准确判断溶液中是否存在Cl-离子。
2.离子的定量分析：利用沉淀溶解平衡的原理，可以根据溶解度积常数的大小来确定溶质的浓度。
当溶质离子的浓度超过了其溶解度积常数所对应的溶解度时，沉淀会形成。
因此，可以通过测定沉淀物质的质量或体积，推断溶质离子的浓度。
3.沉淀的分离与富集：通过沉淀与溶解的平衡关系，可以实现一些物质的分离与富集。
例如，在水样中存在微量的离子，无法直接检测。
通过加入适当的沉淀剂，可以将目标离子与其他离子形成沉淀，然后从溶液中分离出来。
这种方法常用于微量元素的分离和富集。
4.反应的驱动力分析：在一些化学反应中，沉淀溶解平衡的变化可以用来解释反应的驱动力。
当反应物的浓度高于其溶解度时，会形成沉淀，从而减少反应物的浓度，使反应向生成沉淀的方向转移。
总结起来，沉淀溶解平衡是分析化学中一个重要的理论基础，它可以应用于离子的定性和定量分析、沉淀的分离与富集以及反应驱动力的分析。
通过深入理解和应用沉淀溶解平衡的原理，可以更好地开展分析化学研究和实验工作。
沉淀溶解平衡及在分析化学中的应用
Ca3(PO4 )2(s) 3Ca2+(aq) 2 PO43-(aq)
Ksp Ө = c3(Ca2+) c2 (PO43-)
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AmBn (s) mAn+ (aq) nBm-(aq)
KspӨ = [An+]m [Bm-]n
溶度积常数 KSP
▼ KSP值的大小反映了难溶电解质的溶解程 度。
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例:在25℃ 时，Ag2CrO4的溶解度是0.0217g.L-1, 试计算Ag2CrO4的KSP 。
解：C( Ag2CrO4 )
m( Ag2CrO4 ) M( Ag2CrO4 )
0.0217 g.L1 331.8g.mol 1
6.54105 mol.L1
由 Ag2CrO4的溶解平衡
KSP ＝[Ａｍ＋]n ·[Bn-]m Qi = c (Am+) n·c (Bn-) m KSP表示难溶电解质沉淀溶解平衡时饱和溶 液中离子浓度的乘积。在一定温度下KSP为一常 数。 Qi则表示任何情况下离子浓度的乘积，其值 不定。
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溶度积原理——
Qi＞KSP时，溶液为过饱和溶液，沉淀析出。 Qi＝KSP时，溶液为饱和溶液，处于平衡状态 。 Qi＜KSP时，溶液为未饱和溶液 ，沉淀溶解 。
因为溶解度x很小，所以
0.010+x≈0.010
所以
0.010x=1.07×10-10 x=1.07×10-8(mol·L-1)
计算结果与BaSO4在纯水中的溶解度相比较， 溶解度为原来的1.07×10-8 /1.05×10-5 ,即约为
0.0010倍。
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同离子效应 ：
因加入含有相同离子的易溶强电解质，而使 难溶电解质溶解度降低的效应。
无机及分析化学第七章沉淀溶解平衡及在定量分析中的应用课件
可简写为: Ksp(BaSO4)= c(Ba2+)c(SO42-) Ksp:溶度积常数， 简称溶度积。
一般沉淀反应
溶解
AnBm(s)
nAm+(aq)+mBn-(aq)
沉淀
Ksp(AnBm)= cn (Am+) cm(Bn-)
无机及分析化学第七章沉淀溶解平衡及在定量分析中的应 用
4
3.溶度积常数的意义：在一定温度下难溶强电解质
不同类型难溶电 解质比较：通过 计算比较
无机及分析化学第七章沉淀溶解平衡及在定量分析中的应 用
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同类型难溶电解质指化学式中阴阳离子 数之比相同的化合物。 AB：BaSO4～AgCl～AgBr， A2B：Ag2CrO4～Ag2S， AB2：CaF2～MgF2，
判断
Ksp (AgCl) = 1.77×10 –10 大， S大； Ksp (AgBr) = 5.35×10 –13 小，S小。
c(Ag+)=c(CrO42-)=2×10-5mol·L-1
Q=c2(Ag+) c(CrO42-) =(2×10-5)3=8×10-15
Q < Ksp(Ag2CrO4)，无沉淀析出。
无机及分析化学第七章沉淀溶解平衡及在定量分析中的应 用
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7.1.4 影响溶解度的因素
1. 本性 2. 温度
3. 同离子效应—促使离子向沉淀生成的方向进行
的饱和溶液中，各离子浓度的幂的乘积是一个常
4. 举数例，称为溶度积常数，简称溶度积(Ksp )。
PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) Ksp = c(Pb2+)c2(Cl-)
Ca3(PO4)2(s) 3Ca2+(aq) + 2PO43-(aq) Ksp = c3 (Ca2+) c 2 (PO43-)
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9.5.2 沉淀的形成和沉淀条件
聚集速率大小主要取决于沉淀时的条件。
冯.韦曼提出的经验公式，沉淀的分散度（颗粒大小） 与溶液的相对过饱和度有关：
如Ba2+和Pb2+离子半径相近，晶体结构也相似，当用
SO42-沉淀时，容易形成混晶析出。
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9.5.1 影响沉淀纯度的因素
有杂质就容易出现混晶，因此最好事先将这类杂质分 离除去。
（3）吸留和包藏 吸留是指被吸附的杂质机械地嵌入沉淀之中。 包藏是指木业机械地存留在沉淀之中。 形成原因：沉淀剂加入太快，沉淀急速生长，沉淀表
积下来，使晶核组件长大，最后形成沉淀微粒。
在这个过程中，哟冲速率的相对大小会影响到沉淀的 类型：① 聚集速率：即构晶离子聚集形成晶核，进一步聚 集成沉淀微粒的速率；② 定向速率：即在聚集的同时，构 晶离子按一定顺序在晶核上进行定向排列的速率。
哈伯： 若聚集速率＞定向速率，得到无定形沉淀
若聚集速率＜定向速率，得到晶形沉淀
会吸附异电荷离子，组成吸附层；为了保持电中性，吸附 层又会吸引异电荷离子（抗衡离子），组成扩散层。
吸附层+扩散层→双电层，表面吸附化合物。
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9.5.1 影响沉淀纯度的因素
表面吸附具有选择性。
沉淀剂一般是过量的，因而吸附层优先吸附的是构晶 离子，其次是与构晶离子大小相近、电荷相同的离子。
如：对于一杯吸附的杂质离子，必要时应先分离出去或 加以掩蔽。 ③再沉淀（二次沉淀）
将沉淀过滤、洗涤、溶解后，在进行一次沉淀。（减免 共沉淀发生）
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9.5.2 沉淀的形成和沉淀条件
9.2.5.1 沉淀的分类 按大小和外观形态分：晶形沉淀 凝乳状沉淀 无定形沉淀
差别
0.1~1um
＜0.02um
果溶液中有BaCl2 和FeCl3时，加入H2SO4就会产 生BaSO4和Fe2 (SO4) 3,所以，Ba2+和Fe3+发生了 共沉淀。
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9.5.1 影响沉淀纯度的因素
（1）表面吸附 表面吸附是由于晶体表面离子电荷不完全等衡所造成
的。是一种物理吸附。 由于沉淀晶体表面电荷不完全等衡（不成电中性），
面吸附的杂质还来不及离开就被随后生成的沉淀所覆盖， 使杂质吸留或包藏在沉淀内部。
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9.5.1 影响沉淀纯度的因素
9.5.1.2 后沉淀 后沉淀是指某种沉淀吸出后，另一种本来难以沉淀的
组分在该沉淀表面继续析出沉淀的现象。大多数发生在该 组分西城的稳定的过饱和溶液中。
如：Mg2+存在下沉淀CaC2O4时，由于Mg2+形成稳定 的草酸盐过饱和溶液而不立即析出。如果把草酸钙沉淀立 即过滤，则发现沉淀表面上吸附了少量的镁，且放置时间 越长，草酸镁的后沉淀会显著增多。
沉淀滴定法：用适当的指示剂，确定 滴定终点，将沉淀反应世纪城滴定分析
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9.5.1 影响沉淀纯度的因素
9.5.1.1 共沉淀 共沉淀现象是指在进行某种物质的沉淀反应
时，某些可溶Biblioteka 杂质被同时沉淀下来的现象。 形成共沉淀的原因：表面吸附、形成混晶、
吸留和包藏。 如H2SO4加入FeCl3,不会有沉淀产生，但是如
9.5 沉淀溶解平衡在无机及分析 化学中的应用
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概述
难溶电解质在溶液中的沉淀溶解平衡， 属多相平衡。沉淀的溶解、生成、转化和分 布沉淀等变化，在物质的制备、分离、提存、 测定中有广泛的应用。
重量分析法：利用适当方法使试样中 待测组分与其他组分分离，然后 用称重的 方法测定该组分的含量。
后沉淀引入的杂质比共沉淀更多，且随着沉淀放置时 间越长而增多，因此某些沉淀陈化的时间不宜过久。
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9.5.1 影响沉淀纯度的因素
9.5.1.3 获得纯净沉淀的措施 ① 采用适当的分析程序和沉淀方法
如：溶液中同时存在含量相差较大的两种离子时，先沉 淀含量较少的离子；对一些例子采用均匀沉淀法或选用适 当的有机沉淀剂可避免共沉淀…… ②降低易被吸附离子的含量
⑶ 凝乳状沉淀：颗粒大小介于上述二者之间，因此 其性质也介于二者之间。
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9.5.2 沉淀的形成和沉淀条件
9.5.2.2 沉淀的形成 粗略的分为晶核的生成和晶体的长大两个基本阶段。
（1）晶核的形成 晶核的形成中有两种成核作用，分别为均相成核和异
相成核。 均相成核：当溶液呈过饱和状态是，构晶离子由于静
内部排列规整 结构紧密
易于沉降和洗涤
内部排列无序 结构松散，比表面积大 吸附强，不易于沉淀和洗涤
生成的沉淀属于哪种类型，首先决定于沉淀的性质， 但与沉淀的形成条件及沉淀后的处理也有密切的关系。
我们总希望能得到颗粒比较大的晶形沉淀，便于过滤 盒洗涤，沉淀的纯度也较高。
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9.5.2 沉淀的形成和沉淀条件
分散度 K•cQs s
K为常数，他与沉淀的性质、温度、介质以及溶液中 存在的其他物质有关；
⑴ 晶形沉淀：颗粒最大，其直径大约在0.1~1μm之 间。在沉淀内部，离子按晶体结构有规则地进行 排列，因而结构紧密，整个沉淀所占的体积较小， 极易沉降于容器底部。
⑵ 无定型沉淀：颗粒最小，其直径大约在0.02μm以 下。沉淀内部离子排列杂乱无章，并且包含有大 量水分子，因而结构疏松，体积庞大，难以沉降。
电作用，通过缔合而自发形成晶核的作用。如：BaSO4的 形成。
异相成核：溶液中的为例等外来杂质作为晶种，有道 沉淀形成的作用。异相成核作用在沉淀形成的过程中总是 存在的。
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9.5.2 沉淀的形成和沉淀条件
（2）晶核的长大生成沉淀微粒 晶核形成之后，构晶离子就可以向晶核表面运动并沉
杂质浓度相同时，扩散层优先吸附能与构晶离子形成 溶解度或解离度最小的化合物的离子。（如：生成BaSO4 沉淀的溶液中的CaSO4和HgSO4)
表面吸附是影响无定型沉淀纯度的主要原因。
（2）混晶
每种晶形沉淀都具有一定的晶体结构，如果溶液中杂 质离子与沉淀的构晶离子半径相近，电荷相同，所形成的 的晶体结构也相同的话，就容易形成混晶。