沉淀溶解平衡知識(shí)點(diǎn)

1、難溶電解質(zhì)的溶解平衡一.固體物質(zhì)的溶解度1. 溶解度：在一定溫度下，某固體物質(zhì)在 100g溶劑里達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量，叫做這種物質(zhì)在這種溶劑里的溶解度。符號(hào)：S,單位：g,公式：S= (m溶質(zhì)/m溶劑)x 100g2. 不同物質(zhì)在水中溶解度差別很大，從溶解度角度，可將物質(zhì)進(jìn)行如下分類(lèi)：溶解性易溶可溶微溶難溶溶解度>10g1-10g0.01-1g<0.01g3.絕大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增大，少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度變化不明顯，個(gè)別物質(zhì)的溶 解度隨溫度的升高而減小。二？沉淀溶解平衡1. 溶解平衡的建立物質(zhì)的溶解達(dá)到最大限度，形成飽和溶液，達(dá)到溶解平衡狀態(tài)。講固態(tài)物質(zhì)溶

2、于水中時(shí)，一方面，在水分子的作用下，分子或離子脫離固體表面進(jìn)入水中，這一過(guò)程叫 溶解過(guò)程；另一方面，溶液中的分子或離子又在未溶解的固體表面聚集成晶體，這一過(guò)程叫結(jié)晶過(guò)程。 當(dāng)這兩個(gè)相反過(guò)程速率相等時(shí)，溶質(zhì)溶解的過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程:溶解固體溶質(zhì)溶液中的溶質(zhì)結(jié)晶V溶解V結(jié)晶固體溶解V溶解V結(jié)晶溶解平衡v溶解V結(jié)晶晶體析出2. 沉淀溶解平衡絕對(duì)不溶解的物質(zhì)是不存在的，淀溶解和生成的速率相等時(shí)，便得到飽和溶液，即建立下列動(dòng)態(tài)平衡: -溶解 +士= Ag (aq) + Cl (aq) 沉淀3. 溶解平衡的特征任何難溶物質(zhì)的溶解度都不為零。以AgCI為例：在一定溫度下，當(dāng)沉AgCI(s)1234)動(dòng):)等

3、:)定:)變:動(dòng)態(tài)平衡溶解和沉淀速率相等 達(dá)到平衡，溶液中離子濃度保持不變 當(dāng)外界條件改變時(shí)，溶解平衡將發(fā)生移動(dòng)，達(dá)到新的平衡。溶度積三.沉淀溶解平衡常數(shù)1)定義：在一定溫度下，難溶性物質(zhì)的飽和溶液中，存在沉淀溶解平衡，其平衡常數(shù)叫溶度積常數(shù)。)表達(dá)式：即： AmB n(s)mA n+(aq) + nBm(aq)Ksp =A n+m Bm丁例如：常溫下沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag+(aq) + Cl (aq),Ksp(AgCI)=Ag +C = 1.8 x 1010常溫下沉淀溶解平衡：Ag 2CrO4(s)2Ag+(aq) + CrO42-(aq),Ksp(Ag2CrQ)=Ag + 2Cr

4、O 4- = 1.1 x 1012Ksp數(shù)值越大，電解質(zhì)在)意義：反應(yīng)了物質(zhì)在水中的溶解能力。對(duì)于陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比相同的電解質(zhì),水中的溶解能力越強(qiáng)。4 )影響因素：與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無(wú)關(guān)。四.影響沉淀溶解平衡的因素1 )內(nèi)因：難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)2 )外因：濃度：加水稀釋?zhuān)恋砣芙馄胶庀蛉芙獾姆较蛞苿?dòng) 溫度：多數(shù)難溶性電解質(zhì)溶解于水是吸熱的，所以升高溫度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動(dòng)。向體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或氣體的離子，使平衡向溶解方 向移動(dòng)。 同離子效應(yīng)：向沉淀溶解平衡體系中，加入相同的離子，使平衡向沉淀方向移動(dòng)。五.溶度積規(guī)則1

5、通過(guò)比較溶度積 淀能否生成或溶解 其他：Ksp與溶液中有關(guān)離子的離子積Qc的相對(duì)大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉?對(duì)AgCl而言,其Qc=c(Ag+) c(Cl '),該計(jì)算式中的離子濃度不一定是平衡濃度，而Ksp計(jì)算式中的離子濃度一定是平衡濃度？1)若Qc>KsP，則溶液過(guò)飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達(dá)到新的平衡？2) 若Qc=KsP，則溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)？3)若Qc<KsP，則溶液未飽和，無(wú)沉淀析出，若加入過(guò)量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和2、溶度積Ksp的性質(zhì)(1) 溶度積Ksp的大小和平衡常數(shù)一樣，它與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與濃

6、度無(wú)關(guān)，離子濃度的改 變可使溶解平衡發(fā)生移動(dòng)，而不能改變?nèi)芏确e Ksp的大小。Ksp越小，溶解度(2) 溶度積Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力的大小。相同類(lèi)型的難溶電解質(zhì)的 越小，越難溶于水；反之 Ksp越大，溶解度越大。如：Ksp(AgCl)= 1.8 X 10-1° ；ksp(AgBr) = 5.0 x 10-13;Ksp(Agl) = 8.3 x 10-17.因?yàn)椋篕sP (AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI), 所以溶解度：AgCI) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI)。不同類(lèi)型的難溶電解質(zhì)，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)K

7、sp大小，判斷難溶電解質(zhì)溶解度的大小。3、溶度積的應(yīng)用(Q)的相對(duì)大小，可以判斷難溶電解質(zhì) 通過(guò)比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度幕的乘積濃度積 在給定條件下沉淀能否生成或溶解。Q>Ksp,溶液過(guò)飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達(dá)到新的平衡;QC= Ksp,溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài);Q<Ksp,溶液未飽和，無(wú)沉淀析出，若加入過(guò)量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和。難溶電解質(zhì)的組成類(lèi)型相同時(shí)，Ksp越大，其溶解能力越大，反之，越小。以上規(guī)則稱(chēng)為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個(gè)相反的過(guò)程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小, 控制離子濃度的大小，可以使反應(yīng)向所需要的方向轉(zhuǎn)化。六

8、、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用 1沉淀的生成pH至78,方法：(1)調(diào)節(jié)pH法：如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調(diào)節(jié) 可使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(0H)3沉淀而除去。反應(yīng)如下:Fe3+ + 3NH H20=Fe(0H) J + 3NHL 加沉淀劑法：如以 NqS、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子如Cu2+、Hg2+等生成極難溶的硫化物CuS HgS等沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。反應(yīng)如下:ClT + S若在有氯化銀固體的水中加入硫化鈉溶液，可能觀察到的現(xiàn)象是黑色固體? 生成硫酸銨化肥的方法之一是把石膏粉(CaSO)懸浮于水中，不斷通入氨氣并通入二氧化碳，充分反應(yīng)后立即過(guò)濾，濾液經(jīng)蒸

9、發(fā)而得到硫酸銨晶體，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程 式:CaSQ+CO+H2O+2Nl3=CaCOj +(NH4)2SQ_?一.考查沉淀溶解平衡中溶質(zhì)濃度的計(jì)算例 3 :已知：某溫度時(shí)，Ksp(AgCI)=Ag +CI = 1.8X 10-10Ksp(Ag 2CrO4)=Ag +2CrO2- = 1.1 x 10-12- =Cu&。Cu *+ HS=u& + 2。+ =Hg&。Hg2+ + HS=Hg& + 2。應(yīng)用：提純、廢水處理等，目的是利用沉淀去除或者分離某種離子 2.沉淀的溶解(1) 沉淀溶解的原理根據(jù)平衡移動(dòng)，對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去溶解平衡

10、體系中的相應(yīng)離子，型平 衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)，就可以使沉淀溶解。(2) 溶解沉淀的化學(xué)方法I .酸堿溶解法 注意:用酸溶解含金屬離子的難溶物時(shí)，所選用酸的酸根與金屬離子不反應(yīng)？女口：使CaCO沉淀溶解，可以加入鹽酸降低 CO32-的濃度，使平衡向溶解的方向移動(dòng) ？n.氧化還原溶解法原理是通過(guò)氧化還原反應(yīng)使難溶物的離子濃度降低，使平衡向右移動(dòng)而溶解 ？此法適用于具有明顯氧化性或還原性的難溶物，如不溶于鹽酸的硫化物 Ag2S溶于HNO就是一個(gè)例子：3Ag2S+8HNO=6AgN(3>3S J +2NOt +4HOm.配位溶解法生成絡(luò)合物使沉淀溶解法，如溶解AgCl可以加入氨水以生成 Ag

11、( NH) 2+而使其溶解？ W.沉淀轉(zhuǎn)化溶解法,然后再溶解？例如BaSO中加入飽和NaCQ本法是將難溶物轉(zhuǎn)化為能用上述兩種方法之一溶解的沉淀 溶液使BaSQ轉(zhuǎn)化為BaCO再將BaCO溶于鹽酸?3、沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是溶解平衡的移動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀比較容易(轉(zhuǎn)化成更難溶的物質(zhì))。這兩種難溶物的溶解能力差別越大 ,這種轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)就越大？如：在ZnS的溶解 平衡體系中加入 Cuso溶液，可以使其轉(zhuǎn)化為更難溶的 CuS沉淀，這說(shuō)明溶解度znS>Cus轉(zhuǎn)化的方 程式可以表示為 ZnS(s)+Cu 2+(aq)=CuS(s)+Zn 2+(aq) ?下表為相同白

12、色固體消失，同時(shí)會(huì)生成對(duì)于一些用酸或其他方法不能溶解的沉淀，可以將其轉(zhuǎn)化成另一種用酸或其它方法能溶解的沉淀, 然后出去。例如 鍋爐除水垢例、許多在水溶液中的反應(yīng)，往往有易溶物轉(zhuǎn)化為難溶物或難溶物轉(zhuǎn)化為更難溶物的現(xiàn)象 溫度下某物質(zhì)的溶解度？物質(zhì)AgClAg2SCaSOCa(OH)2溶解度(g)-41.5 x 10-61.3 x 100.20.165物質(zhì)Ca(HCO) 2CaCONHHCO(NH)2SO溶解度(g)16.61.5 x 10-32175.4試求：(1 )此溫度下AgCl飽和溶液和Ag2CrO4飽和溶液的物質(zhì)的量濃度，并比較兩者的大小。(2)此溫度下，在0.010mo1 L-1的AgN

13、O3溶液中，AgCl與Ag2CrO4分別能達(dá)到的最大物質(zhì)的量濃 度，并比較兩者的大小。_ + Ag (aq) + Cl (aq)解析AgCl(s)c(AgCl) jKsp(AgCl)J1.8 10 10 1.3 10 5mol L 1Ag2CrO 4(s)- 2Ag + (aq) + CrO42 (aq) 2x(2x)2 x=Ks pc(Ag2CrO4)MKs p(Ag2CrO4)斗 6.5 10 5mol L1c(AgCl) < c(Ag2CrO4) -L-1 AgNO3 溶液中，AgCl(s)溶解平衡時(shí)：在 0.010 molc(Ag+)=0.010 mol+Ag (aq)0.010

14、+ x-L-1Cl (aq)(0.010 + x) x = 1.8X 1010x = 1.8X 108(mol l/1)c(AgCl)= 1.8 X 108(mol L 1)x很小，0.010 + x 0.010Ag2CrO4(s)溶解平衡時(shí)：2Ag +(aq)0.010+ xCrO4(aq)x(0.010 + 2x)2 x= 1.1 X 1012 x = 1.1X 108(mol lJ c(AgCl) > c(Ag2CrO4)0.010 + 2x 0.010/ x 很小，c(Ag 2CrO4) = 1.1X 10-8 (mol l/1)考查沉淀溶解平衡中的溶度積規(guī)則例4.將等體積的4

15、X 10-3mo1 L-1的AgNO3和4 X 10-3mo1 -L - K2CrO4混合，有無(wú)Ag 2CrO4沉淀產(chǎn)生？已知Ksp (Ag2CrO4) = 1.12X 10-12。解：等體積混合后，濃度為原來(lái)的一半。c(Ag +)=2X 10-3mol L-1;c(CrO4 2-) = 2X 10-3mol L-1Qi= c2(Ag +) c(CrO4 2-)=(2 X l0-3 )2X 2X l0-3=8X l0-9> K sp (CrO4-2)所以有沉淀析出【練習(xí)】在100ml0.01mol/LKCI溶液中，加入1ml0.01mol/LAgNO 3溶液，下列說(shuō)法正確的是(AgCI

16、的 Ksp = 1.8X 1010)有AgCl沉淀析出B .無(wú)AgCl沉淀C.無(wú)法確定D .有沉淀，但不是 AgCl例5.溶液考查沉淀溶解平衡中的同離子效應(yīng) 10mL 0.2mol/LNa 2CO3 溶液 50mL 0.01mol/L 氯化鋇將足量BaCO3分別加入： 30mL水100mL 0.01mol/L鹽酸中溶解至溶液飽和。 請(qǐng)確定各溶液中Ba2+的濃度由大到小的順序?yàn)?例6.已知室溫下BaSO4在純水中的溶解度為1.07X 10-5molL-1, BaSO4在0.010mol L-1 Na2SO4溶液中的溶解度是在純水中溶解度的多少倍？已知Ksp (BaSO4) = 1.07 X 10

17、'10解：設(shè)BaSO4在0.010mol L-'1 Na2SO4溶液中的溶解度為xmol L-1，則溶解平衡時(shí)：BaSO4(S) , Ba(aq)2 +SO4(aq)2平衡時(shí)濃度/ mol.L'1Ksp (BaSO 4) = c (Ba2+ ) c ( SO42')=x(0.010 + x)=1.07X 10'10因?yàn)槿芙舛葂很小，所以0.010+x 0.0100.010x=1.07 X 10'10 所以x=1.07 X 10'8(mol L'1)計(jì)算結(jié)果與BaSO4在純水中的溶解度相比較，溶解度為原來(lái)的1.07X 10-8 /1

18、.07X 10'5 ,即約為0. 0010倍。四.考查沉淀溶解平衡中的 除雜和提純例.Cu(OH)2在水溶液中存在著如下沉淀溶解平衡：X 1020。在常溫下如果要生成 Cu(OH)2沉淀， 整溶液的pH,使溶液的pH大于(A . 2B. 3C.【答案】D【解析】由溶度積的公式有，Ksp=c(Cu2+) c2(OH )= 2 XCu(OH) 2(s) Cu 2+(aq)+2OH (aq),在常溫下 Ksp=2需要向0.02 mol L 1的CuSO4溶液中加入固體堿來(lái)調(diào))102。若要使0.02 mol Lr的Cu2+沉淀，則需c(OH)=1 X 10 9 mol L 1,再根據(jù)水的離子積

19、常數(shù)得,c(H )10 141 10 915110 mol L '，則 pH=5例題7 . 在1.0mol L-1Co2+溶液中，含有少量 Fe3*雜質(zhì)。問(wèn)應(yīng)如何控制的？ Ksp Co(OH) 2 =1.09 X l 0'15, Ksp Fe(OH)3 =2.64 X 10'39解：使Fe3+定量沉淀完全時(shí)的pH值：Fe(OH) 3(s) = Fe3+ + 3 OH'KSpFe(OH) 3 = c(Fe3+) c3(OH')pH值，才能達(dá)到除去Fe3+雜質(zhì)的目c(OH)彳巒pH = 14 - (-log1.38 X 10-11)= 3.14K spFe(

20、OH)31.38 10 11使Co2+不生成Co(OH) 2沉淀的pH值： Co(OH) 2(s) = Co2+ + 2OH KspCo(OH) 2 = c(Co 2+) c2(OH")不生成Co(OH) 2沉淀的條件是c(Co2+)c2(OH ) < KspCo(OH) 2K spCo(OH) 2c(OH M c(Co2 )J1.09 10 15V 1.03.30 10 8pH = 14 - (-Iog3.30 X 10-8) = 6.50所以應(yīng)將PH值控制在3.146.5之間才能保證除去Fe3+,而Co2+留在溶液中。x 0.010+x五.考查沉淀溶解平衡中沉淀的轉(zhuǎn)化例題8

21、、 BaS為原料制備Ba(OH) 2 8H2O的過(guò)程是：BaS與HCI反應(yīng)，所得溶液在 70 C90C時(shí)與 過(guò)量Na0H溶液作用，除雜，冷卻后得到Ba(0H)2 8H2O晶體。據(jù)最新報(bào)道，生產(chǎn)效率高、成本低的Ba(0H)2 8H2O晶體的新方法是使 BaS與Cu0反應(yīng)1.新方法的反應(yīng)方程式為：2 .該反應(yīng)反應(yīng)物 Cu0是不溶物，為什么該反應(yīng)還能進(jìn)行：3 .簡(jiǎn)述新方法生產(chǎn)效率高、成本低的原因。解答：(1) BaS + CuO + 9H2O= Ba(OH) 2 8H20+ CuS 也可寫(xiě) Ba(0H)2(2) CuS的溶度積比Cu0小得多(更難溶)，有利于該反應(yīng)正向進(jìn)行。11.工業(yè)廢水中常含有一定

22、量的Cr2072-和Cr042-，它們會(huì)對(duì)人類(lèi)及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有兩種。方法1 :還原沉淀法 該法的工藝流程為：H+(3) CuS為難溶物(未反應(yīng)的Cu0也不溶)，過(guò)濾后，將濾液濃縮、冷卻，就可在溶液中析出 Ba(OH) 2 8H2O 晶體，故生產(chǎn)效率高；CuS在空氣中焙燒氧化可得 Cu0與S02,故Cu0可反復(fù)使用(S02可用于制硫的化 合物)，因而成本低。0H*©K 淀 CrCOH)U士 Cr2O7廠(橙色)+H2OF尹其中第步存在平衡；2 Cr04橙 c,黃色)+2H(1) 若平衡體系的pH=2,該溶液顯 色。(2) 能說(shuō)明第步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是 a. Cr2072和Cr042-的濃度相同b. 2v(Cr2072)= v(Cr0 42)c. 溶液的顏色不變(3) 第步中，還原 1 mol Cr2O72-離子，需要mol的FeS04 7H2O。(4) 第步生成的 Cr(OH) 3在溶液