難溶電解質(zhì)的溶解平衡知識(shí)點(diǎn)(推薦文檔)

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 ）× 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：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. 溶解平衡的建立講固態(tài)物質(zhì)溶于水中時(shí)，一方面，在水分子的作用

2、下，分子或離子脫離固體表面進(jìn)入水中，這一過程叫溶解過程；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，這一過程叫結(jié)晶過程。當(dāng)這兩個(gè)相反過程速率相等時(shí)，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)。溶質(zhì)溶解的過程是一個(gè)可逆過程：v溶解v結(jié)晶固體溶解固體溶質(zhì)溶解v溶解v結(jié)晶溶解平衡溶液中的溶質(zhì)結(jié)晶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，任何難溶物質(zhì)的溶解度都不為零。以AgCl 為例：在一定溫度下，當(dāng)沉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：AgCl(s)溶解Ag (aq) Cl (aq)沉淀3. 溶解平衡的特征1 ）動(dòng)：動(dòng)態(tài)平

3、衡2 ）等：溶解和沉淀速率相等3 ）定：達(dá)到平衡，溶液中離子濃度保持不變4 ）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。三沉淀溶解平衡常數(shù)溶度積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)。2 ）表達(dá)式：即： AmBn(s)mA n+(aq) nB m (aq)Ksp =A n+ m· B m n例如：常溫下沉淀溶解平衡：AgCl(s)(aq)，Ag +(aq) ClKsp(AgCl)=Ag + Cl10 1.8× 10常溫下沉淀溶解平衡：Ag 2CrO4(s)2Ag+2-(aq)，(aq)CrO 4Ksp(Ag

4、2CrO4)=Ag + 2CrO2- 4 1.1 × 101213 ）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)，Ksp 數(shù)值越大，電解質(zhì)在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，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動(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)。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)。其他：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

5、離子，使平衡向溶解方向移動(dòng)。五溶度積規(guī)則1、通過比較溶度積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)在給定條件下沉淀能否生成或溶解?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 , 若加入過量難溶電解質(zhì) , 難溶電解質(zhì)溶解直至

6、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。（ 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。相同類型的難溶電解質(zhì)的Ksp 越小，溶解度越小，越難溶于水；反之Ksp 越大，溶解度越大。如： Ksp(AgCl)= 1.8 ×10-10 ;Ksp(AgBr) = 5.0 ×10-13;Ksp(AgI) = 8.3 × 10-17.因?yàn)?:Ksp (AgCl) > Ksp (AgBr) > Ks

7、p (AgI),所以溶解度 :AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI)。不同類型的難溶電解質(zhì)，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)Ksp 大小，判斷難溶電解質(zhì)溶解度的大小。3、溶度積的應(yīng)用通過比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積濃度積( Qc) 的相對(duì)大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解。Qc>Ksp，溶液過飽和，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)；Qc<Ksp，溶液未飽和，無(wú)沉淀析出，若加入過量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和。難溶電解質(zhì)的組成類型相同時(shí)，Ksp 越大，其溶解能力越大，反之，越

8、小。以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個(gè)相反的過程它們相互轉(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、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用1、沉淀的生成方法： (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)pH 至 7 8，3轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe(OH)沉淀而除去。反應(yīng)如下：3 3NH。可使 FeFe·HO=Fe(OH) 3NH32342(2) 加沉淀劑法：如以2222等生成極難溶的硫化物NaS、 H S 等作沉淀劑，使某些金屬離子如Cu、 HgCuS、 HgS等沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。反應(yīng)如下：222 222。Cu

9、 S=CuS。 Cu H S=CuS 2H。 HgS =HgS。 Hg H S=HgS 2H22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體系中的相應(yīng)離子，使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 . 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)?如：使 CaCO3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)? . 氧化還原溶解法原理是通過氧化還原反應(yīng)使難溶物的離子濃度降低 ,

10、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 HNO3就是一個(gè)例子 : 3Ag2S+8HNO3=6AgNO3+3S+2NO +4H2 O . 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（ NH）+而使其溶解 ?23 . 沉淀轉(zhuǎn)化溶解法本法是將難溶物轉(zhuǎn)化為能用上述兩種方法之一溶解的沉淀, 然后再溶解 ?例如 BaSO4中加入飽和 Na2CO3溶液使 BaSO轉(zhuǎn)化為 BaCO, 再將 BaCO溶于鹽酸 ?4333、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，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀比

11、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 CuSO4溶液 , 可以使其轉(zhuǎn)化為更難溶的 CuS沉淀 , 這說明溶解度 ZnS>CuS?轉(zhuǎn)化的方程式可以表示為ZnS(s)+Cu 2+(aq)=CuS(s)+Zn 2+(aq) ?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?下表為相同溫度下某物質(zhì)的溶解度?物質(zhì)AgClAg2 SCaSO4Ca(OH)2溶解度

12、 (g)1.5 × 10-41.3 ×10-60.20.165物質(zhì)Ca(HCO)2CaCONHHCO(NH )2SO334344溶解度 (g)16.61.5 ×10-32175.4(1) 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 _ 白色固體消失 , 同時(shí)會(huì)生成黑色固體 _ ?(2) 生成硫酸銨化肥的方法之一是把石膏粉(CaSO4) 懸浮于水中 , 不斷通入氨氣并通入二氧化碳, 充分反應(yīng)后立即過濾,濾液經(jīng)蒸發(fā)而得到硫酸銨晶體,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 :CaSO4+CO2+H2O+2NH3=CaCO3+(NH4) 2SO4_?一考查沉淀溶解平衡中溶

13、質(zhì)濃度的計(jì)算例 3：已知：某溫度時(shí)，Ksp(AgCl)=Ag + Cl 1.8× 10 103Ksp(Ag 2CrO4 )=Ag +12 2CrO2- 4 1.1×10試求：（ 1）此溫度下AgCl 飽和溶液和Ag 2CrO4 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 AgNO 3 溶液中， AgCl 與 Ag 2CrO4 分別能達(dá)到的最大物質(zhì)的量濃度，并比較兩者的大小。解析 AgCl(s)Ag (aq) Cl (aq)c(AgCl )K sp ( AgCl )1.810 101.3 10 5 molL 1A

14、g 2CrO 4(s)2(aq)2Ag (aq) CrO42xx(2x) 2· x=Ksp3K sp ( Ag 2 CrO 4 )31.1101210 5 mol L 1c( Ag 2CrO 4 )6.544 c(AgCl) c(Ag2CrO4)在 0.010 mol· L -1 AgNO 3 溶液中， c(Ag+)=0.010 mol · L -1AgCl(s)(aq)AgCl (aq)溶解平衡時(shí)：0.010 xx 10x 很小，0.010 x0.010(0.010 x)·x 1.8× 10 8 1x 1.8× 10 (mol &#

15、183; L) 8 1c(AgCl)= 1.8 × 10 (mol · L)Ag 2CrO4(s)2AgCrO2 4(aq)(aq)溶解平衡時(shí)：0.010 xx(0.0102x)2 ·x 1.1× 10 12 x 很小，0.0102x 0.010 8 1c(Ag 2CrO4) 1.1× 10-81x 1.1× 10 (mol · L)(mol · L ) c(AgCl) c(Ag 2 CrO4)二考查沉淀溶解平衡中的溶度積規(guī)則例 4將等體積的 4×10-3 mo1·L -1的 AgNO 3和4&

16、#215; 10-3mo1·L 1 K 2CrO4混合，有無(wú) Ag 2CrO4沉淀產(chǎn)生 ? 已知 KSP (Ag 2CrO 4) 1.12× 10-12。解：等體積混合后,濃度為原來(lái)的一半。+)=2×10-3mol ·L-12-3-1c(Ag;c(CrO 4 ) 2× 10mol·LQi c2(Ag +) ·c(CrO 4 2 -) (2× l0-3 ) 2× 2×l0 -3 8× l0-9 K-2SP (CrO4 )所以有沉淀析出【練習(xí)】在 100ml0.01mol/LKCl溶液中，

17、加入 1ml0.01mol/LAgNO3 溶液，下列說法正確的是（ AgCl 的 Ksp 1.8× 10 10）()A 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三考查沉淀溶解平衡中的同離子效應(yīng)例 5將足量BaCO3 分別加入：30mL水 10mL 0.2mol/LNa 2CO3 溶液 50mL 0.01mol/L氯化鋇4溶液 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)椋篲例 6 已知室溫下 BaSO4在純水中的溶解度為 1.07×10-5 mol ·L-1，BaSO4在 0

18、.010mol ·L-1 Na2 SO4溶液中的溶解度是在純水中溶解度的多少倍 ? 已知 K SP (BaSO4) 1.07×10-10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)2+SO4(aq)2Ba(aq)平衡時(shí)濃度 mol.L -1x0.010+xK SP (BaSO 4) c（Ba 2+ ） ·c（ SO42-)=x(0.010 + x)=1.07×-1010因?yàn)槿芙舛?x很小，所以0.010+x 0.010-100.010x=1.07 &

19、#215;10所以x=1.07 ×10-8(mol-1)·L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 1.07× 10-8 /1.07×10-5 ,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：Cu(OH) 2(s)Cu 2+(aq)+2OH (aq)，在常溫下 Ksp=2 201的 CuSO4溶液中加入固體堿來(lái)調(diào)× 10 。在常溫下如果要生成Cu(OH) 2 沉淀，需要向 0.02 mol · L整溶液的 pH，使溶液的 pH 大于（）A 2B 3

20、C 4D 5【答案】 D【解析】由溶度積的公式有，K sp=c(Cu 2+) ·c2 (OH )= 2× 1020，若要使0.02 mol · L 1 的 Cu2+沉淀，則需 c(OH 9 1，再根據(jù)水的離子積常數(shù)得，c( H )10 14)=1× 10mol · L1910例題 7在 1.0mol·L-1Co2+溶液中，含有少量Fe3+雜質(zhì)。問應(yīng)如何控制的 ? KSP Co(OH) 2=1.09 × l 0-15， K SP Fe(OH) 3 =2.64× 10-39解： 使 Fe3+ 定量沉淀完全時(shí)的 pH值：

21、Fe(OH) 3(s) = Fe3+ 3OH-K SPFe(OH) 3 =c(Fe3+3-) ·c(OH10 15 molL 1 ，則 pH=5pH值，才能達(dá)到除去Fe3+雜質(zhì)的目c(OHK spFe(OH)3 3 2.6410391011) 3)10 61.38c(Fe3pH 14 - (-log1.38 × 10-11) 3.14使 Co2+不生成 Co(OH) 2沉淀的 pH值：2+-Co(OH) 2(s) = Co+ 2OHK SPCo(OH) 2 = c(Co2+2-) ·c(OH不生成 Co(OH) 2沉淀的條件是c(Co2+)c2(OH -) K S

22、PCo(OH) 2c(OH )K spCo(OH) 21.0910 153.3010 8c(Co2 )1.05pH = 14 - (-log3.30 × 10-8) 6.50Fe3+，而 Co2+留在溶液中。所以應(yīng)將 PH 值控制在 3.146.5之間才能保證除去五考查沉淀溶解平衡中沉淀的轉(zhuǎn)化例題 8、 BaS 為原料制備 Ba(OH) 2·8H 2O 的過程是： BaS 與 HCl 反應(yīng)，所得溶液在7090C 時(shí)與過量 NaOH 溶液作用，除雜，冷卻后得到Ba(OH) 2 · 8H2O 晶體。據(jù)最新報(bào)道，生產(chǎn)效率高、成本低的Ba(OH) 2 ·8H 2

23、O 晶體的新方法是使BaS 與 CuO 反應(yīng)1新方法的反應(yīng)方程式為：2該反應(yīng)反應(yīng)物CuO 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 CuO9H 2O Ba(OH) 2· 8H2O CuS也可寫 Ba(OH) 2（ 2） CuS 的溶度積比 CuO 小得多（更難溶） ，有利于該反應(yīng)正向進(jìn)行。（ 3）CuS 為難溶物（未反應(yīng)的 CuO 也不溶），過濾后，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CuO 與 SO2，故 CuO 可反復(fù)使用 （ SO2 可用于

24、制硫的化合物），因而成本低。11工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72 和 CrO42 ，它們會(huì)對(duì)人類及生態(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 :其中第步存在平衡； 2 CrO 42 (黃色 )+2H +Cr2O72 (橙色 )+H 2O（ 1）若平衡體系的pH=2 ，該溶液顯色。（ 2）能說明第步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是。a Cr2O72 和 CrO42 的濃度相同22b 2v(Cr2 O7)= v(CrO 4)c溶液的顏色不變2 離子，需要（ 3）第步中，還原1 mol Cr 2O7mol 的 FeSO4· 7H2O。（ 4）第步生成的Cr(OH) 3 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH) 3(s