沉淀溶解平衡知識點

1、難溶電解質的溶解平衡一.固體物質的溶解度1. 溶解度：在一定溫度下，某固體物質在 100g溶劑里達到飽和狀態(tài)時所溶解的質量，叫做這種物質在這種溶劑里的溶解度。符號：S,單位：g,公式：S= (m溶質/m溶劑)x 100g2. 不同物質在水中溶解度差別很大，從溶解度角度，可將物質進行如下分類：溶解性易溶可溶微溶難溶溶解度>10g1-10g0.01-1g<0.01g3.絕大多數固體物質的溶解度隨溫度的升高而增大，少數物質的溶解度隨溫度變化不明顯，個別物質的溶 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的溶解達到最大限度，形成飽和溶液，達到溶解平衡狀態(tài)。講固態(tài)物質溶

2、于水中時，一方面，在水分子的作用下，分子或離子脫離固體表面進入水中，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，這一過程叫結晶過程。 當這兩個相反過程速率相等時，溶質溶解的過程是一個可逆過程:溶解固體溶質溶液中的溶質結晶V溶解V結晶固體溶解V溶解V結晶溶解平衡v溶解V結晶晶體析出2. 沉淀溶解平衡絕對不溶解的物質是不存在的，淀溶解和生成的速率相等時，便得到飽和溶液，即建立下列動態(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的溶解度都不為零。以AgCI為例：在一定溫度下，當沉AgCI(s)1234)動:)等

3、:)定:)變:動態(tài)平衡溶解和沉淀速率相等 達到平衡，溶液中離子濃度保持不變 當外界條件改變時，溶解平衡將發(fā)生移動，達到新的平衡。溶度積三.沉淀溶解平衡常數1)定義：在一定溫度下，難溶性物質的飽和溶液中，存在沉淀溶解平衡，其平衡常數叫溶度積常數。)表達式：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數值越大，電解質在)意義：反應了物質在水中的溶解能力。對于陰陽離子個數比相同的電解質,水中的溶解能力越強。4 )影響因素：與難溶電解質的性質和溫度有關，而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關。四.影響沉淀溶解平衡的因素1 )內因：難溶電解質本身的性質2 )外因：濃度：加水稀釋，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動 溫度：多數難溶性電解質溶解于水是吸熱的，所以升高溫度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動。向體系中加入可與體系中某些離子反應生成更難溶或氣體的離子，使平衡向溶解方 向移動。 同離子效應：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。五.溶度積規(guī)則1

5、通過比較溶度積 淀能否生成或溶解 其他：Ksp與溶液中有關離子的離子積Qc的相對大小，可以判斷難溶電解質在給定條件下沉?對AgCl而言,其Qc=c(Ag+) c(Cl '),該計算式中的離子濃度不一定是平衡濃度，而Ksp計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，無沉淀析出，若加入過量難溶電解質，難溶電解質溶解直至溶液飽和2、溶度積Ksp的性質(1) 溶度積Ksp的大小和平衡常數一樣，它與難溶電解質的性質和溫度有關，與濃

6、度無關，離子濃度的改 變可使溶解平衡發(fā)生移動，而不能改變溶度積 Ksp的大小。Ksp越小，溶解度(2) 溶度積Ksp反映了難溶電解質在水中的溶解能力的大小。相同類型的難溶電解質的 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.因為：KsP (AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI), 所以溶解度：AgCI) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI)。不同類型的難溶電解質，不能簡單地根據K

7、sp大小，判斷難溶電解質溶解度的大小。3、溶度積的應用(Q)的相對大小，可以判斷難溶電解質 通過比較溶度積與溶液中有關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,溶液過飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達到新的平衡;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，無沉淀析出，若加入過量難溶電解質，難溶電解質溶解直至溶液飽和。難溶電解質的組成類型相同時，Ksp越大，其溶解能力越大，反之，越小。以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個相反的過程它們相互轉化的條件是離子濃度的大小, 控制離子濃度的大小，可以使反應向所需要的方向轉化。六

8、、沉淀反應的應用 1沉淀的生成pH至78,方法：(1)調節(jié)pH法：如工業(yè)原料氯化銨中含雜質氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調節(jié) 可使Fe3+轉變?yōu)镕e(0H)3沉淀而除去。反應如下: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、除去雜質常用的方法。反應如下: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，充分反應后立即過濾，濾液經蒸

9、發(fā)而得到硫酸銨晶體，寫出該反應的化學方程 式:CaSQ+CO+H2O+2Nl3=CaCOj +(NH4)2SQ_?一.考查沉淀溶解平衡中溶質濃度的計算例 3 :已知：某溫度時，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平衡移動，對于在水中難溶的電解質，如果能設法不斷地移去溶解平衡

10、體系中的相應離子，型平 衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。(2) 溶解沉淀的化學方法I .酸堿溶解法 注意:用酸溶解含金屬離子的難溶物時，所選用酸的酸根與金屬離子不反應？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 ？n.氧化還原溶解法原理是通過氧化還原反應使難溶物的離子濃度降低，使平衡向右移動而溶解 ？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就是一個例子：3Ag2S+8HNO=6AgN(3>3S J +2NOt +4HOm.配位溶解法生成絡合物使沉淀溶解法，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本法是將難溶物轉化為能用上述兩種方法之一溶解的沉淀 溶液使BaSQ轉化為BaCO再將BaCO溶于鹽酸?3、沉淀的轉化沉淀轉化的實質是溶解平衡的移動，一般來說，溶解度小的沉淀轉化成溶解度更小的沉淀比較容易(轉化成更難溶的物質)。這兩種難溶物的溶解能力差別越大 ,這種轉化的趨勢就越大？如：在ZnS的溶解 平衡體系中加入 Cuso溶液，可以使其轉化為更難溶的 CuS沉淀，這說明溶解度znS>Cus轉化的方 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，同時會生成對于一些用酸或其他方法不能溶解的沉淀，可以將其轉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，往往有易溶物轉化為難溶物或難溶物轉化為更難溶物的現象 溫度下某物質的溶解度？物質AgClAg2SCaSOCa(OH)2溶解度(g)-41.5 x 10-61.3 x 100.20.165物質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分別能達到的最大物質的量濃 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：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：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Ag 2CrO4沉淀產生？已知Ksp (Ag2CrO4) = 1.12X 10-12。解：等體積混合后，濃度為原來的一半。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】在100ml0.01mol/LKCI溶液中，加入1ml0.01mol/LAgNO 3溶液，下列說法正確的是(AgCI

16、的 Ksp = 1.8X 1010)有AgCl沉淀析出B .無AgCl沉淀C.無法確定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 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。 請確定各溶液中Ba2+的濃度由大到小的順序為: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BaSO4在0.010mol L-'1 Na2SO4溶液中的溶解度為xmol L-1，則溶解平衡時：BaSO4(S) , Ba(aq)2 +SO4(aq)2平衡時濃度/ mol.L'1Ksp (BaSO 4) = c (Ba2+ ) c ( SO42')=x(0.010 + x)=1.07X 10'10因為溶解度x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)計算結果與BaSO4在純水中的溶解度相比較，溶解度為原來的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調)102。若要使0.02 mol Lr的Cu2+沉淀，則需c(OH)=1 X 10 9 mol L 1,再根據水的離子積

19、常數得,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。問應如何控制的？ Ksp Co(OH) 2 =1.09 X l 0'15, Ksp Fe(OH)3 =2.64 X 10'39解：使Fe3+定量沉淀完全時的pH值：Fe(OH) 3(s) = Fe3+ + 3 OH'KSpFe(OH) 3 = c(Fe3+) c3(OH')pH值，才能達到除去Fe3+雜質的目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化例題8

21、、 BaS為原料制備Ba(OH) 2 8H2O的過程是：BaS與HCI反應，所得溶液在 70 C90C時與 過量Na0H溶液作用，除雜，冷卻后得到Ba(0H)2 8H2O晶體。據最新報道，生產效率高、成本低的Ba(0H)2 8H2O晶體的新方法是使 BaS與Cu0反應1.新方法的反應方程式為：2 .該反應反應物 Cu0是不溶物，為什么該反應還能進行：3 .簡述新方法生產效率高、成本低的原因。解答：(1) BaS + CuO + 9H2O= Ba(OH) 2 8H20+ CuS 也可寫 Ba(0H)2(2) CuS的溶度積比Cu0小得多(更難溶)，有利于該反應正向進行。11.工業(yè)廢水中常含有一定

22、量的Cr2072-和Cr042-，它們會對人類及生態(tài)系統產生很大損害，必須進行處理。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(未反應的Cu0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，故生產效率高；CuS在空氣中焙燒氧化可得 Cu0與S02,故Cu0可反復使用(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) 能說明第步反應達平衡狀態(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