難溶電解質(zhì)的溶解平衡知識(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 ）×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，在水分子的作用下，分子或離子脫離固體表面

2、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：2.沉淀溶解平衡溶解沉淀 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)Ag(aq)Cl(aq)3.溶解平衡的特征 1）動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡 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)

3、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)mAn+(aq)nBm(aq)Ksp =An+m·Bmn 例如：常溫下沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag+(aq)Cl(aq)，Ksp(AgCl)=Ag+Cl 1.8×1010 常溫下沉淀溶解平衡：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)CrO42-(aq)，Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO2- 4 1.1×1012 3）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

4、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

5、,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eKSP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

6、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) > Ksp (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

7、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；QcKsp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)；Qc<Ksp，溶液未飽和，無沉淀析出，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78，可使Fe3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(

8、OH)3沉淀而除去。反應(yīng)如下：Fe33NH3·H2O=Fe(OH)33NH。(2)加沉淀劑法：如以Na2S、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：Cu2S2=CuS。Cu2H2S=CuS2H。Hg2S2=HgS。Hg2H2S=HgS2H。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

9、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,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+4H2O.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（NH3）2+ 而使其溶解.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Na2CO

10、3溶液使BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3,再將BaCO3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)，一般來說，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)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(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

11、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)AgClAg2SCaSO4Ca(OH)2溶解度(g)1.5×10-41.3×10-60.20.165物質(zhì)Ca(HCO3)2CaCO3NH4HCO3(NH4)2SO4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=C

12、aCO3+(NH4)2SO4_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(AgCl)=Ag+Cl 1.8×1010Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO2- 4 1.1×1012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AgNO3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。解析AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)Ag2CrO4(s)2Ag(aq)CrO42(aq)2xx(2x)2·x=Kspc(Ag

13、Cl)c(Ag2CrO4)在0.010 mol·L-1 AgNO3溶液中，c(Ag+)=0.010 mol·L-1AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)溶解平衡時(shí)：0.010xx(0.010x)·x1.8×1010x很小，0.010x0.010x1.8×108(mol·L1)c(AgCl)= 1.8×108(mol·L1)Ag2CrO4(s)2Ag(aq)CrO24(aq)溶解平衡時(shí)：0.010xx (0.0102x)2·x1.1×1012x很小，0.0102x0.010x1.1×10

14、8(mol·L1)c(Ag2CrO4)1.1×10-8 (mol·L1)c(AgCl)c(Ag2CrO4)二 考查沉淀溶解平衡中的溶度積規(guī)則例4將等體積的4×10-3mo1·L-1的AgNO3和4×10-3mo1·L 1 K2CrO4混合，有無Ag2CrO4沉淀產(chǎn)生? 已知KSP (Ag2CrO4)1.12×10-12。 解：等體積混合后,濃度為原來的一半。 c(Ag+)=2×10-3mol·L-1;c(CrO4 2-)2×10-3mol ·L-1 Qic2(Ag+)

15、3;c(CrO4 2 -) (2×l0-3 )2×2×l0-3 8×l0-9KySP (CrO4-2) 所以有沉淀析出【練習(xí)】在100ml0.01mol/LKCl溶液中，加入1ml0.01mol/LAgNO3溶液，下列說法正確的是（AgCl的Ksp1.8×1010） ( )A有AgCl沉淀析出 B無AgCl沉淀 C無法確定 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/LNa2CO3溶液 50mL 0.01mol/L 氯化鋇溶液 100mL 0.01mol/L鹽酸

16、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?_ 例6已知室溫下BaSO4在純水中的溶解度為1.07×10-5mol·L-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)1.07×10-10 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) Ba(aq)2+SO4(aq)2 平衡時(shí)濃度mol.L-1 x 0.010+x KSP (BaSO4)c（Ba2+ ）·

17、c（ SO42-)=x(0.010 + x) =1.07×10-10 因?yàn)槿芙舛葂很小，所以 0.010+x0.010 0.010x=1.07×10-10 所以 x=1.07×10-8(mol·L-1) 計(jì)算結(jié)果與BaSO4在純水中的溶解度相比較，溶解度為原來的1.07×10-8 /1.07×10-5 ,即約為00010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)Cu2+(aq)+2OH(aq)，在常溫下Ksp=2×1020。在常溫下如果要生成Cu(OH)2沉淀

18、，需要向0.02 mol·L1的CuSO4溶液中加入固體堿來調(diào)整溶液的pH，使溶液的pH大于（）A2B3C4D5【答案】D【解析】由溶度積的公式有，Ksp=c(Cu2+)·c2(OH)= 2×1020，若要使0.02 mol·L1的Cu2+沉淀，則需c(OH)=1×109 mol·L1，再根據(jù)水的離子積常數(shù)得， ，則pH=5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pH值，才能達(dá)到除去Fe3+雜質(zhì)的目的? KSP Co(OH)2=1.09×l 0-15，KSPFe(OH)3=

19、2.64×10-39 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-) pH14 - (-log1.38×10-11)3.14 使Co2+不生成Co(OH)2沉淀的pH值： Co(OH)2(s) = Co2+ + 2OH- KSPCo(OH)2 = c(Co2+)·c2(OH-)不生成Co(OH)2沉淀的條件是 c(Co2+)c2(OH-) KSPCo(OH)2 pH = 14 - (-log3.30×10-8)6.50 所以應(yīng)將PH值控制在3.

20、146.5之間才能保證除去Fe3+，而 Co2+留在溶液中。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)2·8H2O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)2·8H2O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）BaSCuO9H2OBa(OH)2·8H2OCuS也可寫B(tài)a(OH)2（2）

21、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 CrO42(黃色)+2H+Cr2O72(橙色)+H2O（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。aCr2O72和CrO42的濃度相同b2v(Cr2O72)= v(CrO42)c溶液的顏色不變（3）第步中，還原1 mol Cr2O72離子，需要mol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