高二化學沉淀溶解平衡計算

1、1、沉淀溶解平衡定義：一定溫度下，當、沉淀溶解平衡定義：一定溫度下，當沉淀溶解的速率沉淀溶解的速率和和沉淀生成的速率沉淀生成的速率相等相等時，形成電解質(zhì)的時，形成電解質(zhì)的飽和飽和溶液，達到溶液，達到平平衡衡狀態(tài)，這種平衡稱為沉淀溶解平衡狀態(tài)，這種平衡稱為沉淀溶解平衡 。2、溶度積常數(shù)（、溶度積常數(shù)（Ksp）在一定溫度下，難溶電解質(zhì)在溶液中達到沉淀溶解平衡時，在一定溫度下，難溶電解質(zhì)在溶液中達到沉淀溶解平衡時，離子濃度保持不變。離子濃度保持不變。其離子濃度的化學計量數(shù)次方的乘積為其離子濃度的化學計量數(shù)次方的乘積為一個常數(shù)一個常數(shù)，稱之為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積，用，稱之為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積，用

2、Ksp表示。表示。影響影響Ksp的因素的因素:Ksp值的大小只與值的大小只與難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)和溫度難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與濃度無有關(guān)，與濃度無關(guān)。關(guān)。 Ksp的意義的意義:Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力溶解能力。同類型同類型的難溶電解質(zhì)，在同溫度下，的難溶電解質(zhì)，在同溫度下，Ksp越大，溶解度越大；越大，溶解度越大；不同類型不同類型的難溶電解質(zhì)，應(yīng)通過計算才能進行比較。的難溶電解質(zhì)，應(yīng)通過計算才能進行比較。3、沉淀的溶解與生成、沉淀的溶解與生成利用利用Q與與K判斷沉淀的生成與溶解判斷沉淀的生成與溶解 Q = Ksp時難溶電解質(zhì)達到沉淀溶解平衡時難溶

3、電解質(zhì)達到沉淀溶解平衡狀態(tài)，溶液是飽和溶液。狀態(tài)，溶液是飽和溶液。 QKsp溶液中將析出沉淀，直到溶液中溶液中將析出沉淀，直到溶液中的的Q = Ksp為止。為止。 QKsp溶液為不飽和溶液，將足量的難溶液為不飽和溶液，將足量的難溶電解質(zhì)固體放入，固體將溶解，直到溶液溶電解質(zhì)固體放入，固體將溶解，直到溶液中中Q = Ksp時，溶液達到飽和。時，溶液達到飽和。 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(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)向所需轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小，控制離子濃度的大小，

4、可以使反應(yīng)向所需要的方向轉(zhuǎn)化。要的方向轉(zhuǎn)化。有關(guān)計算有關(guān)計算(1).利用溶度積計算某種離子的濃度利用溶度積計算某種離子的濃度例例1:25時，時， Ksp (PbI2)= 7.110-9 mol3 L-3求求PbI2的飽和溶的飽和溶液中的液中的Pb2+和和I-.練練1:25時，時， Ksp (AgBr)= 5.010-10 mol2 L-2求求AgBr的飽和的飽和溶液中的溶液中的Ag+和和Br-.練練2:25時，時， Ksp (Mg(OH)2)= 5.610-12mol3 L-3求求Mg(OH)2 的的飽和溶液中的飽和溶液中的Mg2+和和OH-.已知沉淀溶解已知沉淀溶解平衡，求飽和平衡，求飽和溶

5、液中的離子溶液中的離子濃度。濃度。為什么醫(yī)學上常用為什么醫(yī)學上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑作為內(nèi)服造影劑“鋇餐鋇餐”，而不用，而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑作為內(nèi)服造影劑“鋇餐鋇餐”? BaSO4 和和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：的沉淀溶解平衡分別為： BaSO4 Ba2+ + SO42- Ksp=1.110-10mol2 L-2 BaCO3 Ba2+ + CO32- Ksp=5.110-9mol2 L-2 由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(pH0.9-1.5)，如果服下，如果服下BaCO3,胃胃酸會與酸會與CO32-反應(yīng)生成反應(yīng)生成CO2和水，使和水，使CO32-離子濃度

6、降低，使離子濃度降低，使Qc Ksp時，離子才能生成沉淀。時，離子才能生成沉淀?；旌虾螅夯旌虾螅篈g+=2 10-3mol L-1,Cl-= 2 10-3mol L-1 Qc=Ag+Cl-=2 10-3mol L-1 2 10-3mol L-1 =4.0 10-6mol2 L-2 1.810-10mol2 L-2 QcKsp,所以有所以有AgCl沉淀析出。沉淀析出。練習：將練習：將410-3mol L-1的的Pb(NO3)2溶液與溶液與410-3mol L-1的的KI溶液溶液等體積混合能否有沉淀析出？等體積混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)= 7.110-9mol3 L-3解：解：Qc=p

7、b2+I-2 =2 10-3mol L-1 ( 2 10-3mol L-1)2 =810-9 Ksp(PbI2) 所以有所以有PbI2沉淀析出。沉淀析出。已知離子濃度，已知離子濃度，判斷是否形成判斷是否形成沉淀沉淀例例2. 在在1L含含1.010-3mol L-1 的的SO42-溶液中，注入溶液中，注入0.01mol BaCl2溶液（假設(shè)溶液體積不變）能否有效除去溶液（假設(shè)溶液體積不變）能否有效除去SO42-?已知已知:Ksp(BaSO4)= 1.110-10 mol2 L-2解：解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成生成BaSO4沉沉淀后，淀后，

8、Ba2+過量，剩余的即過量，剩余的即Ba2+=0.01-0.001=0.009mol/L. SO42-=Ksp/Ba2+= 1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L) 因為，剩余的即因為，剩余的即SO42-=1.210-8mol/L1.010-5mol/L 所以，所以， SO42-已沉淀完全，即有效除去了已沉淀完全，即有效除去了SO42-。注意：注意：當剩余離子即平衡離子濃度當剩余離子即平衡離子濃度10-5mol/L時，認為離子時，認為離子已沉淀完全或離子已有效除去。已沉淀完全或離子已有效除去。已知某一離子濃度，求形成已知某一離子濃度，求形成沉淀所需另一離子濃度。沉淀所需另

9、一離子濃度。例例. 用用5%的的Na2SO4溶液能否有效除去誤食的溶液能否有效除去誤食的Ba2+?已知已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2 L-2解：解：5% 的的Na2SO4溶液中的溶液中的SO42-0.352mol/L, Ba2+=(1.110-10mol2 L-2)/ (0.352mol/L) =2.910-10mol L-1 因為剩余的因為剩余的Ba2+Ksp(CuS),CuS的溶解的溶解度遠小于度遠小于ZnS的溶解度。的溶解度。 當向當向ZnS沉淀上滴加沉淀上滴加CuSO4溶液時，溶液時， ZnS溶解產(chǎn)生的溶解產(chǎn)生的S2-與與 CuSO4溶液中的溶液中的Cu2+足以滿

10、足足以滿足QcKsp(CuS)的條件，的條件， S2-與與Cu2+結(jié)合產(chǎn)生結(jié)合產(chǎn)生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。沉淀并建立沉淀溶解平衡。 CuS沉淀的生沉淀的生成，使得成，使得S2-的濃度降低，導致的濃度降低，導致S2-與與Zn2+的的Qc Ksp(CuS),所以所以ZnS沉淀會轉(zhuǎn)化為沉淀會轉(zhuǎn)化為CuS沉淀沉淀練習練習:已知已知Ksp(MnS)=2.510-13 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2通過計算說明通過計算說明MnS沉淀中滴加沉淀中滴加0.01mol/L的的Pb(NO3)2溶液是否有溶液是否有PbS沉淀析出。沉淀析出。(2).ZnS沉淀為什么轉(zhuǎn)化為沉淀為什么轉(zhuǎn)化為CuS

11、沉淀的定量計算沉淀的定量計算 利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，在工業(yè)廢水的處理過程中，常用利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，在工業(yè)廢水的處理過程中，常用FeS(s)、MnS(s)等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。等重金屬離子。 Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2 Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2 Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2練習：寫出練習：寫出FeS(s)與廢水中的與廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反應(yīng)離子方程的反應(yīng)離子方程式。式。 FeS(s) +

12、Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+ Cu2+ + MnS(s) = CuS(s)+Mn2+ Cu2+ + H2S = CuS +2H+ Cu2+ + S2- = CuS Cu2+ + HS- = CuS +H+ 用用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀劑都能除去工作沉淀劑都能除去工業(yè)廢水中的業(yè)廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。等重金屬離子。水垢中的水垢中的Mg(OH)Mg(OH)2 2是怎樣生成的是怎樣生成的? ?

13、硬水硬水:是含有較多是含有較多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和和SO42-的水的水.加熱時：加熱時： Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3 +CO2 + H2O Mg2+ + 2HCO3- = MgCO3 +CO2 + H2O MgCO3+ H2O = Mg(OH)2 +CO2 為什么在水垢中鎂主要以為什么在水垢中鎂主要以Mg(OH)2沉淀沉淀形式存在，而形式存在，而不是以不是以MgCO3沉淀沉淀的形式存在？比較它們飽和時的形式存在？比較它們飽和時Mg2+的大小。的大小。136323106 . 2108 . 6)(LmolMgCOKspMgMgCO的飽和溶液中：在14312322

14、2101 . 14106 . 54)()(LmolOHMgKspMgOHMg飽和溶液中：在MgCO3沉淀溶解平衡：沉淀溶解平衡：MgCO3(s) Mg2+ + CO32-LmolMgCOKspCO/106 . 2108 . 6)(36323CO32-水解平衡：水解平衡：CO32- + H2O HCO3- + OH-4111421079. 1105 . 510awhKKK1434106 . 6106 . 21079. 1LmolCKOHh924322102 . 1)106 . 6(106 . 2OHMgQc 因為因為Qc Ksp(Mg(OH)2),所以有所以有Mg(OH)2沉淀析出。沉淀析出。即

15、加熱后，即加熱后，MgCO3沉淀轉(zhuǎn)化為沉淀轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2。 因此硬水加熱后的水垢的主要成分是因此硬水加熱后的水垢的主要成分是CaCO3和和Mg(OH)2而不是而不是CaCO3 和和MgCO3.洗滌水垢的方法：除出水垢中的洗滌水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和和Mg(OH)2用食醋，用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2 +H2O Mg(OH)2+2CH3COOH= =(CH3COO)2Mg+2H2O1.在在1L溶液中，其中含有溶液中，其中含有0.0001mol的的NaCl和和0.01mol的的K2CrO4,逐滴逐滴加入加入AgNO3溶液時，設(shè)溶液的體積

16、不變，通過計算說明誰先沉淀？溶液時，設(shè)溶液的體積不變，通過計算說明誰先沉淀？Ksp(AgCl)=1.810-10mol2 L-2 Ksp (Ag2CrO4)= 1.110-12 mol3 L-32.某某工業(yè)廢水中含有中工業(yè)廢水中含有中Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子，常用等重金屬離子，常用FeS(s)作作為沉淀劑除去廢水中的為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。等重金屬離子。(1).寫出反應(yīng)的離子方程式。寫出反應(yīng)的離子方程式。(2). 若假設(shè)工業(yè)廢水中含有中若假設(shè)工業(yè)廢水中含有中Cu2+、Hg2+ 、Pb2+的濃度均為的濃度均為1.010-5 mol L-1，試通過計算加入，試通過計算加入FeS(s)有無有無CuS、HgS、PbS沉淀析出，若有沉淀析沉淀析出