沉淀溶解平衡

沉淀溶解平衡1.根據(jù)物質(zhì)的溶解性差異可以將物質(zhì)分成哪幾類？一般稱為溶解度/g難溶微溶可溶易溶>10<0.010.01~11~10根據(jù)物質(zhì)的溶解度分為：易溶、可溶、微溶、難溶等。實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象解釋與結(jié)論將少量PbI2固體加入盛有一定水的50mL燒杯中用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，靜止一段時(shí)間。取上層清液2mL，加入試管中，逐滴加入AgNO3溶液,震蕩。液體先變渾濁，靜止后又變澄清，燒杯底部有沉淀PbI2難溶于水產(chǎn)生淺黃色渾濁有AgI沉淀生成Ag++I-=AgI↓絕對(duì)不溶的物質(zhì)是沒有的！2.如何證明難溶的物質(zhì)在水中仍能極少量的溶解？

檢驗(yàn)溶液中是否存在對(duì)應(yīng)離子。活動(dòng)與探究盡管PbI2固體難溶于水，但在水分子作用下仍有部分Pb2+和I-離開固體表面進(jìn)入溶液，同時(shí)進(jìn)入溶液的Pb2+和I-又會(huì)在固體表面沉淀下來，當(dāng)這兩個(gè)過程速率相等時(shí)，Pb2+和I-的沉淀與PbI2固體的溶解達(dá)到平衡狀態(tài)即達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài).PbI2固體在水中的沉淀溶解平衡可表示為：PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)

實(shí)驗(yàn)分析1：V溶解V沉淀Vt對(duì)難溶物來說,在它的飽和溶液中存在溶解平衡.Ba2+SO42-一定T時(shí):

溶解溶解BaSO4(s)BaSO4(aq)Ba2+(aq)+SO42-(aq)

沉淀沉淀

BaSO4(s)BaSO4(aq)全部電離Ba2+(aq)+SO42-(aq)一、沉淀溶解平衡1、概念：在一定的溫度下，當(dāng)沉淀溶解的速率和沉淀生成速率相等時(shí)，形成電解質(zhì)的飽和溶液，達(dá)到的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。2、表示方法：AgCl（S）≒Ag+(aq)+Cl-(aq)3、意義：（不表示電離平衡）表示：一方面：在水分子作用下少量的Ag+

和Cl-脫離AgCl表面進(jìn)入水中，另一方面：溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面的陰、陽(yáng)離子的吸引回到AgCl的表面2.難溶物質(zhì)的電離方程式和沉淀溶解平衡方程式的區(qū)別電離方程式沉淀溶解平衡方程式BaSO4CaCO3AgClBaSO4=Ba2++SO42-BaSO4(s)

Ba2+(aq)+SO42-(aq)CaCO3=Ca2++CO32-CaCO3(s)

Ca2+(aq)+CO32-(aq)AgCl=Ag++Cl-AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀溶解平衡與化學(xué)平衡、電離平衡的特征十分相似討論：對(duì)于平衡AgCl（S）≒

Ag+(aq)+Cl-(aq)

若改變條件，對(duì)其有何影響改變條件平衡移動(dòng)方向平衡時(shí)c（Ag+）平衡時(shí)c（Cl-）升溫加水加AgCl（s）加NaCl（s）加NaI（s）加AgNO3(s)加NH3·H2O→↑↑→不變不變不移動(dòng)不變不變←↓↑→↓↑←↑↓→↓↑內(nèi)因：難溶物本身的性質(zhì)外因：①濃度：加水稀釋，平衡向溶解方向移動(dòng)②溫度：（絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過程。）③同離子效應(yīng)：④鹽效應(yīng)：三、影響沉淀溶解平衡的因素：在難溶電解質(zhì)溶液中加入含有共同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使難溶電解質(zhì)溶解度降低的現(xiàn)象。在難溶電解質(zhì)飽和溶液中加入不含相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使難溶電解質(zhì)的溶解度略為增大的現(xiàn)象。

將足量AgCl分別溶于下列試劑中形成AgCl飽和溶液，沉淀溶解平衡表示式為：①水中②

10mL0.1mol/LNaCl溶液③

5mL0.1mol/L的MgCl2溶液中，Ag+濃度大小順序是

活用所學(xué)①②③AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)問題解決P88

寫出AgCl≒Ag++Cl-動(dòng)動(dòng)手Fe(OH)3Fe3++3OH-的平衡常數(shù)表達(dá)式二、溶度積常數(shù)（簡(jiǎn)稱溶度積）在一定條件下，難溶性物質(zhì)的飽和溶液中，存在溶解平衡，其平衡常數(shù)叫做溶度積常數(shù)或簡(jiǎn)稱溶度積，用Ksp表示．1、定義Ksp=cm(An+)

cn(Bm-)２.表達(dá)式:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)３、意義：Ksp越大，其溶解能力越強(qiáng)。

４、特點(diǎn)：一定溫度下，為一常數(shù)

Ksp越大，同類型S越大。

表示一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,各離子平衡濃度冪的乘積為一常數(shù)。

Ksp越大則難溶電解質(zhì)在溶液中溶解趨勢(shì)越大，反之越小。二、溶度積與溶解度的相互換算溶解度s的單位g/L或mol/L,即飽和時(shí)的濃度。AmBn(s)mAn++nBm-smsns

Ksp=[An+]m[Bm-]n=[ms]m[ns]n=mmnnsm+n例1:室溫下,AgCl的溶解度是1.93×10-3g/L,求AgCl的溶度積。已知AgCl的摩爾質(zhì)量為143.3g/mol。解：①把AgCl溶解度單位(g/L)換算成mol·L-1

s=1.93×10-3g/L÷143.3g/mol=1.35×10-5mol·L-1②求KspAgCl(s)Ag++Cl-

飽和、平衡1.35×10-51.35×10-5

Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=(1.35×10-5)2=1.82×10-10

答：AgCl的Ksp為1.82×10-10例2:Mg(OH)2的Ksp=1.20×10-11在298K時(shí),Mg(OH)2的溶解度為多少?解：Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-

設(shè)溶解度為s

平衡時(shí)s2sKsp=[Mg2+][OH-]2=s(2s)2=4s3=1.2×10-11∴s=1.44×10-4mol·L-1

答:氫氧化鎂在298K時(shí)的溶解度為1.44×10-4mol·L-1。例3:Ag2CrO4在298K時(shí)溶解度s=1.34×10-4mol·L-1求：Ksp解：

Ag2CrO4(s)2Ag++CrO42-

平衡時(shí)2×1.34×10-41.34×10-4

Ksp=[Ag+]2[CrO42-]=(2×1.34×10-4)2×1.34×10-4=9.62×10-12

答：鉻酸銀在298K時(shí)的Ksp=9.62×10-12

由以上三個(gè)例題的結(jié)果可得到如下結(jié)論：

①同種類型的難溶電解質(zhì)，在一定溫度下，Ksp越大則溶解度越大。

②不同類型則不能用Ksp的大小來比較溶解度的大小，必須經(jīng)過換算才能得出結(jié)論。離子積Qc稱為離子積，其表達(dá)式中離子濃度是任意的，為此瞬間溶液中的實(shí)際濃度，所以其數(shù)值不定。Qc=cm(An+)

cn(Bm-)AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)6、溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則離子積Qc和溶度積Ksp的關(guān)系：①Q(mào)c>Ksp時(shí),過飽和溶液，向析出沉淀方向移動(dòng)。②Qc＝Ksp時(shí),飽和溶液，沉淀和溶解處于平衡。③Qc<Ksp時(shí),不飽和溶液，若有固體則繼續(xù)溶解。

即根據(jù)溶度積規(guī)則，可以來判斷溶液中兩種離子能否共存。例

在20mL0.0020mol·L-1Na2SO4溶液中加入20mL0.020mol·L-1BaCl2溶液，有無BaSO4沉淀生成？并判斷SO42-離子是否沉淀完全？已知BaSO4的Ksp=1.07×10-10.解:（1）∴有BaSO4沉淀生成即

1.07×10-10≈0.0090x∴

x=[SO42-]≈1.2×10-8mol·L-1⑵

設(shè)平衡時(shí)

[SO42-]=xmol·L-1沉淀完全是指離子殘留量≤10-5mol·L-1故加入BaCl2可使SO42-沉淀完全Ksp=[Ba2+][SO42-]=

(0.0090

+x)x起始濃度/mol·L-10.0100.0010平衡濃度/mol·L-10.010﹣（0.0010-

x）

xBaSO4(s)Ba2++SO42-∴

0.0090+x≈0.0090

∵

x

很小例:298K時(shí)硫酸鋇的溶解度為1.04×10-5mol·L-1，如果在0.010mol·L-1的硫酸鈉溶液中的溶解度是多少？解：①先求KspBaSO4Ba2++SO42-1.04×10-51.04×10-5

Ksp=[Ba2+][SO42-]=1.04×10-5×1.04×10-5=1.08×10-10

②求sNa2SO4→2Na++SO42-BaSO4

Ba2++SO42-

初00.01

平衡s

s+0.01≈0.01

Ksp=[Ba2+][SO42-]=s×0.01

s=Ksp/0.01=1.08×10-10/0.01=1.08×10-8mol·L-1

s<<0.01,即前面的近似是合理的。答：溶解度是1.08×10-8mol·L-1。

可見在溶液中離子的濃度不可能為零，我們通常當(dāng)溶液中被沉淀離子濃度小于10-5mol·L-1時(shí)即可認(rèn)為沉淀完全了。二、沉淀的溶解J<Ksp1．生成弱電解質(zhì)⑴生成弱酸CaCO3(s)+2H+Ca2++H2CO3H2O+CO2↑

⑵

生成弱酸鹽PbSO4(s)+2Ac-Pb(Ac)2+SO42-⑶

生成弱堿Mg(OH)2(s)+2NH4+Mg2++2NH3·H2O⑷生成水Fe(OH)3(s)+3H+Fe3++3H2O⒉

發(fā)生氧化還原反應(yīng)3CuS+8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O⒊生成配離子AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-J＜

Ksp∴

溶解[Ag+][S2-]J＜

Ksp∴

溶解課堂練習(xí)：在AgCl的飽和溶液中，有AgCl固體存在，當(dāng)分別向溶液中加入下列物質(zhì)時(shí)，將有何種變化？加入物質(zhì)平衡AgCl溶液中濃度引起變化移動(dòng)溶解度[Ag+][Cl-]原因HCl(0.1mol·L-1)AgCl(s)Ag++Cl-→

不變不變不變稀釋→

↑

↓

↑

生成配離子→

↑

↑

↑

鹽效應(yīng)

←

↓

↑

↓

同離子效應(yīng)AgNO3(0.1mol·L-1)KNO3(s)NH3·H2O(2mol·L-1)H2O←

↓

↓

↑

同離子效應(yīng)三、酸度對(duì)沉淀和溶解的影響例

計(jì)算298K時(shí)使0.010mol·L-1Fe3+開始沉淀和沉淀完全時(shí)溶液的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39。解：Fe(OH)3(s)Fe3++3OH-⑴開始沉淀∵[Fe3+][OH-]3

＝KsppOH=13﹣lg6.42=12.19∴pH=1.811.金屬氫氧化物沉淀的生成和溶解⑵

沉淀完全[Fe3+]≤10-5mol·L-1∴pH=14﹣(12﹣lg6.42)=2.81注：由此可見:①氫氧化物沉淀不一定在堿性環(huán)境；②不同氫氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通過控制pH值分離金屬離子。見p344圖10-3。四、分步沉淀如果溶液中同時(shí)含有幾種離子，當(dāng)加入某種沉淀劑時(shí)，沉淀反應(yīng)將依怎樣的次序進(jìn)行呢？

實(shí)驗(yàn)：取0.02mol·L-1氯化鈉溶液20毫升，0.02mol·L-1碘化鈉溶液20毫升混合后,逐滴加入1mol·L-1的AgNO3溶液觀察現(xiàn)象？現(xiàn)象：先生成黃色沉淀AgI而后才生成白色沉淀AgCl。

對(duì)于同一類型的難溶電解質(zhì)AgCl、AgI沉淀析出的順序是溶度積小的AgI先沉淀，溶度積大的AgCl后沉淀，這種先后沉淀的作用叫分步沉淀。

我們通過溶度積計(jì)算來說明已知:AgCl的Ksp=1.56×10-10,AgI的Ksp=1.56×10-16

所以生成AgCl沉淀所需Ag+離子最低濃度為:[Ag+]=1.56×10-10/0.01=1.56×10-8(mol·L-1)

生成AgI沉淀所需Ag+離子最低濃度為：[Ag+]=1.5×10-16/0.01=1.5×10-14(mol·L-1)

生成AgI沉淀所需Ag+離子濃度少，所以先沉淀。

當(dāng)AgCl開始沉淀時(shí)，I-離子是否沉淀完全？當(dāng)AgCl開始沉淀時(shí)溶液中[Ag+]為1.56×10-8mol·L-1此時(shí)[I-]=1.5×10-16/1.56×10-8=9.6×10-9(mol·L-1)<1×10-5(mol·L-1)I-離子早已沉淀完全，所以利用此原理可以分離兩種離子且兩種沉淀的溶度積相差越大，分離越完全。例1：如果溶液中Fe3+和Mg2+的濃度均為0.10molL-1,使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀的pH條件是什么?

已知Ksp(Fe（OH）3)=4.0×10-39，Ksp((Mg（OH）2)=1.8×10-11pOH=11.1,pH=2.9解:

Fe(OH)3Fe3++3OH-

Ksp=[Fe3+][OH-]3=4.0×10-39Fe3+

沉淀完全時(shí)的[OH-]為:Mg2+開始沉淀的pH值為:pOH=4.9,pH=9.1因此,只要控制pH值在2.9~9.1之間即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。五、沉淀的轉(zhuǎn)化如在AgCl的沉淀中加入I-離子又生成了一種新的沉淀AgI。AgCl(s)Ag++Cl-

+KI→I-+K+

AgI↓

這種在有沉淀的溶液中加入適當(dāng)?shù)脑噭⑸闪硪环N更難溶的物質(zhì)，叫沉淀的轉(zhuǎn)化。沉淀溶解平衡的應(yīng)用CaCO3Ca2++CO32-2HCO3-+H2O+CO2事例：溶洞的形成一、沉淀的溶解與生成CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HCO3-沉淀的生成（1）調(diào)節(jié)PH:如氯化銨中除氯化鐵（2）加沉淀劑：如除去廢水中銅離子加入氨水，調(diào)PH到7-8加入硫離子沉淀的溶解（1）酸溶解法:如CaCO3（2）鹽溶解法：如Mg(OH)2加鹽酸加入NH4Cl案例2工業(yè)上利用廢銅（主要雜質(zhì)為Fe）制備膽礬，得到的CuSO4溶液中含有Fe3+。除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3+的流程如下：為什么鐵離子此時(shí)能全部轉(zhuǎn)化為沉淀？在調(diào)節(jié)PH時(shí)為什么不用NaOH或氨水？理論分析：信息提示：已知常溫下，Cu(OH)2的Ksp為2.2×10-20

Fe(OH)3的Ksp為2.64×10-39，一般情況下當(dāng)溶液中離子濃度小于10-5mol.L-1時(shí)可認(rèn)為已經(jīng)完全反應(yīng)使Fe3+定量沉淀完全時(shí)的pH值：

Fe(OH)3(s)=Fe3++3OH-

KSP{Fe(OH)3}=c(Fe3+)·c3(OH-)

pH＝14-(-lg1.38×10-11)＝3.14

2.化工生產(chǎn)中化工生產(chǎn)利用調(diào)節(jié)PH生成沉淀來達(dá)到分離或除去某些離子的目的。PH≥3.2時(shí)，F(xiàn)e3+完全水解Fe(OH)3沉淀。Cu2+

在PH大于時(shí)5開始轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀；

PH≥6.4時(shí)，Cu2+完全水解生成Cu(OH)2沉淀；Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

Cu(OH)2Cu2++2OH－＋H2OFe(OH)3沉淀的溶解度小的多，且在PH3-4開始沉淀，因此先生成Fe(OH)3沉淀2.加入氫氧化銅時(shí)，生成Fe(OH)3沉淀加入氨水，Cu(OH)2沉淀也生成

步驟向AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有沉淀生成。向上述混合物中滴加KI溶液，觀察、記錄現(xiàn)象。繼續(xù)向上述混合物中滴加Na2S溶液，觀察、記錄現(xiàn)象?，F(xiàn)象二。沉淀的轉(zhuǎn)化第一組第二組步驟向AgNO3溶液中滴加Na2S溶液至不再有沉淀生成。向上述混合物中滴加KI溶液，觀察、記錄現(xiàn)象。繼續(xù)向上述混合物中滴加NaCl溶液，觀察、記錄現(xiàn)象。現(xiàn)象白色沉淀生成白色→黃色黃色→黑色黑色沉淀生成黑色沉淀不變黑色沉淀不變理論分析：KI=I-+K+AgCl(S)Ag++Cl-+AgI(S)AgCl(S)+I-AgI(S)+Cl-KSP(AgCl)=1.8*10-10KSP(AgI)=8.3*10-172AgI

2Ag+

+2I-Na2S==S2-+2Na++Ag2S2AgI+S2－

Ag2S+2I－KSP(Ag２S)=1.6*10-49通過沉淀溶解平衡的移動(dòng)，使難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化成更加難溶的物質(zhì)應(yīng)用1---日