高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 沉淀溶解平衡

沉淀的

溶解平衡

[討論1]基本概念[例1]寫出BaSO4的電離和沉淀溶解的相關(guān)方程式BaSO4為強電解質(zhì)，完全電離：

BaSO4(aq)=

Ba2+(aq)

+SO42-(aq)沉淀溶解平衡為：BaSO4(s)?

Ba2+(aq)+SO42-(aq)平衡表達式？Ksp=[Ba2+][SO42-]

對于可溶性強電解質(zhì)如NaCl，是否存在溶解平衡？可以建立，達到飽和時，NaCl(s)有殘留，而溶液中有Na+和Cl-(aq)[例2]將4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液與4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10

Q>Ksp

產(chǎn)生沉淀

將4×10-6mol·L-1的AgNO3溶液與4×10-6mol·L-1的NaCl溶液等體積混合，能否建立沉淀溶解平衡？Q<Ksp

無沉淀，沉淀溶解平衡不建立對比：將一定量CH3COOH加入一定量水中，是否一定能達成電離平衡？固體(s)可能不存在，但是弱酸CH3COOH(aq)一定存在[討論1]基本概念[例3]高中里，我們也可用c(mol/L)來表示溶解度常溫下，AgCl、AgBr、Ag2CrO4

的Ksp分別為1.8×10-10、5.4×10-13、1.1×10-12請比較AgCl、AgBr、Ag2CrO4的溶解度大小(用cmol/L表示)

并不是Ksp大的溶解度就一定大，因為Ksp的大小與物質(zhì)組成有很大關(guān)系(冪次區(qū)別)[討論1]基本概念[討論1]基本概念[例4]①許多晶體可以通過冷卻結(jié)晶獲得，如KNO3

如何利用溶解平衡解釋？KNO3(s)?K+(aq)+NO3-(aq)ΔH=34.9kJ·mol-1

②加熱飽和Ca(OH)2溶液，有何現(xiàn)象？Ca(OH)2(s)?Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH=-16.7kJ·mol-1常識[討論2]溶解平衡的相關(guān)反應(yīng)[例1]為什么AgCl不溶于HNO3，而Ag2SO4可溶于HNO3？AgCl，Ksp=1.8×10-10；Ag2SO4，Ksp=1.2×10-5；HSO4-，Ka2=1.0×10-2HCl為強酸，且AgClKsp很小，HNO3對AgCl的溶解沒有影響。

HSO4-在溶液中不完全電離：HSO4-

?SO42-+H+SO42-可與HNO3反應(yīng)生成HSO4-，使溶解平衡正向移動。

總反應(yīng)：Ag2SO4+H+

?2Ag++HSO4-

K=1.2×10-3

在1mol/L的HNO3中，Ag2SO4的溶解度約為3g[討論2]溶解平衡的相關(guān)反應(yīng)[例2]①AgCl難溶于水，但可溶于氨水，解釋原因。AgCl，Ksp=1.8×10-10Ag+(aq)+2NH3(aq)=Ag(NH3)2+

K=1.1×107

AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)，加入NH3(aq)后，c(Ag+)降低，使AgCl的溶解平衡正向移動。

總反應(yīng)：AgCl(s)+2NH3

?

Ag(NH3)2++Cl-

K=2.0×10-3雖然K不算大，但是有一定的溶解性

②AgBr較難溶于氨水，如何理解？AgBr，Ksp=5.4×10-13，更難溶于氨水[討論2]溶解平衡的相關(guān)反應(yīng)[例3]向NaClO溶液中通入少量CO2生成碳酸氫鈉與次氯酸，而向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2生成的卻是碳酸鈣與次氯酸。請分析實驗結(jié)果。Ksp(CaCO3)=3.4×10-9，Ka(HClO)=4×10-8Ka1(H2CO3)=4.5×10-7，Ka2(H2CO3)=4.7×10-11

ClO-+HCO3-=CO32-+HClOK=Ka2(H2CO3)/Ka(HClO)=1.2×10-3Ca2++ClO-+HCO3-=CaCO3+HClOK=[Ka2(H2CO3)/Ka(HClO)]÷Ksp(CaCO3)=3.5×105[討論2]溶解平衡的相關(guān)反應(yīng)[例4]為什么CuS不溶于稀硫酸？

Ksp(CuS)=6.3×10-36，Ka1(H2S)=1.1×10-7，Ka2(H2S)=1.3×10-13

溶解反應(yīng)：CuS+2H+

?Cu2++H2SK=Ksp/(Ka1Ka2)=4.4×10-16如何溶解CuS？濃硝酸、熱濃硫酸

利用其逆反應(yīng)，實驗室中可以用CuSO4除去H2S氣體：H2S+Cu2+=CuS(s)+2H+

[討論2]溶解平衡的相關(guān)反應(yīng)[例5]如何預(yù)防蛀牙Ca5(PO4)3(OH)

(s)?5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)

H+可以使溶解平衡正向移動，牙齒腐蝕

F-可以將羥基磷灰石轉(zhuǎn)化為更難溶的氟磷灰石：Ca5(PO4)3(OH)(s)+F-(aq)?Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)Ca5(PO4)3F(s)的溶解平衡受H+影響較小[討論2]溶解平衡的相關(guān)反應(yīng)[例6]水垢的去除水垢中一般存在CaCO3和CaSO4，CaCO3用稀醋酸即可洗去，但CaSO4不能被稀醋酸洗去。如何用化學(xué)方法洗去CaSO4？先加入Na2CO3，充分轉(zhuǎn)化后再用稀醋酸洗去沉淀物CaSO4+CO32-

?CaCO3+SO42-[討論3]溶解平衡的計算[例1]CaCO3的溶解度為0.0022g，其文獻Ksp為2.5×10-9若根據(jù)Ksp計算溶解度，則S=(2.5×10-9)1/2×100/10=0.0005g而實際溶解度明顯更大，為什么？

CO32-+H2O?HCO3-+OH-，水解使c(CO32-)減小，促進了CaCO3的溶解。(溶解后一部分CO32-轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO3-和H2CO3形態(tài))Ksp與實際溶解度可近似換算，但往往不夠準(zhǔn)確[討論3]溶解平衡的計算[例2]在NaF和Na2SO4的混合溶液中加入CaCl2溶液，可得CaF2和CaSO4的混合沉淀，此時測得F-濃度為1.8×10-3mol·L-1，則溶液中SO42-的濃度為？(CaF2

Ksp＝5.3×10-9CaSO4

Ksp＝9.1×10-6)A．3.0×10-3mol·L-1B．5.7×10-3mol·L-1

C．1.6×10-3mol·L-1D．9.0×10-4mol·L-1兩種沉淀同時存在，則同時達到溶解平衡：Ksp(CaF2)=[Ca2+][F-]2Ksp(CaSO4)=[Ca2+][SO42-]注意：兩個式子中的[Ca2+]是相同的B[討論3]溶解平衡的計算[例3]將1molAgCl沉淀加入到1LNaI溶液中AgCl?Ag++Cl-，Ksp=1.8×10-10AgI?Ag++I-，Ksp=8.1×10-17①要使AgCl能開始轉(zhuǎn)化為AgI沉淀，NaI的濃度至少為？先計算AgCl飽和溶液中[Ag+]，再用AgI的Ksp計算恰達平衡時[I-]②要使AgCl完全轉(zhuǎn)化為AgI沉淀，NaI的濃度至少為？思路①總反應(yīng)較完全，按計量比投料即可思路②AgCl完全轉(zhuǎn)化，則溶液中[Cl-]=1mol/L，利用Ksp計算此時的[I-]，需要的c(NaI)=[I-]+1mol/L[討論3]溶解平衡的計算[例4]Fe3+、Fe2+的沉淀pHFe(OH)3

Ksp=2.8×10-39Fe(OH)2

Ksp=4.9×10-17

一般認為，當(dāng)離子濃度小于10-5mol/L，即為完全沉淀

據(jù)此計算Fe3+和Fe2+完全沉淀時溶液的pH(估算數(shù)量級)

NH4Cl溶液中混有少量的FeCl2和FeCl3，怎樣除去？適量H2O2→NH3·H2O調(diào)節(jié)pH=4左右常見金屬陽離子開始沉淀-完全沉淀的pH由于金屬離子與OH-的結(jié)合實際也有分步的情況，如M3+濃度小于10-5，但是可能M(OH)2+仍然大于10-5。用Ksp的計算也只是一種估算[討論3]溶解平衡的計算[例5]已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10-10；Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10-12

現(xiàn)將0.001mol/LAgNO3溶液逐滴加入0.001mol/LKCl和0.001mol/L的K2CrO4的混和溶液，試通過計算回答：①Cl-和CrO42-中

先沉淀；②CrO42-與Cl-

(答“能”或“否”)達到有效的分離?

當(dāng)一種離子開始沉淀時，另一種離子濃度小于10-5mol/L時，則認為可以達到有效分離CrO42-開始沉淀時，c(Ag+)=[Ksp(Ag2CrO4)/0.0005]1/2

≈6×10-4mol/L此時的c(Cl-)=Ksp(AgCl)/c(Ag+)≈3×10-7mol/L，已經(jīng)完全沉淀[討論4]情境分析(高考熱點)1.是否“產(chǎn)生沉淀”[例1]BaCl2與H2SO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生BaSO3，其總反應(yīng)的K為？H2SO3

Ka1=1.4×10-2，Ka2=6.0×10-8，Ksp(BaSO3)=5.0×10-10BaCl2+H2SO3

?2HCl+BaSO3

K=Ka1Ka2/Ksp=1.7[問]在5mL亞硫酸溶液中滴加一滴0.01mol/LBaCl2(一滴約為0.05mL)，是否產(chǎn)生沉淀？c(SO32-)≈Ka2=6×10-8，c(Ba2+)=0.01/100=1×10-4mol/LQ=c(SO32-)c(Ba2+)=6×10-12<Ksp，不產(chǎn)生沉淀在給定濃度時，“是否產(chǎn)生沉淀”是“Ksp、Q”問題，需計算微粒濃度[討論4]情境分析1.是否“產(chǎn)生沉淀”[例2]在0.1mol/LNaHCO3溶液與等濃度CaCl2溶液混合，是否產(chǎn)生沉淀？H2CO3

Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11；Ksp(CaCO3)=3.3×10-9思路：估算CO32-濃度：2HCO3-

?H2CO3+CO32-

K=Ka2/Ka1

≈1.0×10-4K較小，近似認為HCO3-濃度為0.1mol/L，可算出c(CO32-)≈1×10-3c(CO32-)c(Ca2+)

=10-4>Ksp(CaCO3)[討論4]情境分析2.是否“完全沉淀”[例1]2mL0.2mol·L-1的NaHS溶液中滴加2mL0.2mol·L-1的CuSO4溶液后，溶液中Cu2+是否完全沉淀？H2SKa1

=

1.1×10-7，Ka2

=

1.3×10-13；Ksp(CuS)

=

6.3×10-36思路1：若反應(yīng)的K很大，大概率可以完全沉淀反應(yīng)為：2HS-+Cu2+=CuS+H2SK=Ka2/(Ka1Ksp)=1.9×1029H2S+Cu2+=CuS+2H+K=Ka1Ka2/Ksp=2.3×1015反應(yīng)是很完全的[討論4]情境分析2.是否“完全沉淀”[例2]向0.10mol·L-1NaHC2O4溶液中加入一定體積的等濃度CaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀，測得上層清液c(HC2O4-)=10-4.37mol·L-1，pH=4，此時Ca2+是否沉淀完全？Ka1(H2C2O4)=10-1.26、Ka2(H2C2O4)=10-4.27、Ksp(CaC2O4)=10-8.64思路2：完全沉淀即c<10-5mol·L-1，可嘗試計算沉淀后Ca2+濃度既然已經(jīng)產(chǎn)生沉淀，溶液中Ksp平衡成立，可用C2O42-濃度來計算Ca2+Ka2(H2C2O4)=c(C2O42-)c(H+)/c(HC2O4-)c(C2O42-)=10-4.64mol/Lc(Ca2+)=Ksp/c(C2O42-)=10-4mol/L未完全沉淀[討論4]情境分析3.沉淀是否完全轉(zhuǎn)化[例]向2.33gBaSO4固體中加入3L0.1mol·L-1Na2CO3溶液充分攪拌浸泡。BaSO4是否完全轉(zhuǎn)化為BaCO3？Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)

=2.6×10-9思路1：假定完全反應(yīng)，根據(jù)Ksp判斷反應(yīng)物還能否生成本題中BaSO4

0.01mol，Na2CO30.3molCO32-大過量，可認為c(CO32-)≈0.1mol/L假定完全轉(zhuǎn)化，則c(SO42-)≈0.0033mol/LBaCO3沉淀一定存在，故c(Ba2+)=Ksp(BaCO3)

/c(CO32-)≈2.6×10-8Q=c(Ba2+)c(SO42-)=8.6×10-11<Ksp(BaSO4)，不存在BaSO4[討論4]情境分析3.沉淀是否完全轉(zhuǎn)化[例]向2.33gBaSO4固體中加入3L0.1mol·L-1Na2CO3溶液充分攪拌浸泡。BaSO4是否完全轉(zhuǎn)