沉淀溶解平衡.doc

沉淀溶解平衡一沉淀溶解平衡 沉淀溶解过程速率v1 AgCl（s） Ag+(aq) + Cl(aq) 沉淀生成过程速率v2v1 v2 沉淀溶解 溶液不饱和v1 = v2 溶解的沉淀 = 生成的沉淀溶液饱和处于平衡状态v1 v2 沉淀生成 溶液过饱和1. 概念1) 溶解度：在一定温度下，某物质在100g溶剂里达到饱和状态所溶解的克数，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。 溶解度（g）10溶解性分类难溶微溶可溶易溶 2) 不饱和溶液：在一定温度下，溶液的浓度小于在该温度下的饱和溶液的浓度。3) 过饱和溶液：在一定温度和压强下，溶剂中所溶解的溶质超过最大量的溶液，叫做这种溶质的过饱和溶液。有些物质的溶解度随温度的升高而增大。在较高温度下配制成它的饱和溶液，并细心滤去过剩的未溶固体，然后使溶液慢慢降到室温，但尚未析出晶体，这时得到的溶液就是过饱和溶液。硫酸钠、醋酸钠、硼砂、硫代硫酸钠、蔗糖等物质都容易形成过饱和溶液。过饱和溶液存在的原因是，有些溶质在饱和溶液中不容易形成结晶中心（即晶核）。每种晶体都有一定的排列顺序（即晶格），使原来无秩序运动的溶质质点按照这种晶体的晶格次序排列起来。有些物质要经过相当长的时间才能自行产生结晶中心，因此这些物质的过饱和溶液还是比较稳定的。从本质上看，过饱和溶液是处于不平衡状态或称介稳定状态。在过饱和溶液中投入一小颗溶质的晶体（或投入晶形相同的其他物质），能使过量的溶质在短时间内结晶出来，得到饱和溶液。用力振荡或充分搅动过饱和溶液，或者摩擦容器的器壁，也能使过量的溶质迅速结晶出来。4) 沉淀溶解平衡：一定温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成溶质的饱和溶液，达到平衡状态，人们将这种平衡称为沉淀溶解平衡。2. 特点：将一块形状不规则的NaCl固体放入NaCl饱和溶液中，一昼夜后观察发现，固体变为规则的立方体，而质量却未发生变化逆：是一个可逆的过程等：v1 = v2 动：v1 = v2 0动态平衡定：溶液中溶质的分子或离子的浓度不再变化。变：当条件改变时，溶质的溶解平衡可发生移动，达到新的平衡。3. 影响沉淀溶解平衡的因素内因：溶质本身的性质1) 绝对不溶的电解质是没有的2) 同是难溶电解质，溶解度差别也很大。3) 易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。外因：遵循平衡移动原理1) 浓度：加水，平衡向溶解方向移动。2) 温度：固体其溶解度一般随温度的升高而增大，升温，多数平衡向溶解方向移动。少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。3) 同离子效应：加入具有相同离子（阳离子或阴离子）的强电解质后，平衡发生左移。4. 溶解平衡方程式的书写1) 反应后离子浓度降至10-5mol/L以下的反应为完全反应，用“=”。如酸碱中和时c(H+)降至10-7mol/L Ksp (AgBr) Ksp (AgI)溶解度：s(AgCl) s (AgBr) s(AgI)但对不同类型的，则不能认为溶度积小的，溶解度也一定小。例如 AgCl与Ag2CrO4。4) Ksp有单位。对于平衡AgCl（s） Ag+ + Cl，若改变条件，对其有何影响？平衡条 件平衡移动方向C(Ag+)C(Cl)Ksp溶解度（S）升高温度加水瞬间降低，后来和原来一样瞬间，后来和原来一样加入NaCl(s)加入AgNO3(s)2. 溶度积和溶解度的相互换算 1) 氯化银在25时溶解度为0.000192g，求它的溶度积常数。解：因为AgCl饱和溶液极稀，可以认为1gH2O的体积和质量与1mLAgCl溶液体积和质量相同， 所以在 lL AgCl饱和溶液中含有AgCl0.00192g，AgCl的摩尔质量为143.4gmol-1，c(Ag+)=c(Cl-)0.00192g/143.4gmol-11.3410-5molL-1，KSp (AgCl)c(Ag+)c(Cl-)=(1.34l 0-5)21.810-10 AgBr的溶度积和溶解度分别为5.310-13mol2L-2、7.310-7g。2) 25时，Ag2CrO4的溶度积为1.110-12，试求Ag2CrO4(s)在水中的溶解度。 Ag2CrO4(s)2Ag+(aq) + CrO42-(aq)平衡时的浓度/(molL-1) 2 x x 1.1 10-12 = (2x)2x , x = 6.5 10-5 Mr (Ag2CrO4) = 331.7 S = 6.510-5 331.7/10 = 2.210-3 g三沉淀溶解平衡的应用1. 沉淀的溶解BaCO3(s) +2H+=CO2+H2O+Ba2+Fe(OH)3(s) +3H+=Fe3+3H2OMg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2+H2O+2NH3（盐溶液也可以溶解沉淀）Ag2SO4溶于HNO3原因一：我们一般认为硫酸电离时硫酸中的两个氢完全电离成H+，实际上硫酸的第二步电离跟第一步比起来是很微弱的。但是又不像HCO3-那么弱，所以中学教材认为硫酸完全电离，实际是有区别的。硫酸银是微溶于水的，在溶液中会存在一些SO42-和Ag+，在硝酸的作用下会发生这样的反映：SO42- +H+HSO4-，着就使得硫酸银的沉淀平衡移动，发生了硫酸银的溶解。简单的说就是生成了AgHSO4。但是这要考虑到硝酸的浓度和硫酸银的量，并不是任何情况下都会发生明显的完全溶解现象。原因二：硫酸银不太稳定，在温度稍高或者是光照强烈的时候会分解出现氧化银，氧化银可是溶于硝酸的。以上两部分共同作用的结果就是硫酸银溶解于硝酸。2. 沉淀的生成QiKSP时，溶液为过饱和溶液，沉淀析出。QiKSP时，溶液为饱和溶液，处于平衡状态 。QiKSP时，溶液为未饱和溶液 ，沉淀溶解 。1) 误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5%的Na2SO4溶液给患者洗胃。硫酸钡溶解度小，SO42将有毒的Ba2+转化成难溶无毒的BaSO4而解毒。2) 在AgCl的饱和溶液中加入AgNO3，由于Ag+浓度增大，平衡将向生成AgCl沉淀的方向移动，即降低了AgCl的溶解度。这种结果也是同离子效应。3) 将等体积的410-3mo1L-1的AgNO3和410-3mo1L 1 K2CrO4混合，有无Ag2CrO4沉淀产生? 已知KSP (Ag2CrO4)1.1210-12。 解：等体积混合后，浓度为原来的一半。 c(Ag+)=210-3molL-1； c(CrO4 2-)210-3mol L-1 Qic2(Ag+)c(CrO4 2 -)(2l0-3 )22l0-3 8l0-9KSP (Ag2CrO4) 所以有沉淀析出。3. 分步沉淀溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。对同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全。如AgNO溶液逐滴加入到同时含有相等浓度的I-和Cl-的溶液中时，开始生成的是浅黄色的AgI沉淀，然后才生成白色AgCl沉淀。对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。如AgCl和Ag2CrO4，Ksp(AgCl)Ksp(Ag2CrO4)，但s(AgCl) s(Ag2CrO4)，AgCl先沉淀。一般认为沉淀离子浓度小于1.010-5 mol/L时，则认为已经沉淀完全。工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至78，可使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去。4. 沉淀的转化实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。难溶物的溶解度相差越大，这种转化的趋势越大。1) 在AgCl(s)中加入NaI溶液可转化为AgI(s)沉淀。 2) 在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。3) 煮沸法软化暂时硬水：Mg(HCO3)2=MgCO3+CO2+H2OMgCO3微溶于水，但在溶液中溶解的部分是完全电离的，当Mg2+遇到水溶液里的OH-时会结合生成比MgCO3溶解度更小的Mg(OH)2而沉淀析出。MgCO3+H2O（沸水）=Mg(OH)2 + C24) 利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用FeS(s)、MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2Ksp(CuS)=1.310-36mol2L-2Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2FeS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+5) 利用沉淀转化除杂氯化镁溶液中含有Fe3+，加入过量Mg(OH)2，然后过滤两种氢氧化物沉淀。2FeCl3+3Mg(OH)2=2Fe(OH)3+3MgCl2一定条件下，溶解能力相对较弱的物质能转化为溶解能力相对较强的物质。 重晶石（主要成分BaSO4）是制备可溶性钡盐的重要原料，但BaSO4既不溶于水也不溶于酸。那么，工业上该如何解决这个难题的呢？难溶物溶解度(25)BaSO42.410-4gBaCO32.210-3g 常见沉淀Ksp表化学式Ksp化学式KspAgCl1.5610-10CaSO41.9610-4AgBr7.710-13CuS8.510-45AgI1.510-16Cu2S210-47Ag2CO49.010-12Cu(OH)22.210-20BaCO38.110-9Fe(OH)21.6410-14Ag2SO41.410-5Fe(OH)31.110-36Ag2S6.310-50Al(OH)34.5710-33BaSO41.0810-10MgCO32.610-5Ca