沉淀溶解平衡知识点

1、难溶电解质的溶解平衡一固体物质的溶解度1. 溶解度：在一定温度下，某固体物质在lOOg溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。符号：S,单位：g,公式：S=(m溶质/m溶剂)X lOOg2. 不同物质在水中溶解度差别很大，从溶解度角度，可将物质进行如下分类：溶解性易溶可溶微溶难溶溶解度>10g1-10g0.01-1g<0.01g3. 绝大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大，少数物质的溶解度随温度变化不明显，个别物质的溶 解度随温度的升高而减小。二？沉淀溶解平衡1. 溶解平衡的建立讲固态物质溶于水中时，一方面，在水分子的作用下，分子或离子脱离固体表面进

2、入水中，这一过程叫 溶解过程；另一方面，溶液中的分子或离子又在未溶解的固体表面聚集成晶体，这一过程叫结晶过程。 当这两个相反过程速率相等时，物质的溶解达到最大限度，形成饱和溶液，达到溶解平衡状态。溶质溶解的过程是一个可逆过程:固体溶质T溶解卜一<溶液中的溶质 > 结晶-V溶解A V结晶T固体溶解 V溶解=V结晶T溶解平衡 iV溶解V V结晶T晶体析出2. 沉淀溶解平衡绝对不溶解的物质是不存在的，任何难溶物质的溶解度都不为零。以AgCI为例：在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，便得到饱和溶液，即建立下列动态平衡：溶解 +AgCI(s)Ag (aq) + Cl (aq)沉淀3.

3、 溶解平衡的特征1 )动：动态平衡2 )等：溶解和沉淀速率相等3 )定：达到平衡，溶液中离子浓度保持不变4 )变：当外界条件改变时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。三沉淀溶解平衡常数一一溶度积1 )定义：在一定温度下，难溶性物质的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡，其平衡常数叫溶度积常数。2 )表达式：即：AmBn(s)mAn+(aq) + nBm(aq)Ksp =A n+m Bm了例如：常温下沉淀溶解平衡：AgCI(s)二Ag +(aq) + Cl (aq),+ 10 Ksp(AgCl)=Ag Cl = 1.8 X 10常温下沉淀溶解平衡：Ag2CrO4(s) '- 2Ag (aq) +

4、 CrO4 (aq),+ 2 一 12Ksp(Ag2CrO4)=Ag CrO2- 4= 1.1 X 10Ksp数值越大，电解质在3 )意义：反应了物质在水中的溶解能力。对于阴阳离子个数比相同的电解质, 水中的溶解能力越强。4 )影响因素：与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。四影响沉淀溶解平衡的因素1 )内因：难溶电解质本身的性质2 )外因：浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动 温度：多数难溶性电解质溶解于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。 同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动。 其他：向体系中加入可与

5、体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子，使平衡向溶解方向移动。五溶度积规则1、通过比较溶度积 Ksp与溶液中有关离子的离子积 Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解？对AgCI而言,其Qc=c(Ag+) c(CI -),该计算式中的离子浓度不一定是平衡浓度，而Ksp计算式中的离子浓度一定是平衡浓度？1) 若Qc>Ksp,则溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡？2) 若Qc=Ksp，则溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态 ？3) 若Qc<Ksp，则溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和？2、溶度积Ksp的性质(1

6、) 溶度积Ksp的大小和平衡常数一样，它与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关，离子浓度的改 变可使溶解平衡发生移动，而不能改变溶度积 Ksp的大小。(2) 溶度积Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力的大小。相同类型的难溶电解质的Ksp越小，溶解度 越小，越难溶于水；反之 Ksp越大，溶解度越大。如：Ksp(AgCI)= 1.8 X 10-10 ；Ksp(AgBr) = 5.0 x 10-13;Ksp(Agl) = 8.3 x 10-17.因为：Ksp (AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI), 所以溶解度：AgCI) > Ksp (AgBr) &g

7、t; Ksp (AgI)。不同类型的难溶电解质，不能简单地根据Ksp大小，判断难溶电解质溶解度的大小。3、溶度积的应用 通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幕的乘积一一浓度积(Q)的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；Q= Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；QvKsp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。 难溶电解质的组成类型相同时，Ksp越大，其溶解能力越大，反之，越小。以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的

8、大小， 控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。六、沉淀反应的应用1沉淀的生成方法：(1)调节pH法：如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+转变为Fe(0H)3沉淀而除去。反应如下：Fe + 3NHH20=Fe(0H) J + 3NbLCuS HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：ClT + S若在有氯化银固体的水中加入硫化钠溶液，可能观察到的现象是白色固体消失，同时会生成黑色固体？ 生成硫酸铵化肥的方法之一是把石膏粉(CaSO)悬浮于水中，不断通入氨气并通入二氧化碳，充分反 应后立即过滤，滤液经蒸发而得到硫酸铵晶体，写出

9、该反应的化学方程 式:CaSQ+CO+H2O+2Nl3=CaCOj +(NH» 2SQ_？ 一.考查沉淀溶解平衡中溶质浓度的计算 例 3 :已知：某温度时，Ksp(AgCI)=Ag +CI = 1.8X 1010 + 2-12 Ksp(Ag 2CrO4)=Ag CrO2- 4 = 1.1 x 10=Cu&。cf + + HS=u&+ 2。+ S =Hg&。Hg2+ HS=Hg& + 2H+O应用：提纯、废水处理等，目的是利用沉淀去除或者分离某种离子2. 沉淀的溶解(1) 沉淀溶解的原理根据平衡移动，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体

10、系中的相应离子，空 衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。(2) 溶解沉淀的化学方法I .酸碱溶解法 注意：用酸溶解含金属离子的难溶物时，所选用酸的酸根与金属离子不反应？女口：使CaCO沉淀溶解，可以加入盐酸降低 CO32-的浓度，使平衡向溶解的方向移动 ？n.氧化还原溶解法原理是通过氧化还原反应使难溶物的离子浓度降低，使平衡向右移动而溶解 ？此法适用于具有明显氧化性或还原性的难溶物，如不溶于盐酸的硫化物 Ag2S溶于HNO就是一个例子：3AgS+8HNO=6AgNO+3S J +2NOf +4H2O川.配位溶解法生成络合物使沉淀溶解法，如溶解AgCl可以加入氨水以生成 Ag ( NH)

11、2+而使其溶解？ IV .沉淀转化溶解法本法是将难溶物转化为能用上述两种方法之一溶解的沉淀，然后再溶解？例如BaSQ中加入饱和NqCO溶液使BaSQ转化为BaCO再将BaCO溶于盐酸?3、沉淀的转化沉淀转化的实质是溶解平衡的移动，一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀比较容易(转化成更难溶的物质)。这两种难溶物的溶解能力差别越大 ，这种转化的趋势就越大？如：在ZnS的溶解 平衡体系中加入 CuSO溶液，可以使其转化为更难溶的 CuS沉淀，这说明溶解度ZnS>CuS转化的方 程式可以表示为 ZnS(s)+Cu (aq)=CuS(s)+Zn (aq) ?对于一些用酸或其他方法不能溶解

12、的沉淀，可以将其转化成另一种用酸或其它方法能溶解的沉淀， 然后出去。例如 锅炉除水垢例、许多在水溶液中的反应，往往有易溶物转化为难溶物或难溶物转化为更难溶物的现象？下表为相同温度下某物质的溶解度 ？物质AgClAgaSCaSOCa(OH)2溶解度(g)-41.5 x 10-61.3 x 100.20.165物质Ca(HCG) 2CaCONHHCO(NH4)2SQ溶解度(g)16.61.5 x 10-32175.4试求：(1 )此温度下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度，并比较两者的大小。(2)此温度下，在0.010mo1 L-1的AgNO3溶液中，AgCl与Ag2CrO4分

13、别能达到的最大物质的量浓 度，并比较两者的大小。+ Ag (aq) + Cl (aq)解析AgCl(s)c(AgCI)Ksp(AgCI) = .1.8 10J° =1.3 10mol LJAg2CrO 4(s)2Ag + (aq) + CrO42 (aq)2x2(2x) x=Ksp3c(Ag2CrO4)=.Ksp(Ag2CrO4)1.1 10 J 6.5 "mol lc(AgCl) v c(Ag2CrO4)c(Ag+)=0.010 mol+Ag (aq)0.010+ x在 0.010 mol L-1 AgNO3 溶液中,AgCl(s)溶解平衡时：-L-1Cl (aq)(0.

14、010 + x) x = 1.8 x 10108 1x = 1.8x 10 (mol L )8 1c(AgCl)= 1.8 x 10 (mol L )x很小，0.010+ x0.010Ag2CrO4(s)溶解平衡时：2Ag+(aq)0.010+ xCrO2 4(aq)x2 12(0.010 + 2x) x= 1.1 x 108 1x = 1.1 x 10 (mol L )c(AgCl) > c(Ag2CrO4)x很小，c(Ag 2CrO4) = 1.1 x 10-8 (mol L )0.010 + 2x0.010 -8 “ . -1二.考查沉淀溶解平衡中的溶度积规则例4.将等体积的4 x

15、 10-3mo1 L-1的AgNO 3和4 x 10-3mo1 -L - K2CQ4混合，有无Ag 2CrO4沉淀产生?已知Ksp-12(Ag2CrO4)= 1.12x 10。解：等体积混合后，浓度为原来的一半。+-3-1_ 2-3-1c(Ag )=2x 10 mol L ;c(CrO4 ) = 2x 10 mol L2 + 2 -Qi= c (Ag ) c(CrO4 )=(2 x l0-3 )2x 2x l0-39 ,-2=8x l0 > K sp (CrO4 )所以有沉淀析出【练习】在100ml0.01mol/LKCI溶液中，加入1ml0.01mol/LAgNO 3溶液，下列说法正确

16、的是(AgCI 的 Ksp = 1.8X 1010)有AgCl沉淀析出B .无AgCl沉淀C.无法确定D 有沉淀，但不是 AgCl例5.溶液考查沉淀溶解平衡中的同离子效应将足量BaCO3分别加入： 30mL水100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。 请确定各溶液中 10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液50mL 0.01mol/L 氯化钡Ba2+的浓度由大到小的顺序为：例6.已知室温下BaS04在纯水中的溶解度为 1.07x 10-5mol L-1, BaSOq在O.OIOmol L-1 Na2SO4溶液中的溶解 度是在纯水中溶解度的多少倍？已知Ksp (BaSO4)= 1.0

17、7 x 10-10解：设BaSO4在0.010mol L-1 W2SO4溶液中的溶解度为xmol L-1，则溶解平衡时:2+2 BaSO4(S): Ba(aq) +SO4 (aq)1平衡时浓度/ mol.L-x 0.010+x2+2-Ksp (BaSO 4) = c (Ba) c ( SO4 )=x(0.010 + x)-10=1.07X 10因为溶解度x很小，所以0.010+x 0.010-100.010x=1.07 x 10所以x=1.07 x 10-8(mol L-1)计算结果与BaSO4在纯水中的溶解度相比较，溶解度为原来的1.07x 10-8 /1.07X 10-5 ,即约为0. 0

18、010倍。四.考查沉淀溶解平衡中的除杂和提纯例. Cu(OH)2在水溶液中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH 一(aq),在常温下 心=2x 1020。在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向0.02 mol L一1的CuSO4溶液中加入固体碱来调整溶液的pH，使溶液的pH大于()A . 2B . 3C. 4D . 5【答案】D【解析】由溶度积的公式有，Ksp=c(Cu2+) c2(OH)= 2 x 1020，若要使 0.02 mol L一1 的 Cu2+沉淀，则需 c(OH10")=1 x 10 9 mol L S再根据水的离子积常数得，c(

19、H )9 = 105mol L 1，则pH=51汇10例题7 . 在1.0mol L-1Co2+溶液中，含有少量Fe3+杂质。问应如何控制pH值，才能达到除去Fe3+杂质的目 的？ Ksp Co(OH) 2 =1.09 x l 0-15, Ksp Fe(OH)3)=2.64 x 10-39解：使Fe3+定量沉淀完全时的pH值：3+-= 1.38 1041Fe(OH) 3(s) = Fe + 3 OH KspFe(OH) 3 = c(Fe ) c (OH-) c(Fe ) v 10-11pH = 14 - (-log1.38 x 10 )= 3.14使Co2+不生成Co(OH) 2沉淀的pH值：

20、2+-Co(OH) 2(s) = Co + 2OH2+ 2 -KspCo(OH) 2 = c(Co ) c (OH )不生成Co(OH) 2沉淀的条件是2+ 2 -c(Co )c (OH ) v KspCo(OH) 21.09 1045V 1.0-3.30 10“-8pH = 14 - (-log3.30 x 10 ) = 6.50CrorH+6转化* 5OTFea+还原> Cr3+其中第步存在平衡；2 CrO4* 2,黄色)+2H +"OH-丽淀,CKOHh i62O72 一 (橙色)+H2O所以应将PH值控制在3.146.5之间才能保证除去Fe3+，而Co2+留在溶液中。五

21、.考查沉淀溶解平衡中沉淀的转化例题8、 BaS为原料制备Ba(OH) 2 8H2O的过程是：BaS与HCI反应，所得溶液在 70 C90C时与 过量NaOH溶液作用，除杂，冷却后得到Ba(OH)2 8H2O晶体。据最新报道，生产效率高、成本低的Ba(OH)2 8H2O晶体的新方法是使 BaS与CuO反应1.新方法的反应方程式为： 2 .该反应反应物 CuO是不溶物，为什么该反应还能进行：(1)若平衡体系的pH=2，该溶液显 色。(2)能说明第步反应达平衡状态的是a. 62O7CuS的溶度积比CuO小得多(更难溶)，有利于该反应正向进行。和CrO42的浓度相同b. 2v(Cr2O72 )= v(

22、CrO42 )c. 溶液的颜色不变(3) 第步中，还原 1 mol CQO72 离子，需要 mol的FeSOq 7出0。(4) 第步生成的 Cr(OH) 3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：.3+Cr(OH)3(s) Cr (aq)+3OH (aq)常温下，Cr(OH) 3 的溶度积 Ksp=c(Cr3+) c CuS为难溶物(未反应的CuO也不溶)，过滤后，将滤液浓缩、冷却，就可在溶液中析出 Ba(OH)2,8H2O 晶体，故生产效率高；CuS在空气中焙烧氧化可得 CuO与SO2,故CuO可反复使用(SO2可用于制硫的化 合物)，因而成本低。11.工业废水中常含有一定量的C2O72一和CrO42，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处 理。常用的处理方法有两种。 方法1 :还原沉淀法(OH)= 1 X 1032，要使