高二化学溶解平衡的应用

1、第三章水溶液中的离子平衡第三章水溶液中的离子平衡1.沉淀的溶解与生成沉淀的溶解与生成对于沉淀溶解平衡是向生成沉淀的方向进行对于沉淀溶解平衡是向生成沉淀的方向进行,还是还是向沉淀溶解的方向进行向沉淀溶解的方向进行,应取决于应取决于_与与_的相的相对大小关系。对大小关系。若若Qc Ksp ，则，则_;若若Qc = Ksp ，则，则_;若若Qc Ksp时，离子才能生成沉淀。时，离子才能生成沉淀。混合后：混合后：Ag+=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 1.8

2、10-10mol2 L-2 QcKsp,所以有所以有AgCl沉淀析出。沉淀析出。练习：将练习：将410-3mol L-1的的Pb(NO3)2溶液与溶液与410-3mol L-1的的KI溶液溶液等体积混合能否有沉淀析出？等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)= 7.110-9mol3 L-3解：解：Qc=pb2+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。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（假设溶液体积

3、不变）能否有效除去溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知已知:Ksp(BaSO4)= 410-10 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，Ba2+过量，剩余的即过量，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) 因为，剩余的即因为，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S

4、O42-。注意：注意：当剩余离子即平衡离子浓度当剩余离子即平衡离子浓度10-5mol/L时，认为离子时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。已沉淀完全或离子已有效除去。例例3. 用用5%的的Na2SO4溶液能否有效除去误食的溶液能否有效除去误食的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 因为剩余的因为剩余的Ba2+Cu(OH)2Fe(OH)3。 3.小结Ksp的大小与沉淀转化

5、的关系。 对于同类型的难溶电解质， Ksp的大小与溶解度的大小一致， Ksp较大的沉淀可以转化为Ksp较小的沉淀。 溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉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淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，顺序沉淀，叫作分步沉淀。叫作分步沉淀。 对同一类型的沉淀，对同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全相差越大分步沉淀越完全;如如AgCl、AgBr、AgI 对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。如才能

6、确定。如AgCl和和Ag2CrO4 一般认为沉淀离子浓度小于一般认为沉淀离子浓度小于1.010-5 mol/L时时,则认为已经沉淀完全则认为已经沉淀完全例例1：如果溶液中：如果溶液中Fe3+和和Mg2+的浓度均为的浓度均为0.10 molL, 使使Fe3+完全沉淀而使完全沉淀而使Mg2+不沉淀的不沉淀的pH条件是什么条件是什么? 111353933Lmol105.1101100.4FeOHspKpOH = 10.8 , pH = 3.2解解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全时的沉淀完全时的OH-为为:Mg2开始沉

7、淀的开始沉淀的pH值为值为:152111212Lmol103 . 1)1 . 0108 . 1()Mg(OHspKpOH = 4.9, pH =9.1因此因此, 只要控制只要控制pH值在值在3.2 9.1之间即可之间即可使使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀。不沉淀。Ksp (Mg(OH)2)= 1.810-11例2、如果溶液中Zn2+和Fe2+的浓度均为0.10 moldm-3,能否利用通入H2S气体使Zn2+和Fe2+定量分离？Zn2+和Fe2+分离完全的PH值为多少?解： Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ -1 Fe2+ + H2S FeS + 2H+ -2Zn2+

8、沉淀完全时的pH值为：212)2Zn(H1 K42151053. 7) 1 . 01 . 01067. 5(pH = 3.122122)2Fe(H K42161036. 1) 1 . 01 . 01084. 1 (控制控制pH值在值在3.12-3.87之间即可将之间即可将Zn2+和和Fe2+分分离完全离完全Fe2+ 开始沉淀时的PH值为：pH = 3.87 3、沉淀的溶解、沉淀的溶解（1）原理）原理设法不断移去溶解平衡体系中的相应设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动（2）举例）举例a 、难溶于水的盐溶于酸中、难溶于水的盐溶于酸中如：如

9、：CaCO3溶于盐酸，溶于盐酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸溶于强酸b 、难溶于水的电解质溶于某些盐溶液、难溶于水的电解质溶于某些盐溶液如：如：Mg(OH)2溶于溶于NH4Cl溶液溶液思考与交流思考与交流用平衡移动的原理分析用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸溶于盐酸和和NH4Cl溶液的原因溶液的原因解解释释在溶液中存在在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：的溶解平衡： Mg(OH)2(s) Mg2(aq)+2OH(aq)加入盐酸时，加入盐酸时，H中和中和OH-,使使c(OH)减减小，平衡右移，从而使小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解溶解加入加入NH4Cl时，时，1

10、、NH4直接结合直接结合OH,使使c(OH)减小，平衡减小，平衡右移，从而使右移，从而使Mg(OH)2溶解溶解2、NH4水解，产生的水解，产生的H中和中和OH,使使c(OH)减小，平衡右移，从而使减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解溶解思考：为什么医学上常用思考：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂作为内服造影剂“钡钡餐餐”，而不用，而不用BaCO3作为内服造影剂作为内服造影剂“钡餐钡餐”? BaSO4 和和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：的沉淀溶解平衡分别为： BaSO4 Ba2+ + SO42- Ksp=1.110-10mol2 L-2 BaCO3 Ba2+ + CO32- Ksp

11、=5.110-9mol2 L-2 由于人体内胃酸的酸性较强由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下，如果服下BaCO3,胃酸会与胃酸会与CO32-反应生成反应生成CO2和水，使和水，使CO32-离离子浓度降低，使子浓度降低，使Qc Ksp(CuS),CuS的溶解的溶解度远小于度远小于ZnS的溶解度。的溶解度。 当当向向ZnS沉淀上滴加沉淀上滴加CuSO4溶液时，溶液时， ZnS溶解产生的溶解产生的S2-与与 CuSO4溶液中的溶液中的Cu2+足以满足足以满足QcKsp(CuS)的条件，的条件， S2-与与Cu2+结合产生结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。沉淀并建立沉淀溶解平

12、衡。 CuS沉淀的生成，使得沉淀的生成，使得S2-的浓度降低，导致的浓度降低，导致S2-与与Zn2+的的Qc KSP（AgI） 有有AgI析出析出AgCl+I AgI+Cl 改变条件，原沉淀溶解平衡发生移动，遵循勒沙特列改变条件，原沉淀溶解平衡发生移动，遵循勒沙特列 原理：原理：AgCl（ S）Ag（ aq） Cl（ aq）I（ aq）AgI（ S）化学式化学式溶解度溶解度/g （20） 溶度积溶度积 （25）BaCl235.7Ba（OH）23.89CaSO40.217.110-5CaCO37.110-42.810-9AgCl1.510-41.810-10AgBr8.410-65.410-13

13、AgI2.110-78.510-17Cu（OH）22.210-20Fe（OH）3310-94.010-38沉淀的转化是沉淀的转化是_。沉淀的转化实质是沉淀的转化实质是_的移动。的移动。通常通常,一种沉淀可转化为一种沉淀可转化为更更难溶的沉淀，两种难溶的沉淀，两种难溶物的难溶物的_差别越大差别越大,这种转化的趋这种转化的趋势就越大。势就越大。沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡溶解能力溶解能力 一种难溶电解质转化为另一种难溶一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程电解质的过程锅炉中水垢中含有锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用，可先用Na2CO3溶液溶液处理，使处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的之转化为疏

14、松、易溶于酸的CaCO3。CaSO4 SO42- + Ca2+ +CO32-CaCO3沉淀转化的应用沉淀转化的应用 举例举例1思考：思考：1、在工业废水中常含有、在工业废水中常含有 Cu2+、Hg2+、Pb2+等重等重金属离子，处理时通常投入金属离子，处理时通常投入 FeS固体以固体以 除去这除去这些离子，试解释其原因？些离子，试解释其原因？化学式化学式 FeSCuSHgSPbSKSP6.310181.310366.410533.41028 牙齿表面由一层硬的、组成为牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： C

15、a5(PO4)3OH（s） 5Ca2+3PO43-+OH- 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是 。 已知已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产）的溶解度比上面的矿化产物更小、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏物更小、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因因 。 生成的有机酸能中和生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿，加速腐蚀牙齿 5Ca23PO43FCa5(PO4)3F

16、 沉淀转化的应用沉淀转化的应用 举例举例2 例：例：将足量的将足量的ZnS粉末加入到粉末加入到10mL0.001molL-1的的CuSO4溶液溶液中，是否有中，是否有CuS沉淀生成？请通过计算后回答。已知沉淀生成？请通过计算后回答。已知: Ksp(ZnS)=1.610-24 mol 2 L - 2 Ksp(CuS) =1.310-36 mol 2 L - 2 解：在解：在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为：沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为：S2-=Zn2+=(Ksp)1/2 =(1.610-24 mol 2 L - 2 )1/2=1.2610-12 mol L - 1 Qc (Cu

17、S) =C(Cu2+) C(S2-) =1.010- 3mol L-1 1.2610-12mol L-1 =1.2610-15mol2L-2因为：因为：Qc(CuS) Ksp(CuS),所以所以ZnS沉淀会转化为沉淀会转化为CuS沉淀。沉淀。有关有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算定量计算:化学平衡、电离平衡、水解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的相同点有哪些？沉淀溶解平衡的相同点有哪些？1、研究对象都是可逆过程、研究对象都是可逆过程2、都适用平衡移动原理、都适用平衡移动原理3、K的意义相同：的意义相同：K值越大相应的化学过程进值越大相应