高三化学一轮复习 沉淀溶解平衡

沉淀的

溶解平衡

[讨论1]基本概念[例1]写出BaSO4的电离和沉淀溶解的相关方程式BaSO4为强电解质，完全电离：

BaSO4(aq)=

Ba2+(aq)

+SO42-(aq)沉淀溶解平衡为：BaSO4(s)⇌

Ba2+(aq)+SO42-(aq)平衡表达式？Ksp=[Ba2+][SO42-]

对于可溶性强电解质如NaCl，是否存在溶解平衡？可以建立，达到饱和时，NaCl(s)有残留，而溶液中有Na+和Cl-(aq)[例2]将4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10

Q>Ksp

产生沉淀

将4×10-6mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-6mol·L-1的NaCl溶液等体积混合，能否建立沉淀溶解平衡？Q<Ksp

无沉淀，沉淀溶解平衡不建立对比：将一定量CH3COOH加入一定量水中，是否一定能达成电离平衡？固体(s)可能不存在，但是弱酸CH3COOH(aq)一定存在[讨论1]基本概念[例3]高中里，我们也可用c(mol/L)来表示溶解度常温下，AgCl、AgBr、Ag2CrO4

的Ksp分别为1.8×10-10、5.4×10-13、1.1×10-12请比较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，因为Ksp的大小与物质组成有很大关系(幂次区别)[讨论1]基本概念[讨论1]基本概念[例4]①许多晶体可以通过冷却结晶获得，如KNO3

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

②加热饱和Ca(OH)2溶液，有何现象？Ca(OH)2(s)⇌Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH=-16.7kJ·mol-1常识[讨论2]溶解平衡的相关反应[例1]为什么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为强酸，且AgClKsp很小，HNO3对AgCl的溶解没有影响。

HSO4-在溶液中不完全电离：HSO4-

⇌SO42-+H+SO42-可与HNO3反应生成HSO4-，使溶解平衡正向移动。

总反应：Ag2SO4+H+

⇌2Ag++HSO4-

K=1.2×10-3

在1mol/L的HNO3中，Ag2SO4的溶解度约为3g[讨论2]溶解平衡的相关反应[例2]①AgCl难溶于水，但可溶于氨水，解释原因。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的溶解平衡正向移动。

总反应：AgCl(s)+2NH3

⇌

Ag(NH3)2++Cl-

K=2.0×10-3虽然K不算大，但是有一定的溶解性

②AgBr较难溶于氨水，如何理解？AgBr，Ksp=5.4×10-13，更难溶于氨水[讨论2]溶解平衡的相关反应[例3]向NaClO溶液中通入少量CO2生成碳酸氢钠与次氯酸，而向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2生成的却是碳酸钙与次氯酸。请分析实验结果。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[讨论2]溶解平衡的相关反应[例4]为什么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

溶解反应：CuS+2H+

⇌Cu2++H2SK=Ksp/(Ka1Ka2)=4.4×10-16如何溶解CuS？浓硝酸、热浓硫酸

利用其逆反应，实验室中可以用CuSO4除去H2S气体：H2S+Cu2+=CuS(s)+2H+

[讨论2]溶解平衡的相关反应[例5]如何预防蛀牙Ca5(PO4)3(OH)

(s)⇌5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)

H+可以使溶解平衡正向移动，牙齿腐蚀

F-可以将羟基磷灰石转化为更难溶的氟磷灰石：Ca5(PO4)3(OH)(s)+F-(aq)⇌Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)Ca5(PO4)3F(s)的溶解平衡受H+影响较小[讨论2]溶解平衡的相关反应[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。如何用化学方法洗去CaSO4？先加入Na2CO3，充分转化后再用稀醋酸洗去沉淀物CaSO4+CO32-

⇌CaCO3+SO42-[讨论3]溶解平衡的计算[例1]CaCO3的溶解度为0.0022g，其文献Ksp为2.5×10-9若根据Ksp计算溶解度，则S=(2.5×10-9)1/2×100/10=0.0005g而实际溶解度明显更大，为什么？

CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-，水解使c(CO32-)减小，促进了CaCO3的溶解。(溶解后一部分CO32-转变为HCO3-和H2CO3形态)Ksp与实际溶解度可近似换算，但往往不够准确[讨论3]溶解平衡的计算[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，此时测得F-浓度为1.8×10-3mol·L-1，则溶液中SO42-的浓度为？(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-1两种沉淀同时存在，则同时达到溶解平衡：Ksp(CaF2)=[Ca2+][F-]2Ksp(CaSO4)=[Ca2+][SO42-]注意：两个式子中的[Ca2+]是相同的B[讨论3]溶解平衡的计算[例3]将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能开始转化为AgI沉淀，NaI的浓度至少为？先计算AgCl饱和溶液中[Ag+]，再用AgI的Ksp计算恰达平衡时[I-]②要使AgCl完全转化为AgI沉淀，NaI的浓度至少为？思路①总反应较完全，按计量比投料即可思路②AgCl完全转化，则溶液中[Cl-]=1mol/L，利用Ksp计算此时的[I-]，需要的c(NaI)=[I-]+1mol/L[讨论3]溶解平衡的计算[例4]Fe3+、Fe2+的沉淀pHFe(OH)3

Ksp=2.8×10-39Fe(OH)2

Ksp=4.9×10-17

一般认为，当离子浓度小于10-5mol/L，即为完全沉淀

据此计算Fe3+和Fe2+完全沉淀时溶液的pH(估算数量级)

NH4Cl溶液中混有少量的FeCl2和FeCl3，怎样除去？适量H2O2→NH3·H2O调节pH=4左右常见金属阳离子开始沉淀-完全沉淀的pH由于金属离子与OH-的结合实际也有分步的情况，如M3+浓度小于10-5，但是可能M(OH)2+仍然大于10-5。用Ksp的计算也只是一种估算[讨论3]溶解平衡的计算[例5]已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10-10；Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10-12

现将0.001mol/LAgNO3溶液逐滴加入0.001mol/LKCl和0.001mol/L的K2CrO4的混和溶液，试通过计算回答：①Cl-和CrO42-中

先沉淀；②CrO42-与Cl-

(答“能”或“否”)达到有效的分离?

当一种离子开始沉淀时，另一种离子浓度小于10-5mol/L时，则认为可以达到有效分离CrO42-开始沉淀时，c(Ag+)=[Ksp(Ag2CrO4)/0.0005]1/2

≈6×10-4mol/L此时的c(Cl-)=Ksp(AgCl)/c(Ag+)≈3×10-7mol/L，已经完全沉淀[讨论4]情境分析(高考热点)1.是否“产生沉淀”[例1]BaCl2与H2SO3溶液反应产生BaSO3，其总反应的K为？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[问]在5mL亚硫酸溶液中滴加一滴0.01mol/LBaCl2(一滴约为0.05mL)，是否产生沉淀？c(SO32-)≈Ka2=6×10-8，c(Ba2+)=0.01/100=1×10-4mol/LQ=c(SO32-)c(Ba2+)=6×10-12<Ksp，不产生沉淀在给定浓度时，“是否产生沉淀”是“Ksp、Q”问题，需计算微粒浓度[讨论4]情境分析1.是否“产生沉淀”[例2]在0.1mol/LNaHCO3溶液与等浓度CaCl2溶液混合，是否产生沉淀？H2CO3

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

⇌H2CO3+CO32-

K=Ka2/Ka1

≈1.0×10-4K较小，近似认为HCO3-浓度为0.1mol/L，可算出c(CO32-)≈1×10-3c(CO32-)c(Ca2+)

=10-4>Ksp(CaCO3)[讨论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：若反应的K很大，大概率可以完全沉淀反应为：2HS-+Cu2+=CuS+H2SK=Ka2/(Ka1Ksp)=1.9×1029H2S+Cu2+=CuS+2H+K=Ka1Ka2/Ksp=2.3×1015反应是很完全的[讨论4]情境分析2.是否“完全沉淀”[例2]向0.10mol·L-1NaHC2O4溶液中加入一定体积的等浓度CaCl2溶液产生白色沉淀，测得上层清液c(HC2O4-)=10-4.37mol·L-1，pH=4，此时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，可尝试计算沉淀后Ca2+浓度既然已经产生沉淀，溶液中Ksp平衡成立，可用C2O42-浓度来计算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[讨论4]情境分析3.沉淀是否完全转化[例]向2.33gBaSO4固体中加入3L0.1mol·L-1Na2CO3溶液充分搅拌浸泡。BaSO4是否完全转化为BaCO3？Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)

=2.6×10-9思路1：假定完全反应，根据Ksp判断反应物还能否生成本题中BaSO4

0.01mol，Na2CO30.3molCO32-大过量，可认为c(CO32-)≈0.1mol/L假定完全转化，则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[讨论4]情境分析3.沉淀是否完全转化[例]向2.33gBaSO4固体中加入3L0.1mol·L-1Na2CO3溶液充分搅拌浸泡。BaSO4是否完全转