難溶電解質(zhì)的溶解平衡知識點

1、難溶電解質(zhì)的溶解平衡一固體物質(zhì)的溶解度1.溶解度：在一定溫度下，某固體物質(zhì)在100g溶劑里達到飽和狀態(tài)時所溶解的質(zhì)量，叫做這種物質(zhì)在這種溶劑里的溶解度。符號：S，單位：g，公式：S=（m溶質(zhì)/m溶劑 ）×100g2.不同物質(zhì)在水中溶解度差別很大，從溶解度角度，可將物質(zhì)進行如下分類：溶解性易溶可溶微溶難溶溶解度>10g1-10g0.01-1g<0.01g3.絕大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增大，少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度變化不明顯，個別物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而減小。二沉淀溶解平衡1.溶解平衡的建立 講固態(tài)物質(zhì)溶于水中時，一方面，在水分子的作用下，分子或離子脫離固體表面進

2、入水中，這一過程叫溶解過程；另一方面，溶液中的分子或離子又在未溶解的固體表面聚集成晶體，這一過程叫結(jié)晶過程。當這兩個相反過程速率相等時，物質(zhì)的溶解達到最大限度，形成飽和溶液，達到溶解平衡狀態(tài)。溶質(zhì)溶解的過程是一個可逆過程：2.沉淀溶解平衡溶解沉淀 絕對不溶解的物質(zhì)是不存在的，任何難溶物質(zhì)的溶解度都不為零。以AgCl為例：在一定溫度下，當沉淀溶解和生成的速率相等時，便得到飽和溶液，即建立下列動態(tài)平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)3.溶解平衡的特征 1）動：動態(tài)平衡 2）等：溶解和沉淀速率相等 3）定：達到平衡，溶液中離子濃度保持不變 4）變：當外界條件改變時，溶解平衡將發(fā)生移動，達到新

3、的平衡。三沉淀溶解平衡常數(shù)溶度積 1）定義：在一定溫度下，難溶性物質(zhì)的飽和溶液中，存在沉淀溶解平衡，其平衡常數(shù)叫溶度積常數(shù)。 2）表達式：即：AmBn(s)mAn+(aq)nBm(aq)Ksp =An+m·Bmn 例如：常溫下沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag+(aq)Cl(aq)，Ksp(AgCl)=Ag+Cl 1.8×1010 常溫下沉淀溶解平衡：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)CrO42-(aq)，Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO2- 4 1.1×1012 3）意義：反應了物質(zhì)在水中的溶解能力。對于陰陽離子個數(shù)比相同的電解質(zhì)，Ksp數(shù)值越大，電解質(zhì)

4、在水中的溶解能力越強。 4）影響因素：與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關，而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關。四影響沉淀溶解平衡的因素 1）內(nèi)因：難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì) 2）外因：濃度：加水稀釋，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動溫度：多數(shù)難溶性電解質(zhì)溶解于水是吸熱的，所以升高溫度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動。同離子效應：向沉淀溶解平衡體系中，加入相同的離子，使平衡向沉淀方向移動。其他：向體系中加入可與體系中某些離子反應生成更難溶或氣體的離子，使平衡向溶解方向移動。五溶度積規(guī)則1、通過比較溶度積Ksp與溶液中有關離子的離子積Qc的相對大小,可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解對AgCl而言,其

5、Qc=c(Ag+)·c(Cl-),該計算式中的離子濃度不一定是平衡濃度,而Ksp計算式中的離子濃度一定是平衡濃度1)若Qc>Ksp,則溶液過飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達到新的平衡 2)若Qc=Ksp,則溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)3) 若Qc<Ksp,則溶液未飽和,無沉淀析出,若加入過量難溶電解質(zhì),難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和2、溶度積KSP的性質(zhì)（1）溶度積KSP的大小和平衡常數(shù)一樣，它與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關，與濃度無關，離子濃度的改變可使溶解平衡發(fā)生移動,而不能改變?nèi)芏确eKSP的大小。（2）溶度積KSP反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力的大小。相同類型的難

6、溶電解質(zhì)的Ksp越小，溶解度越小，越難溶于水；反之Ksp越大，溶解度越大。如：Ksp(AgCl)= 1.8×10-10 ;Ksp(AgBr) = 5.0×10-13;Ksp(AgI) = 8.3×10-17.因為:Ksp (AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI),所以溶解度:AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI)。不同類型的難溶電解質(zhì)，不能簡單地根據(jù)Ksp大小，判斷難溶電解質(zhì)溶解度的大小。3、溶度積的應用通過比較溶度積與溶液中有關離子濃度冪的乘積濃度積(Qc)的相對大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條

7、件下沉淀能否生成或溶解。Qc>Ksp，溶液過飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達到新的平衡；QcKsp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)；Qc<Ksp，溶液未飽和，無沉淀析出，若加入過量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和。難溶電解質(zhì)的組成類型相同時，Ksp越大，其溶解能力越大，反之，越小。以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個相反的過程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小，控制離子濃度的大小，可以使反應向所需要的方向轉(zhuǎn)化。六、沉淀反應的應用1、沉淀的生成方法：(1)調(diào)節(jié)pH法：如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH至78，可使Fe3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH

8、)3沉淀而除去。反應如下：Fe33NH3·H2O=Fe(OH)33NH。(2)加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子如Cu2、Hg2等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。反應如下：Cu2S2=CuS。Cu2H2S=CuS2H。Hg2S2=HgS。Hg2H2S=HgS2H。應用：提純、廢水處理等，目的是利用沉淀去除或者分離某種離子2.沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理根據(jù)平衡移動，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設法不斷地移去溶解平衡體系中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。(2)溶解沉淀的化學方法.酸堿溶解法注意:

9、用酸溶解含金屬離子的難溶物時,所選用酸的酸根與金屬離子不反應如：使CaCO3沉淀溶解,可以加入鹽酸降低 CO32-的濃度,使平衡向溶解的方向移動.氧化還原溶解法原理是通過氧化還原反應使難溶物的離子濃度降低,使平衡向右移動而溶解此法適用于具有明顯氧化性或還原性的難溶物,如不溶于鹽酸的硫化物Ag2S溶于HNO3就是一個例子:3Ag2S+8HNO3 =6AgNO3+3S+2NO+4H2O.配位溶解法生成絡合物使沉淀溶解法,如溶解AgCl可以加入氨水以生成Ag（NH3）2+而使其溶解.沉淀轉(zhuǎn)化溶解法本法是將難溶物轉(zhuǎn)化為能用上述兩種方法之一溶解的沉淀,然后再溶解例如BaSO4中加入飽和Na2CO3溶液使

10、BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3,再將BaCO3溶于鹽酸3、沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是溶解平衡的移動，一般來說，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀比較容易（轉(zhuǎn)化成更難溶的物質(zhì)）。這兩種難溶物的溶解能力差別越大,這種轉(zhuǎn)化的趨勢就越大如:在ZnS的溶解平衡體系中加入CuSO4溶液,可以使其轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS沉淀,這說明溶解度ZnS>CuS轉(zhuǎn)化的方程式可以表示為ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)對于一些用酸或其他方法不能溶解的沉淀，可以將其轉(zhuǎn)化成另一種用酸或其它方法能溶解的沉淀，然后出去。例如鍋爐除水垢例、許多在水溶液中的反應,往往有易溶物轉(zhuǎn)化為難溶物或難溶物轉(zhuǎn)化為更

11、難溶物的現(xiàn)象下表為相同溫度下某物質(zhì)的溶解度物質(zhì)AgClAg2SCaSO4Ca(OH)2溶解度(g)1.5×10-41.3×10-60.20.165物質(zhì)Ca(HCO3)2CaCO3NH4HCO3(NH4)2SO4溶解度(g)16.61.5×10-32175.4(1)若在有氯化銀固體的水中加入硫化鈉溶液,可能觀察到的現(xiàn)象是_白色固體消失,同時會生成黑色固體_(2)生成硫酸銨化肥的方法之一是把石膏粉(CaSO4)懸浮于水中,不斷通入氨氣并通入二氧化碳,充分反應后立即過濾,濾液經(jīng)蒸發(fā)而得到硫酸銨晶體,寫出該反應的化學方程式:CaSO4+CO2+H2O+2NH3=CaCO3

12、+(NH4)2SO4_一 考查沉淀溶解平衡中溶質(zhì)濃度的計算例3：已知：某溫度時，Ksp(AgCl)=Ag+Cl 1.8×1010Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO2- 4 1.1×1012試求：（1）此溫度下AgCl飽和溶液和Ag2CrO4飽和溶液的物質(zhì)的量濃度，并比較兩者的大小。（2）此溫度下，在0.010mo1·L-1的AgNO3溶液中，AgCl與Ag2CrO4分別能達到的最大物質(zhì)的量濃度，并比較兩者的大小。解析AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)Ag2CrO4(s)2Ag(aq)CrO42(aq)2xx(2x)2·x=Kspc(AgCl)c

13、(Ag2CrO4)在0.010 mol·L-1 AgNO3溶液中，c(Ag+)=0.010 mol·L-1AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)溶解平衡時：0.010xx(0.010x)·x1.8×1010x很小，0.010x0.010x1.8×108(mol·L1)c(AgCl)= 1.8×108(mol·L1)Ag2CrO4(s)2Ag(aq)CrO24(aq)溶解平衡時：0.010xx (0.0102x)2·x1.1×1012x很小，0.0102x0.010x1.1×108(mo

14、l·L1)c(Ag2CrO4)1.1×10-8 (mol·L1)c(AgCl)c(Ag2CrO4)二 考查沉淀溶解平衡中的溶度積規(guī)則例4將等體積的4×10-3mo1·L-1的AgNO3和4×10-3mo1·L 1 K2CrO4混合，有無Ag2CrO4沉淀產(chǎn)生? 已知KSP (Ag2CrO4)1.12×10-12。解：等體積混合后,濃度為原來的一半。c(Ag+)=2×10-3mol·L-1;c(CrO4 2-)2×10-3mol ·L-1Qic2(Ag+)·c(CrO

15、4 2-)(2×l0-3 )2×2×l0-38×l0-9KySP (CrO4-2)所以有沉淀析出【練習】在100ml0.01mol/LKCl溶液中，加入1ml0.01mol/LAgNO3溶液，下列說法正確的是（AgCl的Ksp1.8×1010） ( )A有AgCl沉淀析出 B無AgCl沉淀 C無法確定 D有沉淀，但不是AgCl三 考查沉淀溶解平衡中的同離子效應例5將足量BaCO3分別加入： 30mL 水10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液50mL 0.01mol/L 氯化鋇溶液100mL 0.01mol/L鹽酸中溶解至溶液飽和。請確定各溶

16、液中Ba2+的濃度由大到小的順序為：_例6已知室溫下BaSO4在純水中的溶解度為1.07×10-5mol·L-1，BaSO4在0.010mol·L-1 Na2SO4溶液中的溶解度是在純水中溶解度的多少倍? 已知KSP (BaSO4)1.07×10-10解：設BaSO4在0.010mol·L-1 Na2SO4溶液中的溶解度為xmol·L-1，則溶解平衡時：BaSO4(s) Ba(aq)2+SO4(aq)2平衡時濃度mol.L-1 x 0.010+x KSP (BaSO4)c（Ba2+）·c（ SO42-)=x(0.010 +

17、x) =1.07×10-10因為溶解度x很小，所以0.010+x0.010 0.010x=1.07×10-10所以 x=1.07×10-8(mol·L-1)計算結(jié)果與BaSO4在純水中的溶解度相比較，溶解度為原來的1.07×10-8 /1.07×10-5 ,即約為00010倍。四 考查沉淀溶解平衡中的除雜和提純例Cu(OH)2在水溶液中存在著如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH(aq)，在常溫下Ksp=2×1020。在常溫下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向0.02 mol·L1的CuS

18、O4溶液中加入固體堿來調(diào)整溶液的pH，使溶液的pH大于（）A2B3C4D5【答案】D【解析】由溶度積的公式有，Ksp=c(Cu2+)·c2(OH)= 2×1020，若要使0.02 mol·L1的Cu2+沉淀，則需c(OH)=1×109 mol·L1，再根據(jù)水的離子積常數(shù)得，則pH=5例題7在1.0mol ·L-1Co2+溶液中，含有少量Fe3+雜質(zhì)。問應如何控制pH值，才能達到除去Fe3+雜質(zhì)的目的?KSPCo(OH)2=1.09×l 0-15，KSPFe(OH)3=2.64×10-39解：使Fe3+定量沉淀完全時

19、的pH值：Fe(OH)3(s) = Fe3+ + 3 OH-KSPFe(OH)3 = c(Fe3+)·c3(OH-) pH14 - (-log1.38×10-11)3.14 使Co2+不生成Co(OH)2沉淀的pH值：Co(OH)2(s) = Co2+ + 2OH-KSPCo(OH)2 = c(Co2+)·c2(OH-)不生成Co(OH)2沉淀的條件是c(Co2+)c2(OH-) KSPCo(OH)2 pH = 14 - (-log3.30×10-8)6.50 所以應將PH值控制在3.146.5之間才能保證除去Fe3+，而 Co2+留在溶液中。五 考查沉

20、淀溶解平衡中沉淀的轉(zhuǎn)化例題8、 BaS為原料制備Ba(OH)2·8H2O的過程是：BaS與HCl反應，所得溶液在7090C時與過量NaOH溶液作用，除雜，冷卻后得到Ba(OH)2·8H2O晶體。據(jù)最新報道，生產(chǎn)效率高、成本低的Ba(OH)2·8H2O晶體的新方法是使BaS與CuO反應1新方法的反應方程式為：2該反應反應物CuO是不溶物，為什么該反應還能進行：3簡述新方法生產(chǎn)效率高、成本低的原因。解答：（1）BaSCuO9H2OBa(OH)2·8H2OCuS也可寫B(tài)a(OH)2（2）CuS的溶度積比CuO小得多（更難溶），有利于該反應正向進行。（3）CuS

21、為難溶物（未反應的CuO也不溶），過濾后，將濾液濃縮、冷卻，就可在溶液中析出Ba(OH)2·8H2O晶體，故生產(chǎn)效率高；CuS在空氣中焙燒氧化可得CuO與SO2，故CuO可反復使用（SO2可用于制硫的化合物），因而成本低。11工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72和CrO42，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理。常用的處理方法有兩種。方法1：還原沉淀法該法的工藝流程為:其中第步存在平衡；2 CrO42(黃色)+2H+Cr2O72(橙色)+H2O（1）若平衡體系的pH=2，該溶液顯色。（2）能說明第步反應達平衡狀態(tài)的是。aCr2O72和CrO42的濃度相同b2v(Cr2O72)= v(CrO42)c溶液的顏色不變（3）第步中，還原1 mol Cr2O72離子，需要mol的FeSO4·7H2O。（4）第步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+