高二化學溶解平衡的應用

1、第三章水溶液中的離子平衡第三章水溶液中的離子平衡1.沉淀的溶解與生成沉淀的溶解與生成對于沉淀溶解平衡是向生成沉淀的方向進行對于沉淀溶解平衡是向生成沉淀的方向進行,還是還是向沉淀溶解的方向進行向沉淀溶解的方向進行,應取決于應取決于_與與_的相的相對大小關系。對大小關系。若若Qc Ksp ，則，則_;若若Qc = Ksp ，則，則_;若若Qc Ksp時，離子才能生成沉淀。時，離子才能生成沉淀?；旌虾螅夯旌虾螅篈g+=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。練習：將練習：將410-3mol L-1的的Pb(NO3)2溶液與溶液與410-3mol L-1的的KI溶液溶液等體積混合能否有沉淀析出？等體積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（假設溶液體積

3、不變）能否有效除去溶液（假設溶液體積不變）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+過量，剩余的即過量，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) 因為，剩余的即因為，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：當剩余離子即平衡離子濃度當剩余離子即平衡離子濃度10-5mol/L時，認為離子時，認為離子已沉淀完全或離子已有效除去。已沉淀完全或離子已有效除去。例例3. 用用5%的的Na2SO4溶液能否有效除去誤食的溶液能否有效除去誤食的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 因為剩余的因為剩余的Ba2+Cu(OH)2Fe(OH)3。 3.小結Ksp的大小與沉淀轉化

5、的關系。 對于同類型的難溶電解質， Ksp的大小與溶解度的大小一致， Ksp較大的沉淀可以轉化為Ksp較小的沉淀。 溶液中含有幾種離子，加入某沉淀劑均可生成沉溶液中含有幾種離子，加入某沉淀劑均可生成沉淀，沉淀生成的先后順序按淀，沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后離子積大于溶度積的先后順序沉淀，順序沉淀，叫作分步沉淀。叫作分步沉淀。 對同一類型的沉淀，對同一類型的沉淀，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 對不同類型的沉淀，其沉淀先后順序要通過計算對不同類型的沉淀，其沉淀先后順序要通過計算才能確定。如才能

6、確定。如AgCl和和Ag2CrO4 一般認為沉淀離子濃度小于一般認為沉淀離子濃度小于1.010-5 mol/L時時,則認為已經沉淀完全則認為已經沉淀完全例例1：如果溶液中：如果溶液中Fe3+和和Mg2+的濃度均為的濃度均為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條件是什么條件是什么? 111353933Lmol105.1101100.4FeOHspKpOH = 10.8 , pH = 3.2解解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全時的沉淀完全時的OH-為為:Mg2開始沉

7、淀的開始沉淀的pH值為值為: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之間即可之間即可使使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+的濃度均為0.10 moldm-3,能否利用通入H2S氣體使Zn2+和Fe2+定量分離？Zn2+和Fe2+分離完全的PH值為多少?解： Zn2+ + H2S ZnS + 2H+ -1 Fe2+ + H2S FeS + 2H+ -2Zn2+

8、沉淀完全時的pH值為：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之間即可將之間即可將Zn2+和和Fe2+分分離完全離完全Fe2+ 開始沉淀時的PH值為：pH = 3.87 3、沉淀的溶解、沉淀的溶解（1）原理）原理設法不斷移去溶解平衡體系中的相應設法不斷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離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動（2）舉例）舉例a 、難溶于水的鹽溶于酸中、難溶于水的鹽溶于酸中如：如

9、：CaCO3溶于鹽酸，溶于鹽酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于強酸溶于強酸b 、難溶于水的電解質溶于某些鹽溶液、難溶于水的電解質溶于某些鹽溶液如：如：Mg(OH)2溶于溶于NH4Cl溶液溶液思考與交流思考與交流用平衡移動的原理分析用平衡移動的原理分析Mg(OH)2溶于鹽酸溶于鹽酸和和NH4Cl溶液的原因溶液的原因解解釋釋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)加入鹽酸時，加入鹽酸時，H中和中和OH-,使使c(OH)減減小，平衡右移，從而使小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解溶解加入加入NH4Cl時，時，1

10、、NH4直接結合直接結合OH,使使c(OH)減小，平衡減小，平衡右移，從而使右移，從而使Mg(OH)2溶解溶解2、NH4水解，產生的水解，產生的H中和中和OH,使使c(OH)減小，平衡右移，從而使減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解溶解思考：為什么醫(yī)學上常用思考：為什么醫(yī)學上常用BaSO4作為內服造影劑作為內服造影劑“鋇鋇餐餐”，而不用，而不用BaCO3作為內服造影劑作為內服造影劑“鋇餐鋇餐”? BaSO4 和和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：的沉淀溶解平衡分別為： BaSO4 Ba2+ + SO42- Ksp=1.110-10mol2 L-2 BaCO3 Ba2+ + CO32- Ksp

11、=5.110-9mol2 L-2 由于人體內胃酸的酸性較強由于人體內胃酸的酸性較強(pH0.9-1.5)，如果服下，如果服下BaCO3,胃酸會與胃酸會與CO32-反應生成反應生成CO2和水，使和水，使CO32-離離子濃度降低，使子濃度降低，使Qc Ksp(CuS),CuS的溶解的溶解度遠小于度遠小于ZnS的溶解度。的溶解度。 當當向向ZnS沉淀上滴加沉淀上滴加CuSO4溶液時，溶液時， ZnS溶解產生的溶解產生的S2-與與 CuSO4溶液中的溶液中的Cu2+足以滿足足以滿足QcKsp(CuS)的條件，的條件， S2-與與Cu2+結合產生結合產生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-的濃度降低，導致的濃度降低，導致S2-與與Zn2+的的Qc KSP（AgI） 有有AgI析出析出AgCl+I AgI+Cl 改變條件，原沉淀溶解平衡發(fā)生移動，遵循勒沙特列改變條件，原沉淀溶解平衡發(fā)生移動，遵循勒沙特列 原理：原理：AgCl（ S）Ag（ aq） Cl（ aq）I（ aq）AgI（ S）化學式化學式溶解度溶解度/g （20） 溶度積溶度積 （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沉淀的轉化是沉淀的轉化是_。沉淀的轉化實質是沉淀的轉化實質是_的移動。的移動。通常通常,一種沉淀可轉化為一種沉淀可轉化為更更難溶的沉淀，兩種難溶的沉淀，兩種難溶物的難溶物的_差別越大差別越大,這種轉化的趨這種轉化的趨勢就越大。勢就越大。沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡溶解能力溶解能力 一種難溶電解質轉化為另一種難溶一種難溶電解質轉化為另一種難溶電解質的過程電解質的過程鍋爐中水垢中含有鍋爐中水垢中含有CaSO4 ，可先用，可先用Na2CO3溶液溶液處理，使處理，使 之轉化為疏松、易溶于酸的之轉化為疏

14、松、易溶于酸的CaCO3。CaSO4 SO42- + Ca2+ +CO32-CaCO3沉淀轉化的應用沉淀轉化的應用 舉例舉例1思考：思考：1、在工業(yè)廢水中常含有、在工業(yè)廢水中常含有 Cu2+、Hg2+、Pb2+等重等重金屬離子，處理時通常投入金屬離子，處理時通常投入 FeS固體以固體以 除去這除去這些離子，試解釋其原因？些離子，試解釋其原因？化學式化學式 FeSCuSHgSPbSKSP6.310181.310366.410533.41028 牙齒表面由一層硬的、組成為牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的的物質保護著，它在唾液中存在下列平衡：物質保護著，它在唾液中存在下列平衡： C

15、a5(PO4)3OH（s） 5Ca2+3PO43-+OH- 進食后，細菌和酶作用于食物，產生有機酸，進食后，細菌和酶作用于食物，產生有機酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是 。 已知已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的礦化產）的溶解度比上面的礦化產物更小、質地更堅固。用離子方程表示當牙膏物更小、質地更堅固。用離子方程表示當牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因因 。 生成的有機酸能中和生成的有機酸能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動，使平衡向脫礦方向移動，加速腐蝕牙齒，加速腐蝕牙齒 5Ca23PO43FCa5(PO4)3F

16、 沉淀轉化的應用沉淀轉化的應用 舉例舉例2 例：例：將足量的將足量的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？請通過計算后回答。已知沉淀生成？請通過計算后回答。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沉淀溶解平衡體系中產生的硫離子濃度為：沉淀溶解平衡體系中產生的硫離子濃度為：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因為：因為：Qc(CuS) Ksp(CuS),所以所以ZnS沉淀會轉化為沉淀會轉化為CuS沉淀。沉淀。有關有關一種沉淀為什么轉化為另一種沉淀的一種沉淀為什么轉化為另一種沉淀的定量計算定量計算:化學平衡、電離平衡、水解平衡、化學平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的相同點有哪些？沉淀溶解平衡的相同點有哪些？1、研究對象都是可逆過程、研究對象都是可逆過程2、都適用平衡移動原理、都適用平衡移動原理3、K的意義相同：的意義相同：K值越大相應的化學過程進值越大相應