高中化學選修4沉淀溶解平衡

第四節(jié)難溶電解質(zhì)的溶解平衡一、難溶電解質(zhì)的溶解平衡1、沉淀溶解平衡：〔1〕概念：在一定條件下，當難溶電解質(zhì)的溶解速率與溶液中的有關離子重新生成沉淀的速率相等時，此時溶液中存在的溶解和沉淀間的動態(tài)平衡，稱為沉淀溶解平衡.溶解平衡時的溶液是飽和溶液?！?〕特征：逆、等、動、定、變〔3〕影響因素：內(nèi)因、外因〔濃度、溫度〔一般〕〕〔4〕過程表示：多項平衡例如：AgCl(s〕Ag+(aq)+Cl-(aq)

2.溶度積常數(shù)

〔1〕難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)的含義AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

當溶解與結(jié)晶速度相等時，到達平衡狀態(tài)Ksp，AgCl=[Ag+][Cl-]為一常數(shù)，該常數(shù)稱為難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)，簡稱溶度積?！?〕難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)用Ksp表示。

通式：AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)

那么Ksp,AnBm=[Am+]n.[Bn-]m

練習：BaSO4、Ag2CrO4、Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶度積〔3〕溶度積與溶解度、離子濃度的關系一定溫度下飽和溶液的濃度,也就是該溶質(zhì)在此溫度下的溶解度,如果溶質(zhì)MaXb的溶解度為s,并以mol·L-1為單位,那么：

［Mm+]＝as；［Xn-]＝bs

Ksp＝(as)a(bs)b=aa·bb·s(a+b)

上式表示了溶度積和溶解度間的相互關系.注意式中溶解度的單位必須是mol/L.且只適合于難溶鹽的飽和溶液.例1、Ksp,AgCl＝1.5610-10，Ksp,Ag2CrO4＝9.010-12，試求AgCl和Ag2CrO4的溶解度〔用g/L表示〕解：（1）設AgCl的濃度為S1（mol／L),則：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡S1S1

(2)設Ag2CrO4的濃度為S2（mol/L),則：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)平2S2S2在水中：AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度練1:25℃時，Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12mol3L-3求Mg(OH)2的飽和溶液中的[Mg2+]練2:25℃時，PbI2飽和溶液中c〔Pb2+〕=0.00121×10-3mol1L-1求其此溫度下的Ksp.1.1×10-4molL-17.1×10-9mol3L-3例2、把足量的AgCl放入1L1.0mol／L的鹽酸溶液中溶解度是多少？〔g/L〕解：設AgCl的溶解度為S（mol／L),

AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平SS＋11所以溶度積與溶解度的關系式不適用于有同離子效應的鹽?！?〕溶度積規(guī)那么

①離子積

AnBm(s)nAm+(aq)+mBn-(aq)

Qc>Ksp時，沉淀從溶液中析出〔溶液過飽和〕，體系中不斷析出沉淀，直至到達平衡〔此時Qc=Ksp〕(2)Qc=Ksp時，沉淀與飽和溶液的平衡Qc<Ksp時，溶液不飽和，假設體系中有沉淀，那么沉淀會溶解直至到達平衡〔此時Qc=Ksp〕Qc=[Am+]n[Bn-]m

Qc稱為離子積，其表達式中離子濃度是任意的，為此瞬間溶液中的實際濃度，所以其數(shù)值不定，但對一難溶電解質(zhì)，在一定溫度下，Ksp為一定值。②溶度積規(guī)那么例1、以下情況下，有無CaCO3沉淀生成？〔1〕往盛有1.0L純水中參加0.1mL濃度為0.01mol/L的CaCl2和Na2CO3；〔2〕改變CaCl2和Na2CO3的濃度為1.0mol/L呢？[Ca2+]=[CO32-]=0.110-30.01/1.0=10-6

mol/L

Qc=[Ca2+]×[CO32-]=10-12<Ksp,CaCO3=4.9610-9因此無CaCO3沉淀生成。[Ca2+]×[CO32-]=10-4mol/L

Qc=[Ca2+]×[CO32-]=10-8>Ksp,CaCO3因此有CaCO3沉淀生成。二、沉淀溶解平衡的應用一.沉淀的生成參加沉淀劑，應用同離子效應，控制溶液的pH，當時有沉淀生成。一般當溶液中的某種離子濃度小于1.0×10-5mol/L時，認為該離子已完全沉淀。1沉淀的生成的方法〔1〕加沉淀劑法：如以Na2S、H2S為沉淀劑，使某些金屬離子如：Cu2+、Hg2+等生成硫化物的沉淀，也是別離除雜常用的方法：Cu2++S2—=CuS↓Hg2++S2—=HgS↓一般參加適當過量的沉淀劑，使沉淀完全，一般過量20%~50%。另外注意沉淀劑的電離程度。①不同沉淀方法的應用：a.直接沉淀法:出去溶液中指定的某種離子。b.分步沉淀法：鑒別溶液中含有哪些離子或分別獲得不同的難溶電解質(zhì)c.共沉淀法：選擇適宜的沉淀劑，除去某些性質(zhì)相似的一組離子d.氧化復原法：改變某種離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀〉碾y溶電解質(zhì)。例1、向1.0×10-3mol

dm-3的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液,求開始有Ag2CrO4沉淀生成時的[Ag+]=?

CrO42-沉淀完全時,[Ag+]=?解:Ag2CrO42Ag++CrO42-

Ksp=[Ag+]2×[CrO42-]CrO42-沉淀完全時的濃度為1.0×10-5mol

dm-3故有②利用Ksp計算溶液中離子濃度：〔2〕調(diào)節(jié)溶液pH值的方法實例：工業(yè)原料氯化銨中含有Fe3+，一般使其溶于水，再參加氨水調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe3+變?yōu)镕e〔OH〕3沉淀而除去：近幾年高考題考試熱點：調(diào)節(jié)溶液pH值使Mg2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+分別沉淀出來。例1：如果溶液中Fe3+和Mg2+的濃度均為0.10mol／L,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH條件是什么?pOH=10.8,pH=3.2解:Fe(OH)3Fe3++3OH-

Ksp=[Fe3+]×[OH-]3=4.0×10-39Fe3+沉淀完全時的[OH-]為:Mg2＋開始沉淀的pH值為:pOH=4.9,pH=9.1因此,只要控制pH值在3.2~9.1之間即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。假設此溫度下Fe(OH)2的Ksp=1.64×10-14，求Fe2+完全沉淀時溶液的pH應為：pH=7.82.沉淀的溶解Qc<Ksp時,沉淀發(fā)生溶解，使Qc減小的方法有(1)利用氧化復原方法降低某一離子的濃度。FeSFe2++S2-S+NO+H2OHNO3(2)酸堿溶解法：FeS+H+=Fe2++H2S↑Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O〔3〕.鹽溶解法例如：向含有Mg〔OH〕2沉淀的試管中參加適量氯化銨溶液，沉淀會溶解。請解釋原因?！?〕.生成絡合物：例如銀氨溶液的配置3.分步沉淀溶液中含有幾種離子，參加某沉淀劑均可生成沉淀，沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后順序沉淀，叫作分步沉淀。對同一類型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI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AgCl和Ag2CrO4一般認為沉淀離子濃度小于1.0×10-5mol/L時,那么認為已經(jīng)沉淀完全4.沉淀的轉(zhuǎn)化

由一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程,如:BaCO3+CrO42-BaCrO4+CO32-5.同離子效應〔1〕同離子效應的來源HAcH++Ac-參加NaAc，NaAc＝Na++Ac-溶液中Ac-大大增加，平衡向左移動，降低了HAc的電離度.同離子效應：向弱電解質(zhì)中參加具有相同離子〔陽離子或陰離子〕的強電解質(zhì)后，解離平衡發(fā)生左移，降低電解質(zhì)電離度的作用稱為同離子效應，α降低。〔2〕同離子效應在沉淀溶解平衡中應用AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)參加AgNO3，平衡向沉淀方向移動，Cl-減少。三、緩沖溶液實驗事實：向純水(pH=7.0)中參加少量酸或堿，pH值會發(fā)生顯著變化向HAc-NaAc混合液中參加少量酸或堿，溶液的pH值幾乎不變。1.緩沖溶液的概念:是一種能抵抗少量強酸、強堿和水的稀釋而保持體系的pH值根本不變的溶液。HAcH++Ac-

0.10.1例1、向1L

0.1mol·L-1HAc-NaAc混合液中分別滴加0.1mL1mol·L-1HCl或NaOH溶液，pH改變多少解：⑴0.1mol·L-1HAc-NaAc溶液的pH值：pH=pKa=4.75

⑵滴加0.1L1mol·L-1HCl后：HAcH++Ac-

0.1+1×10-40.1-1×10-4

pH=pKa=4.75⑶滴加0.1cm3

1mol·dm-3NaOH溶液后：HAcH++Ac-

0.1－0.1×10-40.1+1×10-4

結(jié)論：參加少量酸堿pH值不發(fā)生改變pH=pKa=4.752.緩沖作用原理：

HAcH++Ac-NaAcNa++Ac-參加酸，如HCl，H+與Ac-結(jié)合，生成HAc，cAc-/cHAc變化不大，溶液的pH值變化不大。參加堿，如NaOH，HAc與OH-與結(jié)合，生成Ac-，cAc-/cHAc變化不大，溶液PH值變化也不大結(jié)論：少量外來酸堿的參加不會影響溶液的pH值，緩沖溶液的緩沖能力有一定限度。3．緩沖溶液的計算弱酸—弱酸強堿鹽

HAcH++Ac-

c酸xc鹽

弱堿—強酸弱堿鹽的緩沖體系：4．結(jié)論：〔1〕緩沖溶液的pH取決于兩個因素，即Ka(Kb)及c酸/c鹽〔c堿/c鹽〕〔2〕適當?shù)叵♂尵彌_溶液時，由于酸和鹽同等程度地減少，pH值根本保持不變?！?〕稀釋過度，當弱酸電離度和鹽的水解作用發(fā)生明顯變化時，pH值才發(fā)生明顯的變化。5.緩沖溶液的選擇與配置:〔1〕首先找出與溶液所需控制的pH值相近的pK值的弱酸或弱堿 一般c酸/c鹽在0.1~10范圍內(nèi)具有緩沖能力，故pH=pKa1〔2〕確定適當?shù)臐舛取?/p>