难溶电解质的溶解平衡
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难溶电解质的溶解平衡知识点PAGE\*MERGEFORMAT#/7PAGE\*MERGEFORMAT#/7难溶电解质的溶解平衡一•固体物质的溶解度溶解度：在一定温度下，某固体物质在lOOg溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。符号：S,单位：g,公式：S=(m溶质/m溶剂)XlOOg不同物质在水中溶解度差别很大，从溶解度角度，可将物质进行如下分类：溶解性易溶可溶微溶难溶溶解度>10g1-10g0.01-1g<0.01g绝大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大，少数物质的溶解度随温度变化不明显，个别物质的溶解度随温度的升高而减小。二？沉淀溶解平衡溶解平衡的建立讲固态物质溶于水中时，一方面，在水分子的作用下，分子或离子脱离固体
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面进入水中，这一过程叫溶解过程；另一方面，溶液中的分子或离子又在未溶解的固体表面聚集成晶体，这一过程叫结晶过程。当这两个相反过程速率相等时，物质的溶解达到最大限度，形成饱和溶液，达到溶解平衡状态。溶质溶解的过程是一个可逆过程：固体溶质溶解溶液中的溶质结晶v溶解V结晶固体溶解V溶解V结晶溶解平衡v溶解V结晶晶体析出沉淀溶解平衡绝对不溶解的物质是不存在的，任何难溶物质的溶解度都不为零。以AgCI为例：在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，便得到饱和溶液，即建立下列动态平衡：溶解+—AgCI(s)Ag(aq)+Cl(aq)沉淀溶解平衡的特征)动：动态平衡)等：溶解和沉淀速率相等)定：达到平衡，溶液中离子浓度保持不变)变：当外界条件改变时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。三•沉淀溶解平衡常数一一溶度积)定义：在一定温度下，难溶性物质的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡，其平衡常数叫溶度积常数。)表达式：即：AmBn(s)mAn+(aq)+nBm「(aq)Ksp=[An+]m•[Bm丁例如：常温下沉淀溶解平衡：AgCI(s)二—Ag+(aq)+Cl(aq),Ksp(AgCl)=[Ag+][C「]=1.8X10「10常温下沉淀溶解平衡：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq),+2—12Ksp(Ag2CrO4)=[Ag][CrO2-4]=1.1X10Ksp数值越大，电解质在)意义：反应了物质在水中的溶解能力。对于阴阳离子个数比相同的电解质,水中的溶解能力越强。)影响因素：与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。四•影响沉淀溶解平衡的因素)内因：难溶电解质本身的性质)外因：①浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动温度：多数难溶性电解质溶解于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动。其他：向体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子，使平衡向溶解方向移动。五•溶度积规则1、通过比较溶度积Ksp与溶液中有关离子的离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解？对AgCI而言,其Qc=c(Ag+)•c(CI-),该计算式中的离子浓度不一定是平衡浓度，而Ksp计算式中的离子浓度一定是平衡浓度？1)若Qc>Ksp,则溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡？2)若Qc=Ksp，则溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态？3)若Qc
Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),所以溶解度：AgCI)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)。不同类型的难溶电解质，不能简单地根据Ksp大小，判断难溶电解质溶解度的大小。3、、溶度积的应用通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幕的乘积一一浓度积(Q)的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；Q=Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；QvKsp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。难溶电解质的组成类型相同时，Ksp越大，其溶解能力越大，反之，越小。以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。六、沉淀反应的应用1、沉淀的生成方法：(1)调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7〜8,可使Fe3+转变为Fe(0H)3沉淀而除去。反应如下：Fe^+3NH・H20===Fe(0H)J+3NbL(2)加沉淀剂法：如以NqS、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如CT、Hg2+等生成极难溶的硫化物难溶电解质的溶解平衡知识点PAGE\*MERGEFORMAT#/7PAGE\*MERGEFORMAT#/7难溶电解质的溶解平衡知识点CuSHgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：ClT+S2「===Cu&。cf++HS==€u&+2』。+S^===Hg&。Hg2++HS===Hg&+2H+O应用：提纯、废水处理等，目的是利用沉淀去除或者分离某种离子2•沉淀的溶解沉淀溶解的原理根据平衡移动，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，空衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。溶解沉淀的化学方法I•酸碱溶解法注意：用酸溶解含金属离子的难溶物时，所选用酸的酸根与金属离子不反应？女口：使CaCO沉淀溶解，可以加入盐酸降低CO32-的浓度，使平衡向溶解的方向移动？n•氧化还原溶解法原理是通过氧化还原反应使难溶物的离子浓度降低，使平衡向右移动而溶解？此法适用于具有明显氧化性或还原性的难溶物，如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于HNO就是一个例子：3AgS+8HNO===6AgNO+3SJ+2NOf+4H2O川.配位溶解法生成络合物使沉淀溶解法，如溶解AgCl可以加入氨水以生成Ag(NH)2+而使其溶解？IV.沉淀转化溶解法本法是将难溶物转化为能用上述两种方法之一溶解的沉淀，然后再溶解？例如BaSQ中加入饱和NqCO溶液使BaSQ转化为BaCO再将BaCO溶于盐酸?3、沉淀的转化沉淀转化的实质是溶解平衡的移动，一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀比较容易(转化成更难溶的物质)。这两种难溶物的溶解能力差别越大，这种转化的趋势就越大？如：在ZnS的溶解平衡体系中加入CuSO溶液，可以使其转化为更难溶的CuS沉淀，这说明溶解度ZnS>Cu$转化的方程式可以表示为ZnS(s)+Cu(aq)===CuS(s)+Zn(aq)?对于一些用酸或其他方法不能溶解的沉淀，可以将其转化成另一种用酸或其它方法能溶解的沉淀，然后出去。例如锅炉除水垢例、许多在水溶液中的反应，往往有易溶物转化为难溶物或难溶物转化为更难溶物的现象？下表为相同温度下某物质的溶解度？物质AgClAgaSCaSOCa(OH)2溶解度(g)-41.5x10-61.3x100.20.165物质Ca(HCG)2CaCONHHCO(NH4)2SQ溶解度(g)16.61.5x10-32175.4(1)若在有氯化银固体的水中加入硫化钠溶液，可能观察到的现象是白色固体消失，同时会生成黑色固体？(2)生成硫酸铵化肥的方法之一是把石膏粉(CaSO)悬浮于水中，不断通入氨气并通入二氧化碳，充分反应后立即过滤，滤液经蒸发而得到硫酸铵晶体，写出该反应的化学方程式:CaSQ+CO+H2O+2Nl3===CaCOj+(NH»2SQ_？例3:已知：某温度时,考查沉淀溶解平衡中溶质浓度的计算Ksp(AgCI)=[Ag+][CI「]=1.8X10「10Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO2-4]=1.1x10一12试求：(1)此温度下AgCI饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度，并比较两者的大小。(2)此温度下，在O.OIOmol•L-1的AgNO3溶液中，AgCI与Ag2CrO4分别能达到的最大物质的量浓度，并比较两者的大小。解析①AgCI(s)：■Ag十(aq)+Cl(aq)c(AgCI).Ksp(AgCI)10.1.8101.3105moILAg2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42(aq)2x(2x)2•x=Kspc(Ag2CrO4)3KspgCa)3.121.110V4~6.5105molLAg2CrO4(s)溶解平衡时：2Ag+(aq)+0.010+xCrO2—4(aq)xc(AgCI)vc(Ag2CrO4)②在0.010mol•L-1AgNO3溶液中，AgCI(s)c(Ag+)=0.010mol•L-1+Cl—(aq)Ag(aq)十溶解平衡时：0.010+xx(0.010+x)•x=1.8X10—10x很小，二0.010+x〜0.010x=1.8X10—8(mol•L—1)c(AgCI)=1.8X108(mol•C1)x很小，•••0.010+2x〜0.010c(Ag2CrO4)=1.1X10-8(mol•L—1)(0.010+2x)2•x=1.1X10—12x=1.1X10—8(mol•L—1)c(AgCI)>c(Ag2CrO4)二.考查沉淀溶解平衡中的溶度积规则例4•将等体积的4X10-3mo1-L-1的AgNO3和4X10-3mo1-L-K2CQ4混合，有无Ag2CrO4沉淀产生?已知Ksp(Ag2CrO4)=1.12X10-12。解：等体积混合后，浓度为原来的一半。c(Ag+)=2X10-3moIL-1;c(CrO42-)=2X10-3moIL-1Qi=c2(Ag+)c(CrO42-)=(2XI0-3)2X2XI0-3=8XI0-9>Ksp(CrO4-2)所以有沉淀析出【练习】在100mI0.01moI/LKCI溶液中，加入1mI0.01moI/LAgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCI的Ksp=1.8X10—10)D.有沉淀，但不是AgCIA.有AgCI沉淀析出B.无AgCI沉淀C.无法确定三.考查沉淀溶解平衡中的同离子效应例5.将足量BaCO3分别加入：①30mL水②10mL0.2moI/LNa2CO3溶液③50mL0.01moI/L氯化钡溶液④100mL0.01moI/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为：难溶电解质的溶解平衡知识点例6.已知室温下BaS04在纯水中的溶解度为1.07x10-5molL-1,BaS04在O.OIOmolL-1Na2SO4溶液中的溶解度是在纯水中溶解度的多少倍？已知Ksp(BaSO4)=1.07x10-10解：设BaSO4在0.010molL-1Na2SO4溶液中的溶解度为xmolL-1，则溶解平衡时：BaSO4(S)=='Ba(aq)2++SO4(aq)2平衡时浓度/mol.L-1x0.010+xKsp(BaSO4)=c(Ba2+)c(SO42-)=x(O.O1O+x)=1.07x10-10因为溶解度x很小，所以0.010+x〜0.0100.010x=1.07x10-10所以x=1.07x10-8(molL-1)计算结果与BaSO4在纯水中的溶解度相比较，溶解度为原来的1.07x10-8/1.07x10-5,即约为0.0010倍。四.考查沉淀溶解平衡中的除杂和提纯例.Cu(OH)2在水溶液中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)十x10「20。在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向整溶液的pH，使溶液的pH大于(A.2B.3C.4【答案】D【解析】由溶度积的公式有，Ksp=c(Cu2+)-c2(OH「)=2x10一20)=1x10「9mol-Li再根据水的离子积常数得,c(H)二Cu2+(aq)+2OH(aq),在常温下Ksp=20.02mol-L^1的CuSO4溶液中加入固体碱来调若要使0.02mol-L一1的Cu2+沉淀，则需c(OH14109110915110molL1，则pH=5例题7.在1.0molL-1Co2+溶液中，含有少量F0杂质。问应如何控制pH值，才能达到除去Fe3+杂质的目的?Ksp{Co(OH)2}=1.09xl0-15,Ksp{Fe(OH)3}=2.64x10-39解：①使Fe3+定量沉淀完全时的pH值：Fe(OH)3(s)=Fe3++3OH-Ksp{Fe(OH)3}=c(Fe3+)c3(OH-)1.381011巒)3腎pH=14-(-Iog1.38x10-11)=3.14②使Co2+不生成Co(OH)2沉淀的pH值：Co(OH)2(s)=Co2++2OH-Ksp{Co(OH)2}=c(Co2+)c2(OH-)不生成Co(OH)2沉淀的条件是c(Co2+)c2(OH-)vKsp{Co(OH)2}c")隹管1.091015\1.03.3010pH=14-(-log3.30x10-8)=6.50所以应将PH值控制在3.14~6.5之间才能保证除去Fe3+，而Co2+留在溶液中。难溶电解质的溶解平衡知识点难溶电解质的溶解平衡知识点PAGE\*MERGEFORMAT#/7PAGE\*MERGEFORMAT#/7五.考查沉淀溶解平衡中沉淀的转化例题8、BaS为原料制备Ba(OH)2•8H2O的过程是：BaS与HCI反应，所得溶液在70C〜90C时与过量NaOH溶液作用，除杂，冷却后得到Ba(OH)2•8H2O晶体。据最新报道，生产效率高、成本低的Ba(OH)2•8H2O晶体的新方法是使BaS与CuO反应……1.新方法的反应方程式为：2.该反应反应物CuO是不溶物，为什么该反应还能进行：.简述新方法生产效率高、成本低的原因。解答：(1)BaS+CuO+9H2O=Ba(OH)2•8H2O+CuS[也可写Ba(OH)2]CuS的溶度积比CuO小得多(更难溶)，有利于该反应正向进行。CuS为难溶物(未反应的CuO也不溶)，过滤后，将滤液浓缩、冷却，就可在溶液中析出Ba(OH)2・8H2O晶体，故生产效率高；CuS在空气中焙烧氧化可得CuO与SO2,故CuO可反复使用(SO2可用于制硫的化合物)，因而成本低。11.工业废水中常含有一定量的C2O7溶液中同时生成的沉淀还有。【答案】橙c-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。方法1:还原沉淀法该法的工艺流程为：CrO一一屮•CrO-尸尹”心严Z3转化皿亦詞Cr丽TCr(OH),I其中第①步存在平衡；2CrO42,黄色)+2HCr2O72一(橙色)+H2O色。若平衡体系的pH=2，该溶液显能说明第①步反应达平衡状态的是a.Cr2O72「和CrO42「的浓度相同2v(Cr2O72「)=v(CrO42「)溶液的颜色不变第②步中，还原1mol62O72-离子，需要mol的FeSO4•7H2O。第③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+(aq)+3OH一(aq)常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)•c65(OH「)=1x10「32，要使c(Cr3+)降至10「阳极反应为Fe一2e「=Fe2+，提供还原剂Fe2*mol•L1，溶液的pH应调至。方法2:电解法该法用Fe做电极电解含Cr2O72—的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。用Fe做电极的原因为在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)(6)2H++2e「=H2f+Fe(OH)3解析】1)根据所给的平衡体系可知，在酸性溶液中，平衡应该正向移动，故溶液显橙色。能说明第①步反应达到平衡的标志是溶液的颜色不变即各离子的浓度不变，但是离子的浓度不一定相等；反应过程中2v(Cr2O72「)与v(CrO42「)一直相等，所以b项无法判断是否达到平衡状态。因为铬元素的化合价由+6变为+3。所以1mol62O72「需要得到6mol电子，故需要6molFeSO4•7H2O。根据Ksp计算可知，当c(Cr3+)=10—5mol匸1时.c(OH「)=10—9mol故根据Kw计算得此时c(H+)=10—5mol•，故溶液的pH=5。因为需要还原剂F2+，故应该让铁作阳极，阳极反应为Fe—2e「=Fe2+根据离子的放电顺序可知，阴极放电的微粒是氢离子，故阴极附近溶液的pH升高，因为Cr2O72—将亚铁离子氧化为铁离子，所以在溶液中还会生成氧氧化铁沉淀。
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