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第四节 沉淀溶解平衡
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
(一)常温下,物质溶解性与溶解度的关系
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10g 1-10g 0.01-1g <0.01g
(二)难溶电解质
1、定义:溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质
2、举例:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) AgCl的溶解度为1.5×10-4
(三)难溶电解质的溶解平衡
1、定义:在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,形成溶质的饱和溶液,各离子的浓度保持不变,达到平衡状
态,这种平衡称为沉淀溶解平衡。
溶解
例:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
沉淀
2、建立:
溶解
固体溶质 溶液中的溶质
沉淀
3、特点:逆——沉淀溶解平衡是一个可逆过程
等——动态平衡、溶解速率和沉淀速率不等于零
动——溶解速率和沉淀速率相等
定——平衡状态时,溶液中的离子浓度保持不变
变——当改变外界条件时,溶解平衡发生移动
注:(1)生成沉淀的离子反应不能进行到底(即离子浓度≠0),一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于 1×10-
5mol/L时,化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了
(2)易溶的饱和溶液中也存在溶解平衡。例:NaCl饱和溶液中存在溶解和结晶平衡
4、影响因素
(1)内因:难溶电解质本身的性质
(2)外因:①浓度:加水,平衡向溶解方向移动
②温度:升温,多数平衡向溶解方向移动(原因:溶解吸热);但少数向沉淀方向移动(例:Ca(OH) )
2
③同离子效应:加入相同的离子,平衡向沉淀方向移动
④加入与体系中某些离子反应的物质,产生气体或更难溶的物质,导致平衡向溶解的方向移动
5、溶度积常数(简称溶度积)——K
sp
(1)表达式:对于溶解平衡:M A(s) mMn+(aq)+nAm-(aq) 反应, K =[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n
m n sp
例:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) K =c(Ag+)·c(Cl-)
sp
(2)意义:对于同类型(阴、阳离子个数相同)的难溶电解质,在相同温度下,K 越大→S(溶解度)越大
sp
例:K (AgCl)=1.8×10-10 K (AgBr)=6.3×10-15 说明S(AgCl)> S(AgBr)
sp sp
(3)影响因素:K 只与难溶电解质的性质和温度有关
SP
(4)应用:判断有无沉淀生成
Q(离子积)= [c(Mn+)]m·[c(Am-)]n(任意时刻的浓度)
Q>K 时,溶液中有沉淀析出
SP
Q=K 时,沉淀与溶解处于平衡状态
SP
Q<K 时,溶液中无沉淀析出
SP
二、沉淀溶解平衡的应用
(一)沉淀的生成方法:1、调节pH法:除去NH Cl中的FeCl Fe3++3NH·HO=Fe(OH) ↓+3NH +
4 3 3 2 3 4
2、加沉淀法:以NaS、HS做沉淀剂除去Cu2+和Hg2+
2 2
注:选择沉淀剂的原则:
(1)要能除去溶液中指定的离子,又不能影响其他离子的存在,并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去,
如沉淀NaNO 溶液中的Ag+,可用NaCl作沉淀剂
3
(2)溶液中沉淀物的溶解度越小,离子沉淀越完全,例如,除去SO 2-,选择Ba2+比Ca2+好
4
(3)要注意沉淀剂的电离程度,如欲使Mg2+沉淀为Mg(OH) ,用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好
2
(二)沉淀的溶解 +H+ +H+
方法:1、酸碱溶解法:CaCO (s) Ca2++ CO2- HCO - HCO→HO+CO ↑
3 3 3 2 3 2 2
FeS、Al(OH) 、Cu(OH) 也可溶于强酸
3 2
2、盐溶解法:Mg(OH) 中加入NH Cl, Mg(OH) (s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)→OH-+NH+ NH ·HO
2 4 2 4 3 2
NH Cl=Cl-+NH+
4 4
3、氧化还原法:CuS、HgS等可溶于HNO。3CuS+8HNO (稀)=3Cu(NO)+3S↓+2NO↑+4H O
3 3 3 2 2
4、生成配合物法:AgCl可溶于NH ·H O。 AgCl+2NH ·H O=[Ag(NH)]++Cl-+2H O
3 2 3 2 3 2 2
(三)沉淀的转化
1、实质:沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
2、原则:(1)一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大,转化越容易。
(2)当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时,生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。
(3)如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能实现分步沉淀,从而达到提纯、分离的目的。
3、常见转化:Ag CrO (砖红色) AgCl↓(白) AgBr↓(浅黄色) AgI↓(黄色) Ag S↓(黑
2 4 2
色)
4、应用:(1)锅炉除水垢:CaSO CaCO CaCl
4 3 2
(2)水垢的生成:硬水中MgHCO MgCO Mg(OH)
3 3 2
(3)自然界中矿物的转化:
原生铜的硫化物 CuSO 溶液 铜蓝(CuS)
4
(CuSO +ZnS=CuS+ZnSO )
4 4
(CuSO +PbS=CuS+PbSO )
4 4
(4)氟化物防止龋齿
(四)沉淀溶解平衡图像类题的解题步骤
1、明确图像中纵轴、横轴的含义
纵轴、横轴通常是难溶电解质溶解后电离出的离子浓度。
2、理解图像中线上点线外点的含义
(1)以AgCl为例,在该沉淀溶解平衡图像中,曲线上任意一点都表示达到了沉淀溶解平衡状态,此时,Q=K 。在温度
sp
不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度都只能在曲线上变化,
不会出现在曲线以外。
(2)曲线上方区域的点均表示过饱和溶液,此时Q>K
sp
(3)曲线下方区域的点均表示不饱和溶液,此时Q<K
sp
3、抓住K 的特点,结合选项分析判断
sp
(1)溶液在蒸发时,离子浓度的变化分两种情况:
①原溶液不饱和时,离子浓度都增大;
②原溶液饱和时,离子浓度都不变。(2)溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。