沉淀溶解平衡

沉淀溶解平衡1.根据物质的溶解性差异可以将物质分成哪几类？一般称为溶解度/g难溶微溶可溶易溶100.010.01~11~10根据物质的溶解度分为：易溶、可溶、微溶、难溶等。实验过程现象解释与结论将少量PbI2固体加入盛有一定水的50mL烧杯中用玻璃棒充分搅拌，静止一段时间。取上层清液2mL，加入试管中，逐滴加入AgNO3溶液,震荡。液体先变浑浊，静止后又变澄清，烧杯底部有沉淀PbI2难溶于水产生浅黄色浑浊有AgI沉淀生成Ag++I-=AgI↓绝对不溶的物质是没有的！2.如何证明难溶的物质在水中仍能极少量的溶解？检验溶液中是否存在对应离子。尽管PbI2固体难溶于水，但在水分子作用下仍有部分Pb2+和I-离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的Pb2+和I-又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，Pb2+和I-的沉淀与PbI2固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态.PbI2固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)实验分析1：V溶解V沉淀Vt对难溶物来说,在它的饱和溶液中存在溶解平衡.Ba2+SO42-一定T时:溶解溶解BaSO4(s)BaSO4(aq)Ba2+(aq)+SO42-(aq)沉淀沉淀BaSO4(s)BaSO4(aq)全部电离Ba2+(aq)+SO42-(aq)一、沉淀溶解平衡1、概念：在一定的温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到的动态平衡状态。2、表示方法：AgCl（S）≒Ag+(aq)+Cl-(aq)3、意义：（不表示电离平衡）表示：一方面：在水分子作用下少量的Ag+和Cl-脱离AgCl表面进入水中，另一方面：溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面的阴、阳离子的吸引回到AgCl的表面2.难溶物质的电离方程式和沉淀溶解平衡方程式的区别电离方程式沉淀溶解平衡方程式BaSO4CaCO3AgClBaSO4=Ba2++SO42-BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)CaCO3=Ca2++CO32-CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)AgCl=Ag++Cl-AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀溶解平衡与化学平衡、电离平衡的特征十分相似讨论：对于平衡AgCl（S）≒Ag+(aq)+Cl-(aq)若改变条件，对其有何影响改变条件平衡移动方向平衡时c（Ag+）平衡时c（Cl-）升温加水加AgCl（s）加NaCl（s）加NaI（s）加AgNO3(s)加NH3·H2O→↑↑→不变不变不移动不变不变←↓↑→↓↑←↑↓→↓↑内因：难溶物本身的性质外因：①浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动②温度：（绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程。）③同离子效应：④盐效应：三、影响沉淀溶解平衡的因素：在难溶电解质溶液中加入含有共同离子的易溶强电解质，使难溶电解质溶解度降低的现象。在难溶电解质饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度略为增大的现象。将足量AgCl分别溶于下列试剂中形成AgCl饱和溶液，沉淀溶解平衡表示式为：①水中②10mL0.1mol/LNaCl溶液③5mL0.1mol/L的MgCl2溶液中，Ag+浓度大小顺序是活用所学①②③AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)写出AgCl≒Ag++Cl-动动手Fe(OH)3Fe3++3OH-的平衡常数表达式二、溶度积常数（简称溶度积）在一定条件下，难溶性物质的饱和溶液中，存在溶解平衡，其平衡常数叫做溶度积常数或简称溶度积，用Ksp表示．1、定义Ksp=cm(An+)cn(Bm-)２.表达式:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)３、意义：Ksp越大，其溶解能力越强。４、特点：一定温度下，为一常数Ksp越大，同类型S越大。表示一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中,各离子平衡浓度幂的乘积为一常数。Ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。二、溶度积与溶解度的相互换算溶解度s的单位g/L或mol/L,即饱和时的浓度。AmBn(s)mAn++nBm-smsnsKsp=[An+]m[Bm-]n=[ms]m[ns]n=mmnnsm+n例1:室温下,AgCl的溶解度是1.93×10-3g/L,求AgCl的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.3g/mol。解：①把AgCl溶解度单位(g/L)换算成mol·L-1s=1.93×10-3g/L÷143.3g/mol=1.35×10-5mol·L-1②求KspAgCl(s)Ag++Cl-饱和、平衡1.35×10-51.35×10-5Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=(1.35×10-5)2=1.82×10-10答：AgCl的Ksp为1.82×10-10例2:Mg(OH)2的Ksp=1.20×10-11在298K时,Mg(OH)2的溶解度为多少?解：Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-设溶解度为s平衡时s2sKsp=[Mg2+][OH-]2=s(2s)2=4s3=1.2×10-11∴s=1.44×10-4mol·L-1答:氢氧化镁在298K时的溶解度为1.44×10-4mol·L-1。例3:Ag2CrO4在298K时溶解度s=1.34×10-4mol·L-1求：Ksp解：Ag2CrO4(s)2Ag++CrO42-平衡时2×1.34×10-41.34×10-4Ksp=[Ag+]2[CrO42-]=(2×1.34×10-4)2×1.34×10-4=9.62×10-12答：铬酸银在298K时的Ksp=9.62×10-12由以上三个例题的结果可得到如下结论：①同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。②不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。离子积Qc称为离子积，其表达式中离子浓度是任意的，为此瞬间溶液中的实际浓度，所以其数值不定。Qc=cm(An+)cn(Bm-)AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)6、溶度积规则溶度积规则离子积Qc和溶度积Ksp的关系：①QcKsp时,过饱和溶液，向析出沉淀方向移动。②Qc＝Ksp时,饱和溶液，沉淀和溶解处于平衡。③QcKsp时,不饱和溶液，若有固体则继续溶解。即根据溶度积规则，可以来判断溶液中两种离子能否共存。例在20mL0.0020mol·L-1Na2SO4溶液中加入20mL0.020mol·L-1BaCl2溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断SO42-离子是否沉淀完全？已知BaSO4的Ksp=1.07×10-10.解:（1）)Lmol(0010.040200020.01SO24c)Lmol(010.04020020.01Ba2csp5SOBa100.10010.0010.0242KccJ∴有BaSO4沉淀生成即1.07×10-10≈0.0090x∴x=[SO42-]≈1.2×10-8mol·L-1⑵设平衡时[SO42-]=xmol·L-1沉淀完全是指离子残留量≤10-5mol·L-1故加入BaCl2可使SO42-沉淀完全Ksp=[Ba2+][SO42-]=(0.0090+x)x起始浓度/mol·L-10.0100.0010平衡浓度/mol·L-10.010﹣（0.0010-x）xBaSO4(s)Ba2++SO42-∴0.0090+x≈0.0090∵x很小例:298K时硫酸钡的溶解度为1.04×10-5mol·L-1，如果在0.010mol·L-1的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？解：①先求KspBaSO4Ba2++SO42-1.04×10-51.04×10-5Ksp=[Ba2+][SO42-]=1.04×10-5×1.04×10-5=1.08×10-10②求sNa2SO4→2Na++SO42-BaSO4Ba2++SO42-初00.01平衡ss+0.01≈0.01Ksp=[Ba2+][SO42-]=s×0.01s=Ksp/0.01=1.08×10-10/0.01=1.08×10-8mol·L-1s0.01,即前面的近似是合理的。答：溶解度是1.08×10-8mol·L-1。可见在溶液中离子的浓度不可能为零，我们通常当溶液中被沉淀离子浓度小于10-5mol·L-1时即可认为沉淀完全了。二、沉淀的溶解JKsp1．生成弱电解质⑴生成弱酸CaCO3(s)+2H+Ca2++H2CO3H2O+CO2↑⑵生成弱酸盐PbSO4(s)+2Ac-Pb(Ac)2+SO42-⑶生成弱碱Mg(OH)2(s)+2NH4+Mg2++2NH3·H2O⑷生成水Fe(OH)3(s)+3H+Fe3++3H2O⒉发生氧化还原反应3CuS+8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O⒊生成配离子AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-J＜Ksp∴溶解[Ag+][S2-]J＜Ksp∴溶解课堂练习：在AgCl的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？加入物质平衡AgCl溶液中浓度引起变化移动溶解度[Ag+][Cl-]原因HCl(0.1mol·L-1)AgCl(s)Ag++Cl-→不变不变不变稀释→↑↓↑生成配离子→↑↑↑盐效应←↓↑↓同离子效应AgNO3(0.1mol·L-1)KNO3(s)NH3·H2O(2mol·L-1)H2O←↓↓↑同离子效应三、酸度对沉淀和溶解的影响例计算298K时使0.010mol·L-1Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。已知Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39。解：Fe(OH)3(s)Fe3++3OH-⑴开始沉淀)Lmol(1042.601.01064.2]OH[113339∵[Fe3+][OH-]3＝KsppOH=13﹣lg6.42=12.19∴pH=1.811.金属氢氧化物沉淀的生成和溶解⑵沉淀完全)Lmol(1042.61011064.2]OH[1123539[Fe3+]≤10-5mol·L-1∴pH=14﹣(12﹣lg6.42)=2.81注：由此可见:①氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；②不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通过控制pH值分离金属离子。见p344图10-3。四、分步沉淀如果溶液中同时含有几种离子，当加入某种沉淀剂时，沉淀反应将依怎样的次序进行呢？实验：取0.02mol·L-1氯化钠溶液20毫升，0.02mol·L-1碘化钠溶液20毫升混合后,逐滴加入1mol·L-1的AgNO3溶液观察现象？现象：先生成黄色沉淀AgI而后才生成白色沉淀AgCl。对于同一类型的难溶电解质AgCl、AgI沉淀析出的顺序是溶度积小的AgI先沉淀，溶度积大的AgCl后沉淀，这种先后沉淀的作用叫分步沉淀。我们通过溶度积计算来说明已知:AgCl的Ksp=1.56×10-10,AgI的Ksp=1.56×10-16所以生成AgCl沉淀所需Ag+离子最低浓度为:[Ag+]=1.56×10-10/0.01=1.56×10-8(mol·L-1)生成AgI沉淀所需Ag+离子最低浓度为：[Ag+]=1.5×10-16/0.01=1.5×10-14(mol·L-1)生成AgI沉淀所需Ag+离子浓度少，所以先沉淀。当AgCl开始沉淀时，I-离子是否沉淀完全？当AgCl开始沉淀时溶液中[Ag+]为1.56×10-8mol·L-1此时[I-]=1.5×10-16/1.56×10-8=9.6×10-9(mol·L-1)1×10-5(mol·L-1)I-离子早已沉淀完全，所以利用此原理可以分离两种离子且两种沉淀的溶度积相差越大，分离越完全。例1：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10molL-1,使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?已知Ksp(Fe（OH）3)=4.0×10-39，Ksp((Mg（OH）2)=1.8×10-11112353933Lmol1037.7101100.4][Fe]OH[