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1、1 沉淀溶解平衡定义 一定温度下 当沉淀溶解的速率和 沉淀生成的速率相等时 形成电解质的饱和溶液 达到平衡 状态 这种平衡称为沉淀溶解平衡 2 溶度积常数 Ksp 在一定温度下 难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时 离子浓度保持不变 其离子浓度的化学计量数次方的乘积为 一个常数 称之为溶度积常数 简称溶度积 用Ksp表示 影响Ksp的因素 Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关 与浓度无 关 Ksp的意义 Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 同类型的难溶电解质 在同温度下 Ksp越大 溶解度越大 不同类型的难溶电解质 应通过计算才能进行比较 3 沉淀的溶解与生成 利用Q与K判断沉
2、淀的生成与溶解 Q Ksp时难溶电解质达到沉淀溶解平衡 状态 溶液是饱和溶液 Q Ksp溶液中将析出沉淀 直到溶液中 的Q Ksp为止 Q Ksp溶液为不饱和溶液 将足量的难 溶电解质固体放入 固体将溶解 直到溶液 中Q Ksp时 溶液达到饱和 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 有关计算 1 利用溶度积计算某种离子的浓度 例1 25 时 Ksp PbI2 7 1 10 9 mol3 L 3求PbI2的饱和溶液 中的 Pb2 和 I 练1 25 时 Ksp AgBr 5 0 10 10
3、 mol2 L 2求AgBr的饱和 溶液中的 Ag 和 Br 练2 25 时 Ksp Mg OH 2 5 6 10 12mol3 L 3求Mg OH 2 的 饱和溶液中的 Mg2 和 OH 已知沉淀溶解 平衡 求饱和 溶液中的离子 浓度 为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂 钡餐 而不用BaCO3 作为内服造影剂 钡餐 BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为 BaSO4 Ba2 SO42 Ksp 1 1 10 10mol2 L 2 BaCO3 Ba2 CO32 Ksp 5 1 10 9mol2 L 2 由于人体内胃酸的酸性较强 pH0 9 1 5 如果服下BaCO3 胃 酸会与CO3
4、2 反应生成CO2和水 使CO32 离子浓度降低 使 Qc Ksp时 离子才能生成沉淀 混合后 Ag 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 10 10mol2 L 2 Qc Ksp 所以有AgCl沉淀析出 练习 将4 10 3mol L 1的Pb NO3 2溶液与4 10 3mol L 1的KI溶 液等体积混合能否有沉淀析出 Ksp PbI2 7 1 10 9mol3 L 3 解 Qc pb2 I 2 2 10 3mol L 1 2 10 3mol L 1
5、 2 8 10 9 Ksp PbI2 所以有PbI2沉淀析出 已知离子浓度 判断是否形 成沉淀 例2 在1L含1 0 10 3mol L 1 的SO42 溶液中 注入0 01mol BaCl2溶液 假设溶液体积不变 能否有效除去SO42 已知 Ksp BaSO4 1 1 10 10 mol2 L 2 解 c Ba2 0 01mol L c SO42 0 001mol L 生成BaSO4沉 淀后 Ba2 过量 剩余的即 Ba2 0 01 0 001 0 009mol L SO42 Ksp Ba2 1 1 10 10 9 0 10 3 1 2 10 8 mol L 因为 剩余的即 SO42 1 2
6、 10 8mol L 1 0 10 5mol L 所以 SO42 已沉淀完全 即有效除去了SO42 注意 当剩余离子即平衡离子浓度 10 5mol L时 认为离子 已沉淀完全或离子已有效除去 已知某一离子浓度 求形成 沉淀所需另一离子浓度 例 用5 的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2 已知 Ksp BaSO4 1 1 10 10mol2 L 2 解 5 的Na2SO4溶液中的 SO42 0 352mol L Ba2 1 1 10 10mol2 L 2 0 352mol L 2 9 10 10mol L 1 因为剩余的 Ba2 Ksp CuS CuS的溶解 度远小于ZnS的溶解度 当向Z
7、nS沉淀上滴加CuSO4溶液时 ZnS溶解产生的S2 与 CuSO4溶液中的Cu2 足以满足Qc Ksp CuS 的条件 S2 与 Cu2 结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡 CuS沉淀的生 成 使得S2 的浓度降低 导致S2 与Zn2 的Qc Ksp CuS 所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀 练习 已知Ksp MnS 2 5 10 13 Ksp PbS 3 4 10 28mol2 L 2通 过计算说明MnS沉淀中滴加0 01mol L的Pb NO3 2溶液是否有 PbS沉淀析出 2 ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算 利用沉淀转化原理 在工业废水的处理过程中 常用 FeS s Mn
8、S s 等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2 Hg2 Pb2 等重金属离子 Ksp FeS 6 3 10 18mol2 L 2 Ksp CuS 1 3 10 36mol2 L 2 Ksp HgS 6 4 10 53mol2 L 2 Ksp PbS 3 4 10 28mol2 L 2 练习 写出FeS s 与废水中的Cu2 Hg2 Pb2 的反应离子方程 式 FeS s Cu2 aq CuS s Fe2 FeS s Pb2 aq PbS s Fe2 FeS s Hg2 aq HgS s Fe2 Cu2 MnS s CuS s Mn2 Cu2 H2S CuS 2H Cu2 S2 CuS Cu2 H
9、S CuS H 用MnS H2S Na2S NaHS NH4 2S作沉淀剂都能除去工 业废水中的Cu2 Hg2 Pb2 等重金属离子 水垢中的Mg OH 2是怎样生成的 硬水 是含有较多Ca2 Mg2 HCO3 Cl 和SO42 的水 加热时 Ca2 2HCO3 CaCO3 CO2 H2O Mg2 2HCO3 MgCO3 CO2 H2O MgCO3 H2O Mg OH 2 CO2 为什么在水垢中镁主要以Mg OH 2沉淀形式存在 而不是以 MgCO3沉淀的形式存在 比较它们饱和时 Mg2 的大小 MgCO3沉淀溶解平衡 MgCO3 s Mg2 CO32 CO32 水解平衡 CO32 H2O H
10、CO3 OH 因为Qc Ksp Mg OH 2 所以有Mg OH 2沉淀析出 即加热后 MgCO3沉淀转化为Mg OH 2 因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg OH 2 而不是CaCO3 和MgCO3 洗涤水垢的方法 除出水垢中的CaCO3和Mg OH 2用食醋 CaCO3 2CH3COOH CH3COO 2Ca CO2 H2O Mg OH 2 2CH3COOH CH3COO 2Mg 2H2O 1 在1L溶液中 其中含有0 0001mol的NaCl和0 01mol的K2CrO4 逐滴 加入AgNO3溶液时 设溶液的体积不变 通过计算说明谁先沉淀 Ksp AgCl 1 8 10 1
11、0mol2 L 2 Ksp Ag2CrO4 1 1 10 12 mol3 L 3 2 某工业废水中含有中Cu2 Hg2 Pb2 等重金属离子 常用FeS s 作 为沉淀剂除去废水中的Cu2 Hg2 Pb2 等重金属离子 1 写出反应的离子方程式 2 若假设工业废水中含有中Cu2 Hg2 Pb2 的浓度均为1 0 10 5 mol L 1 试通过计算加入FeS s 有无CuS HgS PbS沉淀析出 若有沉淀析 出 沉淀析出的先后顺序怎样 Ksp FeS 6 3 10 18mol2 L 2 Ksp CuS 1 3 10 36mol2 L 2 Ksp HgS 6 4 10 53mol2 L 2 Ksp PbS 3 4 10 28mol2 L 2 3 写出硬水中的Ca2 Mg2 HCO32 在加热的条件下转化成为CaCO3 和Mg OH 2的化学方程式 4 写出用食醋除出水垢的化学方程式
