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一、难溶电解质的溶解平衡
1、沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下,当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时,溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。
2、溶解平衡的建立
固体溶质溶液中的溶质
(1)v溶解 > v沉淀,固体溶解
(2)v溶解 = v沉淀,溶解平衡
(3)v溶解 < v沉淀,析出晶体
3、溶解平衡的特点
4、电解质在水中的溶解度与溶解性的关系(20℃)
溶解度/g | <0.01 | 0.01~1 | 1~10 | >10 |
溶解性 | 难溶 | 微溶 | 可溶 | 易溶 |
5、练习
1、判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。
(1)Ca(OH)2能制成澄清石灰水,所以可配制2.0 mol·L-1的Ca(OH)2溶液( )
(2)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2,可将FeCl3溶液加入Mg(OH)2中,振荡,可观察到沉淀由白 色变为红褐色 ( )
(3)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)( )
(4)CaCO3难溶于稀硫酸,也难溶于醋酸 ( )
(5)饱和石灰水中加入少量CaO,恢复至室温后溶液的pH不变 ( )
(6)在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大 ( )
(7)AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同 ( )
2、下列说法正确的是 ( )
①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等
②难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动
③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液,则SO42-沉淀完全,溶液中含有Ba2+、Na+和Cl-,不含SO42-
④Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小
⑤为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀
⑥洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好
A、①②③ B、①②③④⑤⑥
C、⑤ D、①⑤⑥
答案:
1、1-5 ✕√ √✕√ 6-7 ✕✕
2、C
二、溶度积
1、溶度积的概念
(1)溶度积常数:一定温度下难溶电解质的饱和溶液中,各组分离子浓度幂的乘积为一常数,用Ksp表示。对于沉淀溶解平衡:AmBn(s)⇌mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp=[c(An+)]m·[c(Bm-)]n 。
注:与其他平衡常数一样,Ksp的大小只受温度的影响。
(2)通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积(Qc)的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下能否生成或溶解。
当Qc<Ksp时,溶液不饱和,无沉淀析出,可加入该难溶电解质直至饱和;
当Qc=Ksp时,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
当Qc>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
2、Ksp的影响因素
(1)内因
难溶电解质本身的性质。
(2)外因
1)浓度:加水稀释,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,但Ksp不变。
2)温度:多数难溶电解质溶于水是吸热的,所以升高温度,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,同时Ksp变大 。
3)同离子效应:向沉淀溶解平衡体系中,加入含原体系中某离子的物质,平衡向沉淀生成的方向移动,但Ksp不变。
3、练习
1、判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。
(1)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度 ( )
(2)在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀 ( )
(3)常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小 ( )
(4)溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大 ( )
(5)常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变( )
(6)Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq),该固体可溶于NH4Cl溶液 ( )
(7)向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀,则Ksp(AgCl)< Ksp(AgI) ( )
2、下列有关Ksp的叙述中正确的是 ( )
①Ksp大的电解质,其溶解度一定大
②Ksp只与电解质本身的性质有关,而与外界条件无关
③Ksp表示难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时,溶液中各组分离子浓度计量数次幂之积
④Ksp的大小与难溶电解质的性质和温度有关
A、①③ B、②④ C、③④ D、①②
答案:
1、1-5 ✕√✕✕√ 6-7 √✕ 2、 C
三、溶解平衡的应用
1、沉淀的溶解与生成
利用Qc与Ksp的大小来判断沉淀的溶解与生成。
(1)当Qc>Ksp时,就会生成沉淀。据此,可加入沉淀剂使某些离子以沉淀的形式析出,这是分离、除杂常用的方法。
例:以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。
注意
①、利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生;其次使生成沉淀的反应进行得越完全越好。如要除去溶液中的Mg2+,可使用NaOH等使之转化为溶解度较小的Mg(OH)2。
②、不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀就达完全。为使除去的离子在溶液中残留的浓度尽可能小,需要加入过量的沉淀剂。
(2)当Qc=Ksp时,体系处于平衡状态,沉淀质量既不增加也不减少。
(3)当Qc<Ksp时,就会使沉淀溶解。常用的方法有:
①、酸碱溶解法
加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应,降低该离子浓度,使平衡向溶解方向移动。如难溶于水的BaCO3可溶于稀盐酸中。
②、发生氧化还原反应使沉淀溶解
有些金属硫化物如CuS、HgS等,不溶于非氧化性强酸,只能溶于氧化性酸(如浓硝酸、王水等),其原理是S2-被氧化,其浓度减小,使沉淀溶解平衡向正反应方向移动,从而使沉淀溶解。此法适用于那些具有明显氧化性或还原性的难溶物。
③、生成配合物使沉淀溶解
向沉淀溶解平衡体系中加入适当的配位剂,使溶液中某种离子生成稳定的配合物,以减小该离子浓度,从而使沉淀溶解。如向AgCl中加入氨水,因生成[Ag(NH3)2]+而使AgCl溶解。
2、沉淀的转化
1)、沉淀转化的实质
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。通常,一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀,两种难溶物的溶解能力差别越大,这种转化的趋势就越大。
2)、实例探究
①往ZnS的溶解平衡体系中加入CuSO4溶液可将ZnS转化为更难溶的CuS沉淀。
ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)
②依据沉淀转化的原理,可用FeS等难溶物作为沉淀剂除去废水中的有毒重金属离子。
FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)
③硬水中的Mg(HCO3)2在煮沸时分解为MgCO3,继续煮沸,MgCO3转化为更难溶的Mg(OH)2。
④AgNO3溶液→AgCl(白色沉淀)→AgBr(浅黄色沉淀)→AgI(黄色沉淀)→Ag2S(黑色沉淀)。
3、练习
1、已知:Ag++SCN- ⇌AgSCN↓(白色),某同学探究AgSCN的溶解平衡及转化,进行以下实验:
下列说法中不正确的是 ( )
A、①中现象能说明Ag+与SCN-生成AgSCN沉淀的反应有限度
B、②中现象产生的原因是发生了反应Fe(SCN)3+3Ag+ = 3AgSCN↓+ Fe3+
C、③中产生黄色沉淀的现象能证明AgI的溶解度比AgSCN的溶解度小
D、④中黄色沉淀溶解的原因可能是AgI与KI溶液中的I-进一步发生了反应
2、以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+等金属离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀。根据上述实验事实,下列说法中,不正确的是 ( )
A、溶解度:MnS<PbS
B、MnS在水溶液中存在沉淀溶解平衡:MnS(s)⇌Mn2+(aq)+S2-(aq)
C、Cu2+转化为沉淀的原理为 MnS(s)+Cu2+(aq)= CuS(s)+Mn2+(aq)
D、沉淀转化能用于除去溶液中的某些杂质离子
3、为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是 ( )
A、①浊液中存在平衡:AgSCN(s)⇌ Ag+(aq)+SCN-(aq)
B、②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-
C、③中颜色变化说明有AgI生成
D、该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
答案:
1、C 2、A 3、D
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