沉淀溶解平衡专题讲座
一．固体物质的溶解度
1.溶解度：在一定温度下，某固体物质在100g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 ）×100g
2.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 溶解度 易溶 >10g 可溶 1-10g 微溶 0.01-1g 难溶 <0.01g 3.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如氢氧化钙。 4.饱和溶液中涉及的公式关系
S/100=m(溶质)/m(溶剂) S/(S+100)=m(溶质)/m(溶液) ω=S/(S+100)=m(溶质)/m(溶液) 二?沉淀溶解平衡
1.溶解平衡的建立：将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表面进入水中，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。 2.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AgCl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： AgCl(s)
Ag(aq)＋Cl(aq)
＋
－
3.溶解平衡的特征 1）动： 2）等： 3）定： 4）变：
三．沉淀溶解平衡常数——溶度积
1）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。
n+m- 2）表达式：以MmAn(s) mM(aq)+nA(aq)为例：
n+mm-n
Ksp=[c(M)]·[c(A)]
3）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，Ksp数值越大，电解质在水中的
溶解能力越强。
4）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
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
②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。 ③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。
④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
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AgCl而言,其Qc=c(Ag)·c(Cl),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 2+ 1.生成：在难溶电解质溶液中,当Qc>Ksp时,就会有沉淀生成,如沉淀溶液中的Cu,可以加入的沉淀剂是Na2S? 2.溶解：用化学方法溶解沉淀的原则是:使沉淀溶解平衡向着溶解的方向移动? 常用的方法有酸碱溶解法?配位溶解法?氧化还原溶解法和沉淀转化溶解法?当Qc 1 原理是借助某些可溶性弱电解质(水?弱酸或弱碱),使难溶物的离子浓度降低而溶解?本法适用于溶解硫化物?弱酸或弱碱盐等难溶物质?具体办法是:难溶酸用强碱溶;难溶碱用强酸或较强酸溶;难溶弱酸盐用强酸或较强酸溶解? 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? 2-如：使CaCO3沉淀溶解,可以加入盐酸降低 CO3 的浓度,使平衡向溶解的方向移动? Ⅱ.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HNO3就是一个例子: 3Ag2S+8HNO3 ==6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O Ⅲ.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（NH3）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BaSO4中加入饱和Na2CO3溶液使BaSO4转化为BaCO3,再将BaCO3溶于盐酸? 3.转化：沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动,通常一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀,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CuSO4溶液,可以使其转化为更 2+2+ 难溶的CuS沉淀,这说明溶解度ZnS>CuS?转化的方程式可以表示为ZnS(s)+Cu(aq)==CuS(s)+Zn(aq)? 七．沉淀溶解平衡图像和有关Ksp的计算 ⑴溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液，曲线上方/下方的任一点均表示过饱和，此时有沉淀析出，曲线下方/上方的任一点，均表示不饱和。 ⑵从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出KSP的值。 ⑶比较溶液的Qc与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。 ⑷涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合液的体积。 （5）有关Ksp的图像分析总思路 明确图像中纵、横坐标的含义→根据纵横坐标的变化，理解图像中线上的点、线外的点的含义→抓住Ksp的特点，结合选项分析判断 （6）有关Ksp的计算 ①已知离子浓度，计算Qc，判断能否生成沉淀； n+m-n+mm-n ②对于达到沉淀溶液平衡的溶液，已知Ksp、c(M)、c(A)中的两个量的基础上，利用Ksp=[c(M)]·[c(A)]来计算第三个量的值。 在利用Ksp进行计算时，溶液中必须已存在这一沉淀溶解平衡。 （7）实例分析 例1（2017新课标Ⅰ—27节选）若某溶液含Mg和Fe且c(Mg)=0.02mol·L，向该溶液中加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使该溶液中的Fe恰好沉淀完全即溶液中c(Fe)=1.0×10mol·L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ （列式计算）。 已知：FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3?102+ 3+ 3+ 3+ －5 －1 2+ 2+ 2+ －1 ?22、1.0?10?24。 3+ 解析：加入双氧水将Fe氧化为Fe，由题意可知该溶液中存在FePO4的沉淀溶解平衡，已知c(Fe)和Ksp(FePO4)，可求得 c(PO4)=Ksp(FePO4)/c(Fe)=1.3×10 2+ －1 3-3+ －22 /1.0×10=1.3×10 －1 －5－17 mol·L。 2+3 3-2 3 －1 此时溶液中的c(Mg)=0.02mol·L/2=0.01mol·L，可求得Qc[Mg3(PO4)2] = c(Mg)×c(PO4)= 0.01×(1.3×10 －172 )=1.69×10 －40 2 所以此时无Mg3(PO4)2沉淀生成。 例2（2016新课标Ⅰ—27节选）在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl?，利用Ag+与CrO42?生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl?恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10?5 mol·L?1)时，溶液中c(Ag+)为_______ mol·L?1，此时溶液中c(CrO42?)等于__________ mol·L?1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10?12和2.0×10?10 )。 解析：已知c(Cl?)=1.0×10?5 mol·L?1 Ksp(AgCl)=2.0×10?12 所以c(Ag)=Ksp(AgCl)/c(Cl)=2.0×10/1.0×10=2.0×10 +?5 ?12 已知c(Ag)=2.0×10Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10 所以c(CrO42?)=Ksp(Ag2CrO4)/c(Ag+)2=2.0×10?12/(2.0×10?5)2=5.0×10?5 --例3（2015新课标Ⅰ—28节选）含有I、Cl等离子的溶液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液 中 c(I?)为：_____________，已知c(Cl?)+ ? ?10 ?5 ?5 Ksp（AgCl）=1.8×10，Ksp（AgI）=8.5×10。 -10-17 解析：由Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)的大小可知，当AgCl开始沉淀时，AgI已经沉淀，即此时的溶液中及存在AgCl 的沉淀溶解平衡又存在AgI的沉淀溶解平衡。两者对应的c(Ag+)相等，所以---17-10-7 c(I)/c(Cl?)=c(I)c(Ag+)/c(Cl?)c(Ag+)=Ksp(AgI)/Ksp(AgCl)=8.5×10/1.8×10=4.7×10 《针对练习》 一、选择题： 1．下列叙述正确的是( ) A．一般认为沉淀离子浓度小于10 mol/L时，则认为已经沉淀完全 B．反应AgCl＋NaBr===AgBr＋NaCl能在水溶液中进行，因为AgBr比AgCl更难溶于水 C．Al(OH)3(s) Al(aq)＋3OH(aq)表示沉淀溶解平衡，Al(OH)3 3＋ － 3＋ － －4 Al＋3OH表示水解平衡 D．只有反应速率很高的化学反应才能应用于工业生产 2．下列说法不正确的是( ) A．Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关 B．由于Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀 C．其他条件不变，离子浓度改变时，Ksp不变 D．两种难溶电解质作比较时，Ksp小的，溶解度一定小 3．向ZnSO4溶液中加入Na2S溶液时，得到白色沉淀，然后向白色沉淀中滴加CuSO4溶液，发现沉淀变为黑色，则下列说法不正确的是( ) A．白色沉淀为ZnS，黑色沉淀为CuS B．上述现象说明ZnS的Ksp小于CuS的Ksp C．利用该原理可实现一种沉淀转化为更难溶的沉淀 D．该过程破坏了ZnS的溶解平衡 4．下列说法中正确的是( ) A．饱和石灰水中加入一定量生石灰，温度明显升高，所得溶液的pH增大 B．AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)液中离子的总浓度会减小 Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，往其中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，溶 C．AgCl悬浊液中加入KI溶液，白色沉淀变成黄色，证明此条件下Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI) 3 D．硬水中含有较多的Ca、Mg、HCO、SO4-，加热煮沸可以完全除去其中Ca、Mg 5．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( ) A．Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度 B．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的Ksp增大 C．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钾固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀 D．在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，溶解平衡不移动 6．已知：在一定温度下，微溶电解质Ca(OH)2在饱和溶液中建立沉淀—溶解平衡：Ca(OH)2(s) 2＋－2 浓度积常数Ksp＝[Ca][OH].下列有关说法不正确的是( ) A．饱和石灰水中加入生石灰，若保持温度不变，则溶液中Ca的物质的量不变 B．升高饱和石灰水的温度时，Ca(OH)2溶度积常数Ksp减小 C．饱和石灰水中加入生石灰，若保持温度不变，则pH不变 D．向饱和石灰水中加入浓CaCl2溶液会有Ca(OH)2沉淀析出 7．已知如下物质的溶度积常数FeS：Ksp＝6.3×10ZnS：Ksp＝1.6×10 －24 －18 －36 2＋ 2＋ － 2＋2＋22＋2＋ Ca＋2OH， ；CuS：Ksp＝1.3×10； .下列说法正确的是( ) 2＋ －35 A．同温度下，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度 B．将足量CuSO4溶解在0.1 mol·L－1的H2S溶液中，Cu能达到的最大浓度为1.3×10C．因为H2SO4是强酸，所以Cu＋H2S==CuS↓＋2H不能发生 D．除去工业废水中的Cu，可以选用FeS做沉淀剂 8.将足量BaCO3分别加入：① 30mL 水 ②10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液 ③50mL 0.01mol/L 氯化钡溶液 ④100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。 请确定各溶液中Ba的浓度由大到小顺序为： 9.工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是：①将粗氧化铜（含少量Fe）溶解于稀盐酸中，加热、过滤、调节滤液的pH为3；②对①所得滤液按下列步骤进行操作： 2+ 2＋ 2＋ ＋ mol·L－1 已知Cu、Fe在pH为4—5时不水解，而Fe却几乎完全水解而沉淀。请回答下列问题： （1）X是什么物质？其反应的离子方程式是_________________________________。 （2）Y物质应具备的条件是___________________，生产中Y可选：______________。 （3）溶液乙在蒸发结晶时应注意：_______________________________________。 10．已知在25℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，且Ksp(AgX)＝1.8×10 －17 ＝8.7×10. －10 －12 2+ 2+ 3+ ，Ksp(AgY)＝1.0×10，Ksp(AgZ) (1)根据以上信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶质的物质的量/1 L溶液表示)S(AgX)、 S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为_____________________． (2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则c(Y)____(填“增大”“减小”或“不变”)． (3)在25℃时，若取0.188 g的AgY(相对分子质量188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中－ Y的物质的量浓度为__________________． － 4
