第3节 沉淀溶解平衡
学习目标
1.能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质
2.知道溶度积并利用溶度积进行简单的计算
3.熟悉溶度积与溶解度的相互换算。
知识梳理
1.象碳酸钙、氢氧化镁这样的,尽管在水中难以溶解,但它们在水中会建立一种___________________________,即沉淀溶解平衡。
2.沉淀溶解平衡的研究对象是__________特点是_______________________。
一定温度下,难溶在水中达到平衡时,也存在着一个平衡常数,叫做____________或____________,用符号_________表示,溶度积只与____________和_____________有关,与________无关,反映了物质在水中的__________。对于难溶物电解质AmBn在水溶液中的沉淀溶解平衡,可以表示为:
AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)
sp=_______________________
影响沉淀平衡的因素有______________________________________。
3.由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为________________,若难溶解电解质类型相同,则sp___________的沉淀易于转化为sp_________的沉淀;根据溶度积常数sp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC= [An+] ¬¬¬m[Bm-]n
若QC<sp_______________________________________________________,
若QC=sp_______________________________________________________,
若QC>sp_______________________________________________________。
4.碳酸钡和硫酸钡的溶度积相差不大,为什么不用碳酸钡而硫酸钡做钡餐?
5.解释水垢的成分形成原因。
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1.方法导引
(1)用类比的方法,从化学平衡出发,引出沉淀平衡也属于化学平衡,因此具有化学平衡的共同特点,从而很容易理解溶度积及影响沉淀平衡的条。在此必须强调研究的对象是难溶的电解质,达到平衡时所得溶液为饱和溶液,推出sp和溶解度S的关系。溶度积sp和溶解度S的数值都可用表示不同物质的溶解能力。但用溶度积直接比较时,必须是相同类型的难溶化合物。sp与S换算时,S的单位必须用物质的量浓度(mol•1-1或mol•dm-3)。
(2)根据溶度积常数sp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,称为溶度积规则。对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC= [An+] ¬¬¬m[Bm-]n
若QC<sp溶液为未饱和溶液,体系中无沉淀生成
若QC=sp为饱和溶液,体系处于平衡状态
若QC>sp为过饱和溶液,体系中有沉淀生成
(3)由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。若难溶解电解质类型相同,则sp较大的沉淀易于转化为sp较小的沉淀;用此原理 可以解释自然界的某些现象及在工业上进行废水处理、物质制备等。
(4)在一定条下,使一种离子先沉淀,而其它离子在另一条下沉淀的现象叫作分步沉淀或称选择性沉淀。
对于同类的沉淀物(如A型)说,sp小的先沉淀,但对不同类型的沉淀物就不能根据sp值判断沉淀先后次序。
当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子目的。
2.例题解析
例1. 25℃时,AgCl的溶解度是0.00192g •L-1,求它的溶度积.
解析. AgCl的相对分子质量为143.3, AgCl饱和溶液物质的量浓度为:
0.00192 g •L-1 /143.3 g/ mol-1 =1.34×10-5mol•L-1
根据AgCl在溶液中的离解:
AgCl Ag+ + Cl--
溶液中应有 [Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5 mol•L-1
所以AgCl的sp= [Ag+][Cl-]=(1.34×10-5 ) 2=1.80×10-10 mol2.L-2
例2.18℃时,g(OH)2的sp=1.8×10-11 mol3.L-3求饱和溶液中g2+的浓度。
解: 设g(OH)2中g2+的浓度为x mol•L-1,根据g(OH)2在溶液中的离解:
g(OH)2 g2+ + 2OH--
溶液中应有[g2+]=χmol.L-1 [OH-]=2χmol.L-1
sp=[g2+][OH-]2=χ.(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3
χ=1.65×10-4(mol.L-1)
答:饱和溶液中g2+的浓度为1.65×10-4mol.L-1
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