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专题特训九 难溶电解质的溶解平衡
一、沉淀溶解平衡的概念
1、电解质在水中的溶解度：20℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系
2、沉淀溶解平衡的概念 (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)
在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，难溶电解质溶解成离子的速率和离子重新结合成沉淀的速率相等，溶液中各离子的浓度保持不变的状态，叫做难溶物质的溶解平衡
AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
3、溶解平衡的特征
①逆——可逆过程 ②等——溶解速率和沉淀速率相等，但不等于零
③动——动态平衡 ④定——平衡状态时，固体质量、溶液中的离子浓度保持不变
⑤变——当改变外界条件时，溶解平衡发生移动，达到新的平衡状态
二、沉淀溶解平衡常数——溶度积
1、溶度积定义：在一定条件下，难溶电解质MmAn溶于水达到沉淀溶解平衡时，离子的浓度幂的乘积为一常数，此平衡常数称为
溶度积常数或溶度积，符号为KSP
2、表达式：对于沉淀溶解平衡：MmAn(s)mMn+(aq)+nAm—(aq) Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度
【练习】写出AgCl(S)Ag+(aq)＋Cl—(aq)的溶度积KSP===
3、意义：溶度积(KSP)反映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；KSP越小，溶解能力越小(越难溶)
如：相同条件下：KSP(AgCl)＞KSP(AgBr)＞KSP(AgI)，则S(AgCl)＞S(AgBr)＞S(AgI)，但不能比较AgCl和Ag2CrO4的溶解度大小
【注意】对于阴、阳离子个数比不同的电解质，要确定其溶解能力的大小，不能直接比较KSP的数值大小，要转化为溶解度来比较
4、影响KSP的因素：KSP与其他化学平衡常数一样，只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关
5、溶度积规则：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沉
淀能否生成或溶解。
对于沉淀溶解平衡：MmAn(s)mMn+(aq)+nAm—(aq) Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度是任意浓度
Qc>KSP，溶液过饱和，有沉淀析出?
Qc=KSP，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态
Qc三、影响沉淀溶解平衡的因素
1、内因：难溶物质本身的性质
2、外因
(1)浓度：加水冲稀，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(溶解的溶解质增多)，但KSP不变，溶解度S不变
(2)温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(加热促进溶解)，同时KSP增大，溶解度
S增大
(3)同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中加入相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动，但KSP不变，溶解度S减小
如：AgCl中加入KCl（S），则c(Ag+)减小、c(Cl—)增大，此时c(Ag+)≠c(Cl—)
(4)其它因素：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动，但KSP
不变，溶解度S增大。如：CaCO3中加入稀盐酸，盐酸电离出来的H+与结合CO32—，CO32—浓度减小，使平衡向右移动
3、外界条件对AgCl溶解平衡的影响 AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH>0
体系变化 条件　　　 平衡移动方向 平衡后c(Ag＋) 平衡后c(Cl－) Ksp
升高温度 向右 增大 增大 增大
加水稀释 向右 不变 不变 不变
加入少量AgNO3 向左 增大 减小 不变
通入HCl 向左 减小 增大 不变
通入H2S 向右 减小 增大 不变
四、溶度积(KSP)的应用——溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系
一定温度下，难溶电解质溶于水达到沉淀溶解平衡时，所形成的难电解质溶液一定是饱和溶液，此时饱和溶液的溶解度(S)为一定值、质量分数(w%)为一定值、物质的量浓度(c)为定值、溶液的密度(ρ)为一定值。因此，溶度积KSP、溶解度S和饱和溶液的物质的量浓度c都可以用来衡量沉淀的溶解能力或程度，它们彼此关联，可以相互换算
1、单一难溶电解质的溶解度的计算 (以mol/L为单位)
(1)以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl—(aq)为例，设AgCl的饱和溶液的浓度为x mol/L，KSP[AgCl]==1.8×10—10
(
AgCl(
s
)
Ag
+
(aq)+Cl
—
(aq)
1 1 1
x
mol
/
L
x
mol
/
L
x
mol
/
L
则：
K
SP
==
c
(Ag
+
)·
c
(Cl
—
)
==
x
2
)
(2)以Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2—(aq)为例，设Ag2S的饱和溶液的浓度为y mol/L，KSP[Ag2S]==6.3×10—50
(
Ag
2
S(
s
)
2Ag
+
(aq)+S
2
—
(aq)
1
2 1
y
mol
/
L
2
y
mol
/
L
y
mol
/
L
则：
K
SP
==
c
(Ag
+
)
2
·
c
(S
2
—
)
==(2
y
)
2
·
y
==4
y
3
)
(3)以Fe(OH)3(S)Fe3+(aq)+3OH—(aq)为例，设Fe(OH)3的饱和溶液的浓度为z mol/L，KSP[Fe(OH)3]==4.0×10—38
(
Fe(OH)
3
(S)
Fe
3+
(aq)+3OH
—
(aq)
1
1 3
z
mol
/
L
z
mol
/
L
3
z
mol
/
L
则：
K
SP
==
c
(Fe
3+
)·
c
(OH
—
)
3
==
z
·
(3
z
)
3
==27
z
4
)
【结论】①AgCl、AgBr、AgI都为1:1型，，因此可以直接由溶度积比较其溶解度的大小
②类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶解度大小，因为它们溶度积与溶解度的关系式是不同的
2、由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)饱和溶液的溶解度S (g)
以AgCl(S)Ag+(aq)+Cl—(aq)为例，饱和溶液的物质的浓度c==1.34×10—5mol/L
即：1L溶液中含有1.34×10—5 mol的AgCl溶质，也就是(1.34×10—5×143.5)g==1.92×10—3g
即：1L溶液中溶解的AgCl为1.92×10—3g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ==1g/cm3
即：1000g溶液中溶解了1.92x10—3g的AgCl，100g水中溶解了1.92x10—4g的AgCl
即：AgCl的溶解度S(AgCl)==1.92x10—4g
3、饱和溶液的溶解度S(g)由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)KSP
20℃时，S(AgCl)==1.5×10—4g，即：100g水中溶解了AgCl的质量为1.5×10—4g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，
ρ==1g/cm3，也即是：0.1L水中溶解了AgCl的质量为1.5×10—4g，也即是：0.1L溶液中溶解了AgCl的质量为1.5×10—4g，此时
c(AgCl)==1.04×10—5mol/L，KSP=c(Ag+)·c(Cl—)=1.04×10—5·1.04x10—5=1.86×10—10
【练习1】某温度下，Ca(OH)2的溶解度为0.74g，其饱和溶液密度设为1g/mL，则OH-的物质的量浓度为 ，溶度积Ksp[Ca(OH)2]
为
【练习2】将足量的AgCl分别放入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液? ②30 mL 0.02 mol·L-1 CaCl2溶液? ③40 mL 0.03 mol·L-1 HCl溶液?
④10 mL蒸馏水? ⑤50 mL 0.05 mol·L-1AgNO3溶液?
A．①②③④⑤ B．④①③②⑤? C．⑤④②①③ D．④③⑤②①??
五、沉淀溶解平衡原理的应用
1、沉淀的生成
(1)调节pH法：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入Cu(OH) 2、CuO、CuCO3、Cu2(OH)2CO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH) 3 沉淀除去。离子方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
【水解法除杂实例】Cu2+ (Fe3+)：CuO、Cu(OH) 2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3
Mg2+ (Fe3+)：MgO、Mg(OH) 2、MgCO3
【对离子浓度的要求】化学上通常认为当溶液中的离子浓度小于1×10—5mol/L时，沉淀就达完全
(2)沉淀剂法：如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋
2、沉淀的溶解：根据溶度积规则，当Qc足Qc还原溶解法和沉淀转化溶解法
(1)酸溶解法：如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
(2)盐溶液溶解法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为：Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O
(3)配位溶解法：如AgCl溶于氨水，离子方程式为：AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O
(4)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溶于稀HNO3
3、沉淀的转化
(1)定义：沉淀的转化就是由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程
(2)实质：沉淀转化的实质是离子反应和沉淀溶解平衡移动，即将溶解能力相对较强的物质转化成溶解能力相对较弱的物质。一般来说，溶解度小的转化为溶解更小的沉淀容易实现，两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。对于组成类似(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质，KSP大的易转化为KSP小的
如：AgNO3溶液AgCl白色沉淀AgI黄色沉淀Ag2S黑色沉淀
反应的化学方程式为
如：MgCl2溶液Mg(OH)2Fe(OH)3，则Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]
如：BaSO4(S)中加入饱和Na2CO3溶液使转化为BaCO3，再将BaCO3溶于盐酸
(3)沉淀转化的应用?
①锅炉除水垢：水垢（CaSO4）CaCO3
反应的化学方程式：CaSO4+Na2CO3==Na2SO4+CaCO3，CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
②防龋齿：使用含氟牙膏后，Ca2+及PO43-生成更难溶的Ca5(PO4) 3F从而使牙齿变得坚固?
Ca5(PO4) 3OH+F—Ca5(PO4) 3F+OH—
③工业上的应用：在工业废水处理的过程中，用FeS等难溶物作沉淀剂除去废水中的重金属离子，其原理是重金属的离子的硫化物沉淀(如CuS)的溶解度小于FeS的溶解度
④对一些自然现象的解释：在自然界中也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物现象。例如：各种原生铜的硫化物经氧化、淋洗作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)
4、判断沉淀反应中沉淀生成的先后顺序
一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，溶解度小的最先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差越大，就能分步沉淀，从而就能达到分离离子的目的

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