高中化学备课参考 难溶电解质的溶解平衡

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第四节 难溶电解质的溶解平衡

一、强电解质的溶解平衡

1、定义:一定条件下,强电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变的状态。(也叫沉淀溶解平衡)

2、特征:等、动、定、变。

3、表达式:如 NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)

二、影响溶解平衡的因素:

(1)内因:电解质本身的性质

1、绝对不溶的电解质是没有的。

2、同是难溶电解质,溶解度差别也很大。

3、易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。

(2)外因:遵循平衡移动原理

①浓度:加水,平衡向溶解方向移动。

①温度:升温,多数平衡向溶解方向移动。

②加入相同离子,平衡向沉淀方向移动

三.沉淀溶解平衡的应用

1.沉淀的生成

加入相同离子,平衡向沉淀方向移动.根据物质的溶解性,加入一种离子生成沉淀即可。

2.沉淀的溶解

溶解沉淀的方法:

① 加入足量的水

②使沉淀转化为气体

③使沉淀转化为弱电解质

3、沉淀的转化

加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子。使平衡向溶解的方向移动。

(1).沉淀转化的方法

对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。

(2).沉淀转化的实质

沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀溶解度差别越大,沉淀转化越容易。

(3).沉淀转化的应用

沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。

锅炉除水垢

水垢〔CaSO4(s)32CONaCaCO3(s)盐酸Ca2+(aq)〕

其反应如下:

CaSO4+Na2CO3====CaCO3↓+Na2SO4

CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑

从CaSO4到CaCO3的沉淀转化中,并存着两个沉淀溶解平衡: CaSO4(s)

24SO+Ca2+

在加入Na2CO3溶液之前,CaSO4的溶解与沉淀处于平衡状态,加入Na2CO3溶液之后,23CO与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,该平衡向下进行;同时溶液中Ca2+的减少又使CaSO4的溶解平衡向右移动,CaSO4逐渐溶解。只要加入的Na2CO3足量,上述过程就可连续进行,直至绝大部分CaSO4转化为CaCO3。

对一些自然现象的解释

在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例如,各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成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铅蓝(CuS)。

其反应如下:

CuSO4+ZnS====CuS↓+ZnSO4

CuSO4+PbS====CuS↓+PbSO4

四.溶度积KSP的计算

对于AnBm(s)nAm++mBn-,当达到溶解平衡时,溶液中存在Ksp=[Am+]n[Bn-]m,此时固体溶解达到平衡,若令[Am+]n[Bn-]m=Q

即(1)当Q>Ksp时,有固体析出

(2)当Q=Ksp时,此时为饱和溶液

(3)当Q

无论难溶性物质还是易溶物质,上述规律均适用。

例:将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?〔已知Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12〕

解析:混合后c(Ag+)=c(24CrO)=2×10-3 mol·L-1

则Qc=[c(Ag+)]2·c(24CrO)=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>9.0×10-12

即Qc>Ksp,所以有Ag2CrO4沉淀析出。

答案:有Ag2CrO4沉淀析出。

【例题】

例1、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Ba2+的浓度由大到小的顺序为: ___ __

解析:BaCO3加入水中存在溶解平衡,②中电离出来的碳酸根抑制BaCO3溶解,故②中Ba2+的浓度小于①,虽然③中Ba2+也抑制BaCO3溶解但是加入了0.01mol/L 氯化钡溶液,故Ba2+的浓度大于②, ④中盐酸与BaCO3反应促进了BaCO3溶解,Ba2+的浓度是盐酸的一半,故

Ba2+的浓度小于③,因此各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为:③④①②

例2 在有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中,存在着如下平衡:

Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)

向该饱和溶液中分别加入固体NH4Cl时,固体Mg(OH)2的质量有什么变化?

解析:可运用平衡移动原理加以解释。

答案:加入NH4Cl固体使Mg(OH)2固体的质量减小。理由是NH4Cl在溶液中电离出NH4+,NH4+与OH-发生反应:4NH+OH-NH3·H2O,减小了c(OH-),使Mg(OH)2溶解平衡向着生成Mg2+和OH-的方向移动,使Mg(OH)2固体量减少。

例3 为了除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是( )

A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO

解析:要除FeCl3实际上是除去Fe3+,除Fe3+的方法是加入某物质使之成为沉淀过滤即可。同时该题巧妙运用了Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度,从而可以使Fe(OH)3沉淀,而不致使Mg2+转化为沉淀而析出。

答案:D

例4 将等体积的4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3mol·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?〔已知Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12〕

解析:混合后c(Ag+)=c(24CrO)=2×10-3mol·L-1

则Qc=[c(Ag+)]2·c(24CrO)=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>9.9×10-12

即Qc>Ksp,所以有Ag2CrO4沉淀析出。

答案:有Ag2CrO4沉淀析出。