2015年电气工程师考试普通化学知识点沉淀溶解平衡

　　沉淀溶解平衡 - 多相离子平衡

　　一、 溶度积常数

　　1 、溶度积——即难溶电解质的沉淀溶解平衡常数,用Ksp表示。因其反应了物质的溶解能力，故称溶度积常数 , 简称溶度积。

　　例如：KspAgCl = [Ag+] [Cl-]

　　KspAg2S = [Ag+] 2[S2-]

　　溶度积常数的定义是：在一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子浓度系数次方的乘积为一常数 ，即Ksp 。

　　学习溶度积常数应注意：

　　(1)Ksp 也是一种平衡常数，其值随 T 而改变。

　　(2)Ksp 既表示难溶强电解质在溶液中溶解趋势的大小，也表示生成该难溶电解质的难易 。

　　(3)书写Ksp表达式时，各离子浓度应取电离方程式中该离子的计量系数为指数。例：Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH- KspMg(OH)2 =[Mg2+][OH-]2

　　(4)指定温度下，任何难溶电解质饱和溶液中，其 Ksp是一个常数。不同难溶电解质 Ksp不同。

　　2、溶度积与溶解度的关系

　　虽然二者都可表示难溶电解质的溶解能力，但它们是两个既有区别又有联系的不同概念。

　　溶度积：指一定温度下难溶强电解质饱和溶液中，离子浓度系数次方的乘积。用Ksp表示，单位是：mol / L

　　溶解度 — 指一定温度下饱和溶液的浓度。即该溶质在此温度下的最大溶解度。用S表示，单位是：g / 100mL水

　　用 Ksp 与 S 时注意：

　　(1)同种类型的难溶电解质才能用 Ksp 比较溶解度大小;不同类型的难溶电解质只能将Ksp 换算成 S 再比较溶解度大小 。因为难溶电解质类型不同，Ksp 与 S 关系式不同。

　　(2)溶解度的数值还与溶液中溶解的离子有关(同离子效应)，但Ksp不管在什么溶液中都是个常数。

　　(3)Ksp只适用于难溶强电解质;但 S 适用于所有的强电解质、弱电解质和难溶电解质。

　　3 、溶度积规则

　　(1) 离子积 —— 指某难溶电解质溶液中，任意状态下组分离子浓度系数次方的乘积，用 Qi 表示。 Qi 不一定等于Ksp。

　　例：KspAg2S = [Ag+]2[S2-]

　　离子积的意义与化学平衡一章中浓度商Qc与平衡常数Kc的关系相似. 例：QAg2S == [Ag+]2[S2-] =# Ksp

　　QAg2CrO4 = [Ag+]2[CrO42-] =# Ksp

　　(2)沉淀-溶解反应方向判断

　　当 Qi = Ksp 时，系统是饱和溶液，系统内达到平衡，无沉淀析出。

　　当 Qi〈 Ksp时， 系统是不饱和溶液，无沉淀析出，若体系中有固体， 则反应向沉淀溶解方向进行，直到饱和为止。

　　当 Qi 〉Ksp时， 系统是过饱和溶液，反应向生成沉淀的方向进行，直到饱和为止。

　　以上根据Qi和Ksp判断沉淀溶解反应方向的规则，即称为 —— 溶度积规则。

　　4、 同离子效应和盐效应

　　(1)同离子效应 ——前面讲过，指在弱电解质溶液中加入具有相同离子的强电解质会使弱电解质解离度降低的现象。

　　实际，在难溶强电解质的沉淀—溶解平衡中，同样存在同离子效应，使得难溶电解质溶解度降低。

　　(2)同离子效应的应用：

　　第一， 加入过量沉淀剂可使被沉淀离子沉淀完全，一般加入的沉淀剂要过量20-50%; 沉淀完全的标志是该离子浓度〈 10-5.mol/dm3;

　　第二， 定量分离沉淀时，可据同离子效应选择洗涤剂，避免沉淀损失 。

　　(3)盐效应 ——指在难溶电解质的饱和溶液中加入不含相同离子的强电解质，而使难溶电解质溶解度增大的现象。

　　例：CaSO4溶于KNO3其 S会比在水中大。

　　学习同离子效应和盐效应注意,实际上：在弱电解质的电离平衡中也存在盐效应，产生同离子效应时， 必然伴随盐效应，但同离子效应的影响大得多，盐效应的影响小得多 。

　　二 、 沉淀的生成

　　沉淀的生成即溶度积规则的应用。只要控制某难溶电解质溶液中离子浓度，使Qi > Ksp,就会有沉淀生成。

　　注意：(1)沉淀剂必须有较大的解离度，以保证足够的浓度;

　　(2)沉淀剂必须过量，通常要过量 20-50% 。

　　三 、 沉淀的溶解

　　沉淀的溶解也是溶度积规则的应用。 只要减少该难溶盐饱和溶液中某离子的浓度，使 Qi < Ksp，沉淀就会溶解，其实质还是平衡的移动。使沉淀溶解有以下方法：

　　1、生成弱电解质;

　　2、发生氧化还原反应;

　　3、生成配合物。

　　四 、酸度对沉淀和溶解的影响

　　在化学研究中对于某些难溶物质，其溶解度与酸度密切相关，可以通过控制溶液的酸度或pH值而使其沉淀或溶解。例如：

　　[H+] = (K[H2S] / [S2-])1/ 2

　　实践证明：不仅溶解不同硫化物需要的酸度不同，沉淀不同硫化物需要的酸的度也不同;因此可通过控制酸度使不同金属离子分别沉淀而达到分离的目的，这种方法就叫做分步沉淀法。

　　五、分步沉淀

　　分步沉淀——即在有两种或两种以上离子的混合溶液中通过控制酸度或沉淀剂浓度而使离子分别沉淀的方法。

　　例如：在含有等浓度的Cl- 和 I- 的混合溶液中，逐滴加入含Ag+的溶液，则溶解度小的AgI先沉淀，而溶解度大的AgCl后沉淀,通过控制Ag+浓度，可以使之分开。

　　六、 沉淀的转化

　　沉淀的转化——在含有沉淀的溶液中，加入适当试剂，与某一离子结合成为更难溶的物质的现象。

　　例如： 2AgCl + S2- = AgS + 2 Cl-

　　CaCO3 +2 F- = CaF2 + CO32-

　　加入弱酸、弱碱应注意酸度的变化

　　例：某溶液中含有0.10 mol/L的FeCL2和CuCL2,通H2S于该溶液中是否会生成FeS沉淀?(通H2S最大[H2S]=0.1mol/L)

　　解：查表KspFeS > KspCuS

　　CuS先沉淀 Cu2+ + H2S = CuS + 2H+

　　0.1 0.1 0.2

　　Cu2+沉淀完全时[H+] = 0.2mol/L

　　[S2-] = K[H2S]/[H+]2 = 1.7 ×10 -22 mol/L

　　[Fe2+][S2-] = 0.1×1.7×10 -22 < KspFeS