高二化学沉淀溶解平衡计算

1、1、沉淀溶解平衡定义：一定温度下，当、沉淀溶解平衡定义：一定温度下，当沉淀溶解的速率沉淀溶解的速率和和 沉淀生成的速率沉淀生成的速率相等相等时，形成电解质的时，形成电解质的饱和饱和溶液，达到溶液，达到平平 衡衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡 。 2、溶度积常数（、溶度积常数（ksp） 在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时， 离子浓度保持不变。离子浓度保持不变。其离子浓度的化学计量数次方的乘积为其离子浓度的化学计量数次方的乘积为 一个常数一个常数，称之为溶度积常数，简称溶度积，用，称之为溶度积常数，简

2、称溶度积，用ksp表示。表示。 影响影响ksp的因素的因素: ksp值的大小只与值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无有关，与浓度无 关。关。 ksp的意义的意义: ksp反映了难溶电解质在水中的反映了难溶电解质在水中的溶解能力溶解能力。 同类型同类型的难溶电解质，在同温度下，的难溶电解质，在同温度下，ksp越大，溶解度越大；越大，溶解度越大； 不同类型不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。 3、沉淀的溶解与生成、沉淀的溶解与生成 利用利用q与与k判断沉淀的生成与溶解判断沉淀的生成与溶解 q = ksp时难溶

3、电解质达到沉淀溶解平衡时难溶电解质达到沉淀溶解平衡 状态，溶液是饱和溶液。状态，溶液是饱和溶液。 qksp溶液中将析出沉淀，直到溶液中溶液中将析出沉淀，直到溶液中 的的q = ksp为止。为止。 qksp溶液为不饱和溶液，将足量的难溶液为不饱和溶液，将足量的难 溶电解质固体放入，固体将溶解，直到溶液溶电解质固体放入，固体将溶解，直到溶液 中中q = ksp时，溶液达到饱和。时，溶液达到饱和。 以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互 转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需转化的条件

4、是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需 要的方向转化。要的方向转化。 有关计算有关计算 (1).利用溶度积计算某种离子的浓度利用溶度积计算某种离子的浓度 例例1:25时，时， ksp (pbi2)= 7.110-9 mol3 l-3求求pbi2的饱和溶的饱和溶 液中的液中的pb2+和和i-. 练练1:25时，时， ksp (agbr)= 5.010-10 mol2 l-2求求agbr的饱和的饱和 溶液中的溶液中的ag+和和br-. 练练2:25时，时， ksp (mg(oh)2)= 5.610-12mol3 l-3求求mg(oh)2 的的 饱和溶液中的饱和溶液中的mg2+和和o

5、h-. 已知沉淀溶解已知沉淀溶解 平衡，求饱和平衡，求饱和 溶液中的离子溶液中的离子 浓度。浓度。 为什么医学上常用为什么医学上常用baso4作为内服造影剂作为内服造影剂“钡餐钡餐”，而不用，而不用 baco3作为内服造影剂作为内服造影剂“钡餐钡餐”? baso4 和和baco3的沉淀溶解平衡分别为：的沉淀溶解平衡分别为： baso4 ba2+ + so42- ksp=1.110-10mol2 l-2 baco3 ba2+ + co32- ksp=5.110-9mol2 l-2 由于人体内胃酸的酸性较强由于人体内胃酸的酸性较强(ph0.9-1.5)，如果服下，如果服下baco3,胃胃 酸会与酸

6、会与co32-反应生成反应生成co2和水，使和水，使co32-离子浓度降低，使离子浓度降低，使 qc ksp时，离子才能生成沉淀。时，离子才能生成沉淀。 混合后：混合后：ag+=2 10-3mol l-1,cl-= 2 10-3mol l-1 qc=ag+cl-=2 10-3mol l-1 2 10-3mol l-1 =4.0 10-6mol2 l-2 1.810-10mol2 l-2 qcksp,所以有所以有agcl沉淀析出。沉淀析出。 练习：将练习：将410-3mol l-1的的pb(no3)2溶液与溶液与410-3mol l-1的的ki 溶液溶液等体积混合能否有沉淀析出？等体积混合能否有

7、沉淀析出？ksp(pbi2)= 7.110-9mol3 l-3 解：解：qc=pb2+i-2 =2 10-3mol l-1 ( 2 10-3mol l-1)2 =810-9 ksp(pbi2) 所以有所以有pbi2沉淀析出。沉淀析出。 已知离子浓度，已知离子浓度， 判断是否形成判断是否形成 沉淀沉淀 例例2. 在在1l含含1.010-3mol l-1 的的so42-溶液中，注入溶液中，注入0.01mol bacl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去so42-?已知已知: ksp(baso4)= 1.110-10 mol2 l-2 解：解：c(ba2+)=0

8、.01mol/l,c(so42-)=0.001mol/l,生成生成baso4沉沉 淀后，淀后，ba2+过量，剩余的即过量，剩余的即ba2+=0.01-0.001=0.009mol/l. so42-=ksp/ba2+= 1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/l) 因为，剩余的即因为，剩余的即so42-=1.210-8mol/l1.010-5mol/l 所以，所以， so42-已沉淀完全，即有效除去了已沉淀完全，即有效除去了so42-。 注意：注意：当剩余离子即平衡离子浓度当剩余离子即平衡离子浓度10-5mol/l时，认为离子时，认为离子 已沉淀完全或离子已有效除去。已沉淀完全

9、或离子已有效除去。 已知某一离子浓度，求形成已知某一离子浓度，求形成 沉淀所需另一离子浓度。沉淀所需另一离子浓度。 例例. 用用5%的的na2so4溶液能否有效除去误食的溶液能否有效除去误食的ba2+?已知已知: ksp(baso4)=1.110-10mol2 l-2 解：解：5% 的的na2so4溶液中的溶液中的so42-0.352mol/l, ba2+=(1.110-10mol2 l-2)/ (0.352mol/l) =2.910-10mol l-1 因为剩余的 因为剩余的ba2+ksp(cus),cus的溶解的溶解 度远小于度远小于zns的溶解度。的溶解度。 当向当向zns沉淀上滴加沉淀

10、上滴加cuso4溶液时，溶液时， zns溶解产生的溶解产生的s2-与与 cuso4溶液中的溶液中的cu2+足以满足足以满足qcksp(cus)的条件，的条件， s2-与与 cu2+结合产生结合产生cus沉淀并建立沉淀溶解平衡。沉淀并建立沉淀溶解平衡。 cus沉淀的生沉淀的生 成，使得成，使得s2-的浓度降低，导致的浓度降低，导致s2-与与zn2+的的qc ksp(cus),所以所以zns沉淀会转化为沉淀会转化为cus沉淀沉淀 练习练习:已知已知ksp(mns)=2.510-13 ksp(pbs)=3.410-28mol2l-2 通过计算说明通过计算说明mns沉淀中滴加沉淀中滴加0.01mol/

11、l的的pb(no3)2溶液是否有溶液是否有 pbs沉淀析出。沉淀析出。 (2).zns沉淀为什么转化为沉淀为什么转化为cus沉淀的定量计算沉淀的定量计算 利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用 fes(s)、mns(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的等难溶物作为沉淀剂除去废水中的cu2+、hg2+、 pb2+等重金属离子。等重金属离子。 ksp(fes)=6.310-18mol2l-2 ksp(cus)=1.310-36mol2l-2 ksp(hgs)=6.410-53mol2l-2 ksp(pbs)=3.410-28mol2l-2 练习：

12、写出练习：写出fes(s)与废水中的与废水中的cu2+、hg2+、pb2+的反应离子方程的反应离子方程 式。式。 fes(s) + cu2+(aq) = cus(s) + fe2+ fes(s) + pb2+(aq) = pbs(s) + fe2+ fes(s) + hg2+(aq) = hgs(s) + fe2+ cu2+ + mns(s) = cus(s)+mn2+ cu2+ + h2s = cus +2h+ cu2+ + s2- = cus cu2+ + hs- = cus +h+ 用用mns、h2s、na2s、nahs、(nh4)2s作沉淀剂都能除去工作沉淀剂都能除去工 业废水中的业废

13、水中的cu2+、hg2+、pb2+等重金属离子。等重金属离子。 水垢中的水垢中的mg(oh)mg(oh)2 2是怎样生成的是怎样生成的? ? 硬水硬水:是含有较多是含有较多ca2+、mg2+、hco3-、cl-和和so42-的水的水. 加热时：加热时： ca2+ + 2hco3- = caco3 +co2 + h2o mg2+ + 2hco3- = mgco3 +co2 + h2o mgco3+ h2o = mg(oh)2 +co2 为什么在水垢中镁主要以为什么在水垢中镁主要以mg(oh)2沉淀沉淀形式存在，而形式存在，而不是以不是以 mgco3沉淀沉淀的形式存在？比较它们饱和时的形式存在？比

14、较它们饱和时mg2+的大小。的大小。 136 3 2 3 106 . 2108 . 6)( lmolmgcokspmg mgco的饱和溶液中：在 14 3 12 3 2 2 2 101 . 1 4 106 . 5 4 )( )( lmol ohmgksp mg ohmg饱和溶液中：在 mgco3沉淀溶解平衡：沉淀溶解平衡：mgco3(s) mg2+ + co32- lmolmgcokspco/106 . 2108 . 6)( 36 3 2 3 co32-水解平衡：水解平衡：co32- + h2o hco3- + oh- 4 11 14 2 1079. 1 105 . 5 10 a w h k

15、k k 1434 106 . 6106 . 21079. 1 lmolckoh h 924322 102 . 1)106 . 6(106 . 2 ohmgqc 因为因为qc ksp(mg(oh)2),所以有所以有mg(oh)2沉淀析出。沉淀析出。 即加热后，即加热后，mgco3沉淀转化为沉淀转化为mg(oh)2。 因此硬水加热后的水垢的主要成分是因此硬水加热后的水垢的主要成分是caco3和和mg(oh)2 而不是而不是caco3 和和mgco3. 洗涤水垢的方法：除出水垢中的洗涤水垢的方法：除出水垢中的caco3和和mg(oh)2用食醋，用食醋， caco3+2ch3cooh=(ch3coo)

16、2ca +co2 +h2o mg(oh)2+2ch3cooh= =(ch3coo)2mg+2h2o 1.在在1l溶液中，其中含有溶液中，其中含有0.0001mol的的nacl和和0.01mol的的k2cro4,逐滴逐滴 加入加入agno3溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？溶液时，设溶液的体积不变，通过计算说明谁先沉淀？ ksp(agcl)=1.810-10mol2 l-2 ksp (ag2cro4)= 1.110-12 mol3 l-3 2.某某工业废水中含有中工业废水中含有中cu2+、hg2+、pb2+等重金属离子，常用等重金属离子，常用fes(s)作作 为沉淀剂除去废水中的为沉淀剂除去废水中的cu2+、hg2+、pb2+等重金属离子。等重金属离子。 (1).写出反应的离子方程式。写出反应的离子方程式。 (2). 若假设工业废水中含有中若假设工业废水中含有中cu2+、hg2+ 、pb2+的浓度均为的浓度均为1.010-5 mol l-1，试通过计算加入，试通过计算加入fes(s)有无有无cus、hgs、pbs沉淀析出，若有沉淀析沉