杰哥 | 4-17 沉淀溶解平衡

1??沉淀溶解平衡的基本概念

• 在一定溫度下，當(dāng)沉淀和溶解的速率相等時，形成飽和溶液，達到平衡狀態(tài)， 把這種平衡稱為沉淀溶解平衡。
• 沉淀溶解平衡的建立：

沉淀溶解平衡方程式：M?A?(s) ?mM??(aq) + nA??(aq)

如AgCl沉淀溶解平衡：AgCl(s) ?Ag?(aq) +Cl?(aq)

2??影響沉淀溶解平衡的因素

內(nèi)因：難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)是主要決定因素。

外因：溫度、濃度、同離子效應(yīng)等，其影響符合“勒夏特列原理”

（1）溫度：絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過程，升高溫度，平衡向溶解的方向移動， 少數(shù)平衡向生成沉淀的方向移動，如Ca(OH)?的溶解平衡

（2）同離子效應(yīng)：加入與電解質(zhì)電離的離子相同的可溶性鹽，平衡向生成沉淀的方向移動，溶解度減小。

（3）外加其他物質(zhì)：向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶、或更難電離、或氣體的離子、或與電解質(zhì)電離的離子反應(yīng)時，平衡向溶解的方向移動

3??溶度積（Ksp）的概念與表達式

• 在一定溫度下，沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)稱為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積， 用Ksp表式。
• 對于沉淀溶解平衡：M?An(s) mM??(aq) + nA??(aq)，Ksp = c?(M??)·c?A??)。
• 如Fe(OH)?(s) ?Fe3?(aq) +3OH?(aq)
• Ksp ＝c(Fe3?)·c3(OH?)
• 如Ca?(PO?)?(s)：3Ca2?(aq) +2PO?3?(aq)
• Ksp =c3(Ca2?)·c2(PO?3?)
• 意義：溶度積 ( Ksp ) 反映了物質(zhì)在水中的溶解能力。對于陰、陽離子個數(shù)比相同的電解質(zhì) (相同類型的難溶電解質(zhì))，Ksp的數(shù)值越大，電解質(zhì)在水中的溶解能力越強；越小，溶解度越?。ㄔ诫y溶）。
• 溶度積 ( Ksp ) 只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，一般溫度升高，Ksp增大

4??溶度積（Ksp）與溶解度

1. 對于陰、陽離子個數(shù)比相同的難溶電解質(zhì)，Ksp越大，說明難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越大。

• 如：Ksp (AgCl) ＞ Ksp (AgBr) ＞ Ksp (AgI)，則溶解度：S (AgCl) ＞ S (AgBr) ＞ S (AgI)

2. 對于陰、陽離子個數(shù)比不同的電解質(zhì)，Ksp小的電解質(zhì)的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小 ，如Ksp(Ag?CrO?)<Ksp(AgCl)，但Ag?CrO?的溶解度大于AgCl的溶解度。因此，不能通過比較Ksp數(shù)值的大小來確定溶解度的大小。

已知Ksp(AgCI) = 1.56 ×10?1?，Ksp(AgBr)= 7.7×10?13， Ksp(Ag?CrO?)=9.0×10?12。

某溶液中含有Cl?、Br?和CrO?2?，濃度均為0.01 mol·L?1，向該溶液中逐滴加入0.01mol·L?1的AgNO?溶液時，三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為【看溶解度、同類型比較Ksp，列三段式，比較每個離子的溶度積】

Cl?：10??；Br?：10??˙?；CrO?2?：10??

A. Cl?、Br?、CrO?2?

B. CrO?2?、Br?、Cl?

C. Br?、Cl?、CrO?2??

D. Br?、CrO?2?、CI?

5??溶度積（Ksp）與離子積（Q）

根據(jù)某溫度下難溶電解質(zhì)的溶度積與該溶液中離子積（符號為Q）的相對大小，可以判斷該溫度下的溶液中難溶電解質(zhì)的沉淀或溶解情況

判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解

• ①Q(mào)c<Ksp：溶液不飽和，無沉淀析出
• ②Qc=Ksp：溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)
• ③Qc>Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出

6??沉淀溶解平衡的應(yīng)用：沉淀的生成

1. 應(yīng)用：在無機物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。
2. 方法：

• 調(diào)節(jié)pH法
• 除去NH?Cl中的FeCl?
• 溶于水，加氨水調(diào)節(jié)pH：
• Fe3?＋3NH?·H?O == Fe(OH)?＋3NH??
• 除去CuCl?中的FeCl?
• 加入Cu(OH)?或CuO
• ①Fe3? +3H?O ?Fe(OH)? + 3H?
• ②Cu(OH)? + 2H? = Cu2? + 2H?O
• CuO+ 2H+ = Cu2? + 2H?O
• 沉淀劑法
• 除去廢水中的Hg2?
• 加入Na?S：S2? +Hg2? === HgS
• 除去廢水中的Cu2?
• 通入H?S：H?S + Cu2?=== CuS↓ + 2H?

7??沉淀溶解平衡的應(yīng)用：沉淀的溶解

在實際應(yīng)用中，常常會遇到需要使難溶物質(zhì)溶解的問題。根據(jù)平衡移動原理， 對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去平衡體系中的相應(yīng)離子， 使平衡向溶解方向移動，就可以使沉淀溶解，如CaCO?沉淀可溶于鹽酸中

1. 酸溶法：如CaCO?溶于鹽酸，Al(OH)?、Cu(OH)?溶于強酸等。

2. 鹽溶法：如Mg(OH)?可溶于NH?Cl溶液中：

• Mg(OH)? + 2NH?? = Mg2? +2NH?·H?O

3. 氧化還原法：如CuS、HgS等可溶于HNO?中：

• 3CuS + 8HNO? === 3Cu(NO?)? + 3S + 2NO↑+ 4H?O

4. 配合物法：如AgCl可溶于NH?·H?O

• AgCl +2NH?·H?O === [Ag(NH?)?]? +Cl? +2H?O

8??沉淀溶解平衡的應(yīng)用：沉淀的轉(zhuǎn)化

AgCl、AgI、Ag?S的轉(zhuǎn)化

規(guī)律：溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)，溶解度相差越大，轉(zhuǎn)化越容易。

9??沉淀溶解平衡的應(yīng)用

1. 鍋爐除水垢（含有CaSO?）

（1）操作：先加 Na?CO?溶液，再加稀鹽酸

（2）原理：CaSO?(s) +Na?CO?(aq) ?CaCO?(s) +Na?SO?(aq)

CaCO? +2HCl =CaCl? +H?O +CO?

2. 自然界中礦物的轉(zhuǎn)化

原生銅的硫化物 —氧化、淋濾→ CuSO?溶液 —滲透、遇閃鋅礦（ZuS）和方鉛礦（PbS）→銅藍（CuS）

3. 氟化物預(yù)防齲齒

（1）牙齒表面的釉質(zhì)層，只要成分是難溶的羥基磷灰石[Ca?(PO?)?(OH)]。

（2）口腔中的有機酸使釉質(zhì)層溶解：Ca?(PO?)?(OH) +4H? ==5Ca2? +3HPO?2? +H?O

（3）氟離子能與羥基磷灰石反應(yīng)，生成溶解度更小的氟磷灰石，更能抵抗酸的腐蝕：

Ca?(PO?)?(OH)(s) +F?(aq) =Ca?(PO?)?F(s) + OH?(aq)