多重透視沉淀溶解平衡

山東 張傳迎

多重透視沉淀溶解平衡

山東 張傳迎

一、沉淀溶解平衡常數(shù)

沉淀溶解平衡是在學(xué)完化學(xué)平衡、電離平衡、鹽類水解平衡之后的又一個(gè)平衡。沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)K稱為溶度積常數(shù)，寫作Ksp。

一定溫度時(shí)，難溶電解質(zhì)在水溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，

溶液中各離子濃度的冪次乘積為一常數(shù)，可表示為

它反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力，也表示難溶電解質(zhì)在水中生成沉淀的難易。Ksp越大則難溶電解質(zhì)在溶液中溶解趨勢(shì)越大，反之越小。Ksp為熱力學(xué)平衡常數(shù)。

Ksp只與溫度有關(guān)。只要溫度一定，Ksp值一定，不論含不含其他離子。溶度積為一常數(shù)，在教材附錄的數(shù)據(jù)表中可查得。溶度積常數(shù)在判斷沉淀方面具有廣泛的應(yīng)用。

二、溶度積

在難溶電解質(zhì)AaBb的溶液中，如任意狀態(tài)時(shí)離子濃度冪的乘積（簡(jiǎn)稱離子積）用Qc表示，Qc和Ksp間的關(guān)系有以下三種可能：

（1）Qc＝Ksp，沉淀與溶解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，該溶液是飽和溶液。

（2）Qc＜Ksp，不飽和溶液。無(wú)沉淀析出或原有沉淀溶解，直至Qc＝Ksp。

（3）Qc＞Ksp，溶液處于過(guò)飽和狀態(tài)，平衡向析出沉淀的方向移動(dòng)，直至Qc＝Ksp。

三、沉淀溶解平衡常數(shù)的應(yīng)用

1.判斷離子沉淀的pH

若溶液中含有兩種或兩種以上能與某一沉淀劑發(fā)生沉淀反應(yīng)的離子時(shí)，沉淀不是同時(shí)發(fā)生，而是按照滿足沉淀反應(yīng)的先后順序沉淀，這一過(guò)程稱分步沉淀。對(duì)于同一類型的難溶電解質(zhì)，當(dāng)離子濃度相同時(shí)，可直接由Ksp的大小判斷沉淀次序，Ksp小的先沉淀；若溶液中離子濃度不同，或沉淀類型不同時(shí)，不能直接由Ksp的大小判斷，需根據(jù)溶度積規(guī)則由計(jì)算判斷。

2.判斷能否生成沉淀

根據(jù)溶度積原理，要使某種離子從溶液中沉淀出來(lái)，必須使Qc＞Ksp。具體方法加入沉淀劑、應(yīng)用同離子效應(yīng)、控制溶液pH。

3.判斷沉淀能否完全

要使離子沉淀完全可加入過(guò)量（2 0%～3 0%）的沉淀劑。當(dāng)溶液中離子濃度≤1.0×1 0－6m o l／L，可認(rèn)為該離子已被定量沉淀完全。

4.計(jì)算沉淀的轉(zhuǎn)化

在含有沉淀的溶液中加入適當(dāng)?shù)脑噭蛊渑c其中的某一種離子結(jié)合，導(dǎo)致第一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的現(xiàn)象。由一種難溶沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶沉淀的過(guò)程比較容易實(shí)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)大于1；當(dāng)兩種沉淀的溶解度相差不是很大時(shí)，溶解度小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化為溶解度稍大一些的沉淀。

四、疑難辨析

1.是否只有難溶于水的物質(zhì)才能形成沉淀？

自然界中沒(méi)有絕對(duì)不溶于水的物質(zhì)，因而習(xí)慣上根據(jù)室溫下物質(zhì)溶解度的大小劃分，將1 0 0g水中所溶解物質(zhì)的質(zhì)量大于1 0g為易溶物質(zhì)，介于1 0～1g之間為可溶物質(zhì)，介于1～0.0 1g之間為微溶物質(zhì)，小于0.0 1g為難溶物質(zhì)。實(shí)際上，向任何飽和溶液中加入相應(yīng)的溶質(zhì)后都會(huì)產(chǎn)生沉淀，從另一方面講，欲使某溶液析出沉淀，必須使其離子積大于溶度積，即Qc＞Ksp。

2.沉淀溶解平衡與電離平衡有何區(qū)別？

沉淀溶解平衡是難溶電解質(zhì)的固相與其溶液之間的平衡，由于難溶物的溶解度很小，常常認(rèn)為溶于水的部分完全電離，當(dāng)然，電離出的離子可能會(huì)水解（有時(shí)忽略不考慮）。電離平衡是弱電解質(zhì)在溶液中的平衡狀態(tài)，指弱電解質(zhì)完全溶于水后，弱電解質(zhì)分子與其電離出的離子之間的平衡狀態(tài)。

3.溶度積與溶解度的區(qū)別與聯(lián)系？

溶度積（Ksp）與溶解度（S）都可以表示物質(zhì)的溶解能力，二者可以相互換算。一定溫度下的飽和溶液的濃度，也就是該溶質(zhì)在此溫度下的溶解度。如果溶質(zhì)MaXb的溶解度為S，并以m o l／L為單位，那么c（Mb＋）＝a S，c（Xa－）＝b S，則Ksp＝（a S）a×（b S）b＝aabbS（a＋b）。

此外，溶解度的大小不僅與溫度有關(guān)，還與溶液中的離子濃度有關(guān)，例如水中含有0.1m o l／L的C l－時(shí)，則A g C l的溶解度為1.6 5×1 0－10m o l／L，比在純水中小的多，而溶度積只與溫度有關(guān)，在此溶液中A g C l的Ksp仍然不變。

4.沉淀溶解的方法都有哪些？

（1）酸堿溶解法

原理是借助某些可溶性弱電解質(zhì)（水、弱酸或弱堿），使難溶物的離子濃度降低而溶解。本法適用于溶解弱酸或弱堿鹽等難溶物質(zhì)。具體辦法是：難溶酸用強(qiáng)堿溶；難溶堿用強(qiáng)酸或較強(qiáng)酸溶；難溶弱酸鹽用強(qiáng)酸或較強(qiáng)酸溶解。

注意：用酸溶解含金屬離子的難溶物時(shí)，所選用酸的酸根與金屬離子不應(yīng)產(chǎn)生沉淀。

（2）氧化還原溶解法

（3）沉淀轉(zhuǎn)化溶解法

本法是將難溶物轉(zhuǎn)化為能用上述三種方法之一溶解的沉淀，然后再溶解。例如B a S O4中加入飽和N a2C O3溶液使B a S O4轉(zhuǎn)化為B a C O3，再將B a C O3溶于鹽酸。

五、熱點(diǎn)題型考查

題型1：考查溶度積與溶解能力

例1 室溫下，下列難溶化合物所形成的飽和溶液的物質(zhì)的量濃度最大的是（ ）

A.C a C O3（Ksp＝5.0×1 0－9）

B.P b S O4（Ksp＝2.5 3×1 0－8）

C.C u C l（Ksp＝1.7 2×1 0－7）

D.B a S O4（Ksp＝1.1×1 0－10）

解析：Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。用溶度積直接比較時(shí)，物質(zhì)的類型（如A B型、A2B型、A B2型等）必須相同。對(duì)于同類型物質(zhì)，Ksp數(shù)值越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。題目中四個(gè)選項(xiàng)的物質(zhì)都符合A B型（在這里把C O2－3、S O2－4看成一個(gè)整體），而C u C l的Ksp最大。

答案：C

題型2：考查沉淀溶解平衡的移動(dòng)

例2 2 5℃時(shí)，在含有大量P b I2的飽和溶液中存在平衡P b I2（s）幑幐P b2＋（a q）＋2 I－（a q），加入K I溶液，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.溶液中P b2＋和I－的濃度都增大B.溶度積常數(shù)Ksp增大C.沉淀溶解平衡向左移D.濃度商Qc增大

解析：在平衡P b I2（s）幑幐P b2＋（a q）＋2 I－（a q）體系中，加入K I溶液會(huì)增大I－離子的濃度，濃度商Qc增大，根據(jù)溶度積規(guī)則Qc＞Ksp，溶液過(guò)飽和，平衡向左移動(dòng)。

答案：C

題型3：考查外界條件對(duì)溶解平衡的影響

①加氨水 ②加水 ③加N a C l（s） ④加A g C l（s）⑤加N a B r（s） ⑥加熱

A.①②⑤ B.②④⑤

C.①③⑤ D.②⑤⑥

解析：溶解平衡仍然遵循平衡移動(dòng)原理，欲使溶液中的c（C l－）增大，可使平衡正向移動(dòng)，故加氨水或者加N a B r（s）都能消耗A g＋，使之轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的離子A g（NH3）＋2和A g B r沉淀，符合題意；加N a C l（s），雖然平衡逆向移動(dòng)，但溶液中c（C l－）仍是增大的。

答案：C

題型4：考查難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化和除雜

例4 向0.1m o l／L A g NO3溶液中，加入一定濃度的N a C l溶液，析出白色沉淀，然后再加入與N a C l溶液濃度相同的K I溶液，白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色沉淀，繼續(xù)向反應(yīng)體系中加入相同濃度的N a2S溶液，又見(jiàn)黃色沉淀變?yōu)楹谏ˋ g2S為黑色，難溶于水）。由上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析：

（1）反應(yīng)過(guò)程中生成的三種沉淀溶解度又大到小的順序正確的是（ ）

A.A g C l＞A g I＞A g2S

B.A g2S＞A g I＞A g C l

C.A g C l＞A g2S＞A g I

D.A g2S＞A g C l＞A g I

（2）除去A g2S中混有的A g C l，應(yīng)采用的方法是（ ）

A.放在N a C l溶液中，振蕩后過(guò)濾

B.放在N a2S溶液中，振蕩后過(guò)濾

C.放在K I溶液中，振蕩后過(guò)濾

D.放在鹽酸中，振蕩后過(guò)濾

解析：根據(jù)溶液中的沉淀反應(yīng)總是向著離子濃度減少的方向進(jìn)行，即溶解度大的生成溶解度小的，溶解度小的生成溶解度更小的。由此可以判斷反應(yīng)過(guò)程中生成的三種沉淀溶解度又大到小的順序?yàn)锳 g C l＞A g I＞A g2S；根據(jù)除雜的原則：在除去雜質(zhì)的同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，且雜質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為純凈物的原則，利用溶解度A g C l＞A g2S，可將混有A g C l的A g2S放在N a2S溶液中，充分反應(yīng)振蕩，A g C l可以轉(zhuǎn)化為A g2S，而后過(guò)濾除去。

答案：（1）A （2）B

題型5：比較難溶電解質(zhì)的溶解度大小

例5 一定溫度下，氫氧化鎂飽和溶液中存在如下關(guān)系：c（M g2＋）·［c（OH－）］2＝Ksp，其中Ksp為常數(shù)，稱為該溫度下M g（OH）2的溶度積常數(shù)。試推斷氫氧化鎂在下列物質(zhì)中的溶解度由大到小的順序是（ ）

①0.1m o l／L A l C l3溶液 ②0.1m o l／L NH4C l溶液

③0.1m o l／L K C l溶液 ④0.1 m o l／L KA l O2溶液

A.①④③② B.①②③④

C.③①④② D.④①③②

解析：由c（M g2＋）·［c（OH－）］2＝Ksp可知，要想使氫氧化鎂的溶解度大，事實(shí)上就關(guān)鍵是看溶液的酸堿性，酸性越強(qiáng)，溶解度越大，堿性最強(qiáng)溶解度越小。A l C l3、NH4C l水解使溶液呈酸性，A l（OH）3堿性弱，則A l C l3水解程度大，酸性強(qiáng)；K C l溶液呈中性；KA l O2溶液呈堿性。

答案：B

題型6：考查溶度積常數(shù)的相關(guān)計(jì)算

已知：Ksp（A g C l）＝c（A g＋）·c（C l－）＝1.8×1 0－10

現(xiàn)有0.0 0 1m o l／L A g NO3溶液滴定0.0 0 1m o l／L K C l和0.0 0 1m o l／L的K2C r O4的混和溶液，試通過(guò)計(jì)算回答：

答案：（1）C l－先沉淀 （2）4.1 3×1 0－6能有效地分離

（作者單位：山東省莒縣四中）

阿司匹林為什么能促使植物開(kāi)花

2 0世紀(jì)7 0年代以來(lái)，阿司匹林這種退燒、止痛的常用藥在農(nóng)業(yè)上竟大顯身手。墨西哥的薩維德把阿司匹林稀溶液噴灑到菜豆、玉米等作物上，其耐旱能力大為加強(qiáng)并加速開(kāi)花而獲得豐收。花瓶中的即將枯萎的插花，如灑上少許阿司匹林溶液，花瓣又會(huì)生機(jī)盎然，未開(kāi)的花苞受此藥的作用將迅速開(kāi)花。美國(guó)哈佛大學(xué)的克蘭深入研究花開(kāi)問(wèn)題，他認(rèn)為這是一種激素在控制，而且可能存在于韌皮部。他讓蚜蟲去吸食韌皮液汁然后迅速取出，將其注入未開(kāi)花的植株，結(jié)果植物很快開(kāi)花?；瘜W(xué)分析表明，這種花激素就是水楊酸，而水楊酸正是阿司匹林的水解產(chǎn)物。把阿司匹林或水楊酸注射到煙草葉上，煙草就迅速合成出3種新蛋白質(zhì)，它們都有抵抗病毒入侵的能力，并能保護(hù)植物細(xì)胞水分不致流失、增強(qiáng)其免疫功能因此，花激素作為農(nóng)藥還有巨大的應(yīng)用潛力。（摘自網(wǎng)絡(luò)，有刪改