3.在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即建立了动态平衡,叫做沉淀溶解平衡。
如AgCl溶于水的溶解平衡表示为AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)。
4.难溶物质溶解程度的大小,主要取决于物质本身的性质。
但改变外界条件(如浓度、温度等),沉淀溶解平衡会发生移动。
已知溶解平衡:
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该溶解平衡的影响,填写下表:
条件改变
移动方向
c(Mg2+)
c(OH-)
加水
正向移动
不变
不变
升温
正向移动
增大
增大
加MgCl2(s)
逆向移动
增大
减小
加盐酸
正向移动
增大
减小
加NaOH(s)
逆向移动
减小
增大
(以上浓度变化均指平衡后和原平衡比较)
1.难溶电解质的沉淀溶解平衡
(1)溶解度(S)
在一定温度下,某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度,用S表示。
(2)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和AgCl===Ag++Cl-表示的意义
不同:
前者表示AgCl的溶解平衡,后者表示AgCl在水中完全电离(是指溶解的那一部分)。
(3)沉淀溶解平衡状态的特征
①动态平衡v溶解=v沉淀≠0。
②达到平衡时,溶液中离子的浓度保持不变。
③当改变外界条件时,溶解平衡将发生移动,达到新的平衡。
2.外界条件对溶解平衡的影响
(1)温度升高,多数溶解平衡向溶解的方向移动。
(2)加水稀释,浓度减小,溶解平衡向溶解方向移动,但平衡后因仍存在溶解平衡,故离子浓度保持不变。
(3)加入与难溶电解质构成微粒相同的物质,溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
(4)加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质,溶解平衡向溶解的方向移动。
1.把氢氧化钙放入蒸馏水中,一段时间后达到如下平衡:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入以下物质,可使Ca(OH)2减少的是( )
A.Na2SB.AlCl3
C.NaOHD.CaCl2
答案 B
解析 Na2S水解显碱性,增大了溶液中OH-的浓度;NaOH会提供大量OH-;CaCl2会增大Ca2+的浓度,所以A、C、D选项都会使溶解平衡向生成沉淀的方向移动使Ca(OH)2增多。
AlCl3中的Al3+可与OH-发生反应生成Al(OH)3沉淀,使平衡向溶解的方向移动,促进Ca(OH)2的溶解。
2.一定温度下,将足量的AgCl分别放入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20mL0.01mol·L-1KCl溶液 ②30mL0.02mol·L-1CaCl2溶液 ③40mL0.03mol·L-1HCl溶液
④10mL蒸馏水 ⑤50mL0.05mol·L-1AgNO3溶液
A.①>②>③>④>⑤B.④>①>③>②>⑤
C.⑤>④>②>①>③D.④>③>⑤>②>①
答案 B
解析 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),c(Cl-)或c(Ag+)越大,对AgCl的溶解抑制作用越大,AgCl的溶解度就越小。
注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液体积无关。
①c(Cl-)=0.01mol·L-1;②c(Cl-)=0.04mol·L-1;③c(Cl-)=0.03mol·L-1;④c(Cl-)=0mol·L-1;⑤c(Ag+)=0.05mol·L-1。
Ag+或Cl-浓度由小到大的顺序为④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序为④>①>③>②>⑤。
二 溶度积常数
1.在一定温度下,沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液,其离子浓度不再发生变化,溶液中各离子浓度幂之积为常数,叫做溶度积常数(简称溶度积),用Ksp表示。
2.写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式
(1)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
Ksp=c(Ag+)·c(Cl-);
(2)Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)
Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-);
(3)AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
3.通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解:
(1)Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Qc溶度积常数的理解
(1)溶度积的意义
①溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关,与浓度无关。
②Ksp大小反映难溶电解质的溶解能力,Ksp越小,说明难溶物越难溶解。
③相同类型的电解质,溶度积越小,其溶解度越小。
④不同类型的电解质,溶度积小的电解质的溶解度不一定比溶度积大的溶解度小。
(2)根据溶度积能计算出饱和溶液中离子浓度,由溶液体积可计算出溶解的溶质的物质的量,Ksp与S换算时,S的单位必须用物质的量浓度(mol·L-1或mol·dm-3)。
3.已知25℃时,AgCl的溶度积Ksp=1.8×10-10,则下列说法正确的是( )
A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值变大
B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c(Ag+)=c(Cl-)
C.温度一定时,当溶液中c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp时,此溶液中必有AgCl的沉淀析出
D.Ksp(AgI)答案 D
解析 Ksp只与温度有关,A项不正确;B项混合后可能Ag+或Cl-有剩余,但不一定有c(Ag+)=c(Cl-);C项Qc=Ksp时达到溶解平衡,没有AgCl沉淀析出;D项比较
物质的溶解度大小时,要注意物质的类型相同且化学式中阴阳离子的个数比相同,溶度积越小,其溶解度也越小。
如果不同,则不能直接利用溶度积的大小来比较其溶解性,需转化为溶解度进行比较,否则容易误判。
4.向含有AgI的饱和溶液中:
(1)加入AgCl固体,则c(I-)________(填“变大”“变小”或“不变”,下同)。
(2)若改加更多的AgI,则c(Ag+)将________。
(3)若改加AgBr固体,则c(I-)________,而c(Ag+)________。
答案
(1)变小
(2)不变 (3)变小 变大
-
1.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡状态的说法中,正确的是( )
A.AgCl沉淀的生成和溶解不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl的溶解度不变
D.向AgCl沉淀的溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl的溶解度不变
答案 A
解析 AgCl固体在溶液中存在溶解平衡,所以溶液中有Ag+和Cl-,B错;升高温度,AgCl溶解度增大,C错;向平衡体系中加入NaCl固体,增大了c(Cl-),溶解平衡左移,AgCl溶解度减小,D错。
2.下列说法正确的是( )
A.在一定温度下的饱和AgCl水溶液中,Ag+与Cl-的浓度积是一个常数
B.已知AgCl的Ksp=1.8×10-10,则在任何含AgCl固体的溶液中,c(Ag+)=c(Cl-),且Ag+与Cl-浓度的乘积等于1.8×10-10
C.Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强
D.难溶电解质的溶解度很小,故外界条件改变,对它的溶解度没有影响
答案 A
解析 由溶度积常数定义可知,一定温度下Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)为一常数,A项正确;若在含AgCl固体的溶液中溶有NaCl,则c(Ag+)3.下列说法中,正确的是( )
A.两种难溶盐电解质,其中Ksp小的溶解度一定小
B.溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子,则Ksp小的一定先生成沉淀
C.难溶盐电解质的Ksp与温度有关
D.同离子效应使难溶盐电解质的溶解度变小,也使Ksp变小
答案 C
解析 Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。
4.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。
某溶液中含有Cl-、Br-和CrO2-4,浓度均为0.010mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl-、Br-、CrO2-4B.CrO2-4、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO2-4D.Br-、CrO2-4、Cl-
答案 C
解析 要产生AgCl沉淀,c(Ag+)>
mol·L-1=1.56×10-8mol·L-1;
要产生AgBr沉淀,c(Ag+)>
mol·L-1=7.7×10-11mol·L-1;
要产生Ag2CrO4,需c2(Ag+)·c(CrO2-4)>Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12,
即c(Ag+)>
mol·L-1=3.0×10-5mol·L-1;显然产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO2-4。
5.在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=________mol·L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。
若在0.1mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是________mol·L-1。
答案 2.2×10-8 0.2
解析 pH=8时,c(OH-)=10-6mol·L-1,由硫酸铜的沉淀溶解平衡常数可知:
Ksp=2.2×10-20=10-12×
c(Cu2+),得c(Cu2+)=2.2×10-8mol·L-1;使Cu2+沉淀完全,已知c(Cu2+)=0.1mol·L-1,根据反应关系式:
Cu2+~2H+得c(H+)=0.2mol·L-1。
[基础过关]
题组1 沉淀溶解平衡的含义
1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解
答案 B
解析 A项,反应开始时,各离子的浓度没有必然的关系;C项,沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度保持不变,但不一定相等;D项,沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,由于固体的溶度积为常数,故平衡不发生移动。
题组2 外界条件对沉淀溶解平衡的影响
2.向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( )
A.c(CO
)B.c(Mg2+)
C.c(H+)D.Ksp(MgCO3)
答案 A
解析 在存在MgCO3固体的溶液中存在沉淀溶解平衡:
MgCO3(s)Mg2++CO
滴加少许浓盐酸,浓盐酸与CO
反应生成CO2气体,促使平衡向右移动,则c(Mg2+)和c(H+)增大,c(CO
)减小,温度不变,Ksp(MgCO3)不变,故A正确。
3.下列说法正确的是( )
A.含有AgCl和AgI固体的悬浊液中c(Ag+)>c(Cl-)=c(I-)
B.25℃时Cu(OH)2在水中的溶解度大于在Cu(NO3)2溶液中的溶解度
C.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大
D.25℃AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
答案 B
解析 A项,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以含AgCl和AgI固体的悬浊液中c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-),A项不正确;B项,Cu(NO3)2溶液中含有Cu2+使Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)逆向移动,溶解度比在水中的小,B项正确;C项,在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(SO
)增大,沉淀溶解平衡向沉淀方向移动c(Ba2+)减小,C项不正确;D项,溶液中c(Cl-)越大,AgCl的溶解度越小,D项不正确。
4.25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是( )
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
答案 D
解析 加入KI溶液时,溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动,因此溶液中c(Pb2+)减小,但由于溶液温度未发生改变,故PbI2的溶度积常数Ksp不发生变化。
5.把足量熟石灰放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。
下列叙述正确的是( )
A.给溶液加热,溶液的pH升高
B.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固体增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固体,Ca(OH)2固体增多
答案 D
解析 A项,加热时Ca(OH)2溶解度减小,平衡逆向移动,c(OH-)减小,pH减小;B项,CaO+H2O===Ca(OH)2,由于保持恒温,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变;C项,CO
+Ca2+===CaCO3↓,使平衡正向移动,Ca(OH)2固体减少;D项,加入NaOH固体时,c(OH-)增大,平衡逆向移动,因此Ca(OH)2固体增多。
题组3 溶度积及应用
6.某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
答案 C
解析 Ksp在温度一定的条件下是一定值,与Ba2+和SO
的浓度大小有一定关系,但两者浓度的乘积是一定值。
b点本身已过饱和,d点没有达到沉淀溶解平衡故无BaSO4沉淀生成。
7.室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a。
c(M2+)=bmol·L-1时,溶液的pH等于( )
A.
lg(
)B.
lg(
)
C.14+
lg(
)D.14+
lg(
)
答案 C
解析 由Ksp=c(M2+)·c2(OH-)得c(OH-)=(
)
mol·L-1,Kw=c(H+)·c(OH-)得c(H+)=
mol·L-1,pH=-lg
=14+
lg(
)。
8.已知CaCO3的Ksp=2.8×10-9,现将浓度为2×10-4mol·L-1的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合,若要产生沉淀,则所用CaCl2溶液的浓度至少应为( )
A.2.8×10-2mol·L-1
B.1.4×10-5mol·L-1
C.2.8×10-5mol·L-1
D.5.6×10-5mol·L-1
答案 D
解析 由沉淀形成的条件知,要产生沉淀必须满足:
c(Ca2+)·c(CO
)>2.8×10-9,因等体积混合,c(CO
)=1×10-4mol·L-1,故混合溶液中c(Ca2+)应大于2.8×10-5mol·L-1,则混合前c(CaCl2)至少应为5.6×10-5mol·L-1。
9.在BaSO4饱和溶液中加入少量的BaCl2溶液,产生BaSO4沉淀,若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数,则平衡后溶液中( )
A.c(Ba2+)=c(SO
)=K
sp
B.c(Ba2+)·c(SO
)>Ksp,c(Ba2+)=c(SO
)
C.c(Ba2+)·c(SO
)=Ksp,c(Ba2+)>c(SO
)
D.c(Ba2+)·c(SO
)≠Ksp,c(Ba2+))
答案 C
解析 在BaSO4饱和溶液中加入少量的BaCl2溶液,平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq)左移,因加入了少量的BaCl2溶液,此时c(Ba2+)>c(SO
);但由于温度未发生改变,所以溶液中c(Ba2+)·c(SO
)=Ksp。
10.已知:
pAg=-lgc(Ag+),Ksp(AgCl)=1×10-12。
如图是向10mLAgNO3溶液中逐渐加入0.1mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)。
根据图像所得下列结论正确的是[提示:
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]( )
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1mol·L-1
B.图中x点的坐标为(100,6)
C.图中x点表示溶液中Ag+被恰好完全沉淀
D.把0.1mol·L-1的NaCl换成0.1mol·L-1NaI则图像在终点后变为虚线部分
答案 B
解析 A项,加入NaCl之前,pAg=0,所以c(AgNO3)=1mol·L-1,错误;B项,由于c(Ag+)=10-6mol·L-1,所以Ag+沉淀完全,n(NaCl)=n(AgNO3)=0.01L×1mol·L-1=0.01mol,所以V(NaCl)=100mL,B正确,C错误;若把NaCl换成NaI,由于Ksp(AgI)更小,所以c(Ag+)更小,pAg更大,D错误。
[能力提升]
11.用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为________,加碱调节至pH为________时,铁离子刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为________时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1)。
若上述过程不加H2O2后果是________________________________________________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp的近似值
10-17
10-17
10-39
答案 Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+不能分离
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
解析 铁溶于稀硫酸生成Fe2+,Fe2+被双氧水氧化为Fe3+。
Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-39,铁刚好完全沉淀时,c(OH-)=
≈4.64×10-12mol·L-1,则c(H+)=
=
mol·L-1≈2.16×10-3mol·L-1,pH≈2.7;Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,锌开始沉淀时,c(OH-)=
mol·L-1=10-8mol·L-1,则,c(H+)=
=
mol·L-1=10-6mol·L-1,pH=6;Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近,若不加双氧水,沉淀Zn2+的同时Fe2+也会沉淀,从而使Zn2+和Fe2+不能分离。
12.
(1)已知25℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。
请回答下列问题:
①25℃时,若向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的盐酸,混合后溶液中的c(Ag+)为________mol·L-1,pH为________。
②25℃时,取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中
为________。
(2)已知:
2CrO
+2H+Cr2O
+H2O,25℃时,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12,Ksp(Ag2Cr2O7)=2.0×10-7,向Na2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液,最终只生成一种砖红色沉淀,该沉淀的化学式是__________。
(3)已知:
25℃时Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,说明Ag2CrO4的溶解度________(填“大于”“小于”或“等于”)AgCl的。
(4)25℃时,Mg(OH)2饱和溶液________(填“能”或“不能”)使石蕊溶液变蓝色。
(已知Ksp[Mg(OH)2]=4.0×10-12,lg5=0.7)。
答案
(1)①1.8×10-7 2 ②4.7×10-7
(2)Ag2CrO4
(3)大于
(4)能
解析
(1)①反应后剩余的c(Cl-)=
=0.001mol·L-1,c(Ag+)=
=1.8×10-7mol·L-1。
反应后溶液中的c(H+)=
=0.010mol·L-1,pH=2。
②
=
=
≈4.7×10-7。
(2)由于Ksp(Ag2CrO4)(3)25℃时,Ag2CrO4和AgCl饱和溶液的物质的量浓度分别为x、y
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO
(aq)
x2xx
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
yyy
4x3=9.0×10-12,y2=1.8×10-10
x=
mol·L-1=
×10-4mol·L-1
y=
×10-5mol·L-1
所以x>y,Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。
(4)设Mg(OH)2饱和溶液的物质的量浓度为x,则4x3=4.0×10-12,x=1.0×10-4mol·L-1,c(OH-)=2.0×10-4mol·L-1,c(H+)=
mol·L-1=5×10-11mol·L-1,pH=-lg5×10-11=11-lg5=10.3。
所以能使石蕊溶液变蓝