《难溶电解质的溶解平衡》知识点详总以及典例导析

难溶电解质的溶解平衡

【学习目标】

1、知道难溶物在水中的溶解情况及沉淀溶解平衡的建立过程，能描述沉淀溶解平衡；

2、知道沉淀转化的本质；

3、知道沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用(沉淀的生成、沉淀的溶解和转化)。

【要点梳理】

要点一、沉淀溶解平衡

1．物质的溶解性

电解质在水中的溶解度，有的很大，有的很小，但仍有度。在20℃时溶解性与溶解度的关系如下：

溶解性易溶可溶微溶难溶

溶解度＞10 g 1 g～10 g 0.01 g～1 g ＜0.01 g

2．难溶物的溶解平衡

难溶电解质的离子进入溶液的速率和从溶液里转回到电解质固体表面沉积的速率相等，溶液里的离子处于饱和及固态电解质的量保持不变的状态，叫做难溶电解质的沉淀溶解平衡状态，简称沉淀溶解平衡。例如：

AgCl(s) Ag+(aq)+Cl―(aq)

未溶解的固体溶液中的离子

PbI2(s) Pb2+(aq)+2I―(aq)

未溶解的固体溶液中的离子

3．溶解平衡特征。

(1)“动”——动态平衡，溶解的速率和沉淀的速率都不为0；

(2)“等”——v溶解=v沉淀；

(3)“定”——达到平衡时，溶液中离子的浓度保持不变；

(4)“变”——当改变外界条件时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。

4．沉淀溶解平衡常数——溶度积。

(1)定义：在一定条件下，难溶强电解质A m B n溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。这时，离子浓度幂的乘积为一常数，叫做溶度积K sp。

(2)表达式：

A m

B n(s)m A n+(aq)+n B m―(aq)

K sp=[c(A n+)]m·[c(B m―)]n

要点诠释：溶度积（K sp）的大小只与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关。

(3)溶度积规则：

通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q c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；

Q c＞K sp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；

Q c＝K sp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；

Q c＜K sp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。

要点诠释：

(1)对同种类型物质，K sp越小其溶解度越小，越容易转化为沉淀。

(2)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，不能直接比较K sp的大小来确定其溶解能力的大小，需转化为溶解度来计算。

(3)溶液中的各离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动，并不改变溶度积。

5．影响沉淀溶解平衡的因素。

内因：难溶电解质本身的性质。 外因：

(1)浓度：加水冲稀，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，但K sp 不变。

(2)温度：多数难溶电解质溶解于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，同时K sp 变大。

(3)同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动，但K sp 不变。

(4)其他：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的沉淀或气体，使平衡向溶解的方向移动，K sp 不变。

要点诠释：溶解度随温度升高而增大的难溶电解质，升高温度后，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动；溶解度随温度升高而减小的难溶电解质，升高温度后，沉淀溶解平衡向沉淀的方向移动。 要点二、沉淀溶解平衡的应用

难溶电解质的沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域有着许多应用。沉淀溶解平衡是一个动态平衡，当条件发生改变时，平衡也会相应地发生移动。我们在生产、生活中经常根据平衡移动原理，选择适当的条件，使平衡向着需要的方向移动。

1．沉淀的生成。

(1)沉淀的方法：

①调节pH 法：

例如：除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子。

方法：向溶液中加入氢氧化铜或碱式碳酸铜，调节溶液的pH 在3～4之间，铁离子就会转化为氢氧化铁而除去。

流程图：

②加沉淀剂法：如以Na 2S 、H 2S 等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu 2+、Hg 2+等生成极难溶的硫化物CuS 、HgS 等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：

Cu 2++S 2-＝CuS↓ Cu 2++H 2S ＝CuS↓+2H +

Hg 2++S 2-＝HgS↓ Hg 2++H 2S ＝HgS↓+2H +

(2)不同沉淀方法的应用。

①直接沉淀法：除去指定的溶液中某种离子或获取该难溶电解质。

②分步沉淀法：鉴别溶液中含有哪些离子或分别获得不同难溶电解质。

③共沉淀法：除去一组某种性质相似的离子，加入合适的沉淀剂。

④氧化还原法：改变某离子的存在形式，促进其转变为溶解度更小的难溶电解质便于分离除去。 要点诠释：

(1)在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。

(2)沉淀法工艺流程示意图如图：

CuSO 4(aq) (含Fe 3+) Cu(OH)2或Cu 2(OH)2CO 3 调节溶液 pH=3～4 Cu 2+ 3↓(除去Fe 3+)

2．沉淀的溶解

根据溶度积规则，当Q c ＜K sp 时，沉淀就向溶解的方向进行。因此，使沉淀溶解的总原则就是设法使构晶离子的浓度减小使之满足Q c ＜K sp 。

常用的方法是：在难溶电解质饱和溶液中加入适当试剂使之与组成沉淀的一种构晶离子结合成另一类化合物，从而使之溶解。具体办法可采用酸碱溶解法、配位溶解法、氧化还原溶解法以及沉淀转化溶解法等。

(1)酸碱溶解法。

例如：难溶于水的CaCO 3沉淀可以溶于盐酸中

在上述反应中，气体CO 2的生成和逸出，使CaCO 3溶解平衡体系中的CO 32―浓度不断减小，平衡向沉淀溶解方向移动。

要点诠释：

①类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS 、Al(OH)3、Cu(OH)2等。

②医学上用BaSO 4作“钡餐”，但不能用BaCO 3，其原因是BaCO 3溶于胃酸（盐酸）。

(2)盐溶解法。

如Mg(OH)2可溶于NH 4Cl 溶液。

Mg(OH)2(s) Mg 2+(aq)+2OH ―(aq)

当加入NH 4Cl 溶液时，NH 4++OH ― NH 3·H 2O ，使c (OH -)减小，使Mg(OH)2溶解平衡向右移动，直至沉淀完全溶解，总反应式为：

Mg(OH)2+2NH 4Cl ＝MgCl 2+2NH 3·H 2O

(3)氧化还原法。

有些金属硫化物如CuS 、HgS 等，其溶度积很小，在饱和溶液中c (S 2-)特别小，不能溶于非氧化性强酸，只能溶于氧化性酸，减小c (S 2-)，从而达到沉淀溶解的目的。如：

3CuS+8HNO 3＝3Cu(NO 3)2+3S↓+2NO↑+4H 2O

此法适用于溶解那些具有明显氧化性或还原性的难溶物。

(4)生成配合物使沉淀溶解。

向沉淀体系中加入适当配合剂，使溶液中某离子生成稳定的配合物，减小其离子浓度，从而使沉淀溶解。如：

AgCl 可溶于NH 3·H 2O

此法对用酸碱性不能溶解的难溶电解质具有重要意义。

(5)沉淀转化溶解法。

此法是将难溶物转化为能被前三种方法溶解的沉淀，然后再溶解。例如：

重晶石(BaSO 4)23Na CO −−−−−

→饱和 BaCO 3

总反应的离子方程式为：

CaCO 3 Ca 2++CO 32－ +H + HCO 3－→H 2CO 3→H 2O+CO 2↑

AgCl(s) Ag +(aq)+Cl －(aq) NH 3·H 2O [Ag(NH 3)2]+ BaSO 4 Ba 2++SO 42－ CO 32－ BaCO 3(s)