高二化学沉淀溶解平衡计算

在MgCO3的饱和溶液中： [ Mg 2 ] Ksp ( MgCO3 ) 6.8 106 2.6 103 m ol L1
在Mg (OH ) 2 饱和溶液中： [ Mg ] 3
2
Ksp ( Mg (OH ) 2 ) 3 5.6 1012 1.1104 m ol L1 4 4
练1:25℃时， Ksp (AgBr)= 5.0×10-10 mol2L-2求AgBr的饱和 溶液中的[Ag+]和[Br-]. 练2:25℃时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.6×10-12mol3L-3求Mg(OH)2 的 饱和溶液中的[Mg2+]和[OH-].
为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用 BaCO3作为内服造影剂“钡餐”? BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：
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Cu2+、Hg2+、 Pb2+等重金属离子。 Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2•L-2
Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2 Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2•L-2 Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2 练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方 程式。 FeS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+ FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+
BaSO4
BaCO3
Ba2+ + SO42Ba2+ + CO32-
Ksp=1.1×10-10mol2L-2
Ksp=5.1×10-9mol2L-2
ห้องสมุดไป่ตู้
由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃
酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使
Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+ 浓度增大而引起人体中毒。 BaCO3 Ba2+ + CO32- 所以，不能用BaCO3作 + 2+ 而SO4 不与H 结合生成硫 为内服造影剂“钡餐”。 酸，胃酸中的H+对BaSO4的 H+ 溶解平衡没有影响，Ba2+浓 度保持在安全浓度标准下， 所以用BaSO4 作“钡餐”。CO2+H2O
CuS在水中存在沉淀溶解平衡： CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.3×10-36mol2•L-2
ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS) >Ksp(CuS),CuS的溶解 度远小于ZnS的溶解度。 (1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释 当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时， ZnS溶解产生的S2-与 CuSO4溶液中的Cu2+足以满足Qc>Ksp(CuS)的条件， S2-与 Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。 CuS沉淀的生 成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的Qc<Ksp(ZnS),使得 ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。
FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+
用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工
业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。 Cu2+ + MnS(s) = CuS(s)+Mn2+ Cu2+ + H2S = CuS+2H+ Cu2+ + S2- = CuS Cu2+ + HS- = CuS +H+
(1).在1试管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，观察现象。
(2).静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。 (3).向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。
实验现象：有白色沉淀出现，白色沉淀转化成为黑色沉淀。 为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？
ZnS在水中存在沉淀溶解平衡： ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.6×10-24mol2•L-2
(2).ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算 例：在ZnS沉淀加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS 沉淀生成？已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24 Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2 解：ZnS沉淀中的硫离子浓度为： [S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12(mol/L) Qc=[Cu2+][S2-]=1.0×10-3mol/L×1.26×10-12mol/L =1.26×10-15mol2•L-2 因为：Qc(CuS) > Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀 练习:已知Ksp(MnS)=2.5×10-13 Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2 通过计算说明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有 PbS沉淀析出。
[OH ] K h C 1.79 10 4 2.6 10 3 6.6 10 4 mol L1 Qc [Mg 2 ][OH ]2 2.6 103 (6.6 104 )2 1.2 109
因为Qc > Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。 即加热后，MgCO3沉淀转化为Mg(OH)2。 因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2 而不是CaCO3 和MgCO3. 洗涤水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2+H2O Mg(OH)2+2CH3COOH= =(CH3COO)2Mg+2H2O
=8×10-9 > Ksp(PbI2)
所以有PbI2沉淀析出。
例2. 在1L含1.0×10-3molL-1 的SO42-溶液中，注入0.01mol
BaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:
Ksp(BaSO4)= 1.1×10-10 mol2L-2
已知某一离子浓度，求形成 沉淀所需另一离子浓度。
(2)沉淀的生成
例1：将4×10-3molL-1的AgNO3溶液与4×10-3molL-1的NaCl 溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)= 1.8×10-10mol2L-2 解：只有当 Qc > Ksp时，离子才能生成沉淀。 混合后：[Ag+]=2 ×10-3molL-1,[Cl-]= 2 ×10-3molL-1 Qc=[Ag+][Cl-]=2 ×10-3molL-1 × 2 ×10-3molL-1 =4.0 ×10-6mol2L-2 >1.8×10-10mol2L-2 已知离子浓度， 判断是否形成 Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀析出。 沉淀 练习：将4×10-3molL-1的Pb(NO3)2溶液与4×10-3molL-1的KI 溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)= 7.1×10-9mol3L-3 解：Qc=[pb2+][I-]2 =2 ×10-3molL-1 ×( 2 ×10-3molL-1)2
MgCO3沉淀溶解平衡：MgCO3(s)
2
Mg2+ + CO32HCO3- + OH-
[CO3 ] Ksp ( MgCO 3 ) 6.8 10 6 2.6 10 3 mol / L
CO32-水解平衡：CO32- + H2O
Kw 1014 4 Kh 1 . 79 10 K a 2 5.5 1011
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
要的方向转化。
已知沉淀溶解 有关计算 平衡，求饱和 溶液中的离子 (1).利用溶度积计算某种离子的浓度 浓度。
例1:25℃时， Ksp (PbI2)= 7.1×10-9 mol3L-3求PbI2的饱和溶 液中的[Pb2+]和[I-].
（1）沉淀的溶解
BaCO3(s) 等难溶盐溶解在强酸溶液中: BaCO3(s) +2H+=CO2+H2O+Ba2+ CaCO3(s)+2H+=CO2+H2O+Ca2+ ZnS(s)+2H+ = Zn2++H2S
难溶于水的氢氧化物溶解在酸中：
Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2++2H2O Fe(OH)3(s) +3H+=Fe3++3H2O Mg(OH)2(s)溶解在氯化铵等酸性的盐溶液中: Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3
[Ba2+]=(1.1×10-10mol2L-2)/ (0.352mol/L)
=2.9×10-10molL-1 因为剩余的[Ba2+]< 10-5mol/L 所以有效除去了误食的Ba2+。
交流•研讨
1.溶洞里美丽的石笋、钟乳是如何形成的？
2.海洋中的多彩珊瑚又是怎样生长形成的？
2.沉淀的转化 ZnS沉淀转化为CuS沉淀 观察思考
ZnS(s)
Zn2+(aq)
+
S2-(aq) +
Cu2+(aq)
平衡向右移动
ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应： ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+
CuS(s)
沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转 化为更难溶的沉淀，难溶物的溶解度相差越大，这种转化的 趋势越大。 如：在AgCl(s)中加入NaI溶液可转化为AgI(s)沉淀。 在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。
解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉 淀后，Ba2+过量，剩余的即[Ba2+]=0.01-0.001=0.009mol/L. [SO42-]=Ksp/[Ba2+]= 1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L)
因为，剩余的即[SO42-]=1.2×10-8mol/L<1.0×10-5mol/L
1、沉淀溶解平衡定义：一定温度下，当沉淀溶解的速率和 沉淀生成的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到平 衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡 。
2、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， 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 一个常数，称之为溶度积常数，简称溶度积，用Ksp表示。 影响Ksp的因素: 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。 Ksp的意义: Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 同类型的难溶电解质，在同温度下，Ksp越大，溶解度越大； 不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。
所以， SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。 注意：当剩余离子即平衡离子浓度≤10-5mol/L时，认为离子 已沉淀完全或离子已有效除去。
例. 用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知: Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2L-2 解：5% 的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.352mol/L,
3、沉淀的溶解与生成 利用Q与K判断沉淀的生成与溶解 • ①Q = Ksp时难溶电解质达到沉淀溶解平衡 状态，溶液是饱和溶液。 • ②Q＞Ksp溶液中将析出沉淀，直到溶液中 的Q = Ksp为止。 • ③Q＜Ksp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 中Q = Ksp时，溶液达到饱和。
水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?
硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水. 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Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以 MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时[Mg2+]的大小。