2.沉淀的转化

沉淀的转化是一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程,其实质是沉淀溶解平衡的移动。难溶物的溶解度相差越大,这种转化的趋势越大。

如:在AgCl(s)中加入足量的NaBr溶液,白色AgCl(s)可全部化为淡黄色AgBr(s), 在AgBr(s)中加入足量的NaI 溶液,淡黄色AgBr(s)可全部化为黄色的AgI(s);

AgCl、AgBr、AgI的Ksp逐渐减小,白色AgCl沉淀转化成难溶的淡黄色的AgBr,然后淡黄色的AgBr再转变成更难溶的黄色AgI沉淀。

离子方称式:AgCl+Br-=AgBr+Cl-,  AgBr+I-=AgI+Br-.

在ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液白色ZnS(s)转化为黑色的CuS沉淀,ZnS+Cu2+CuS+Zn2+;

因为FeS、MnS 、 ZnS的Ksp远小于CuS、HgS、PbS的Ksp,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) 、ZnS等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。

例3: 已知,Ksp[FeS]= 6.3×10-18, Ksp[CuS]= 1.3×10-36 ,Ksp[MnS]= 2.5×10-13 ,

Ksp[HgS]= 6.4×10-53,判断下列离子方称式不正确的是

A.FeS(s) + Cu2+(aq)= CuS(s) +Fe2+ (aq)    B.FeS(s) +Hg2+(aq) = HgS(s) +Fe2+(aq)

C.HgS(s) + Fe2+(aq) = FeS(s) +Hg2+(aq)    D.FeS(s)+Mn2+(aq)=MnS(s)+Fe2+(aq)

解:可以比较Ksp的大小来判断离子方称式是否正确, Ksp[FeS]> Ksp[CuS], Ksp[FeS]> Ksp[HgS],AB正确,CD不正确.

也可以通过求每个离子反应的平衡常数K,当平衡常数K>1.0×105,离子反应可进行, 当平衡常数K<1.0×10-5时, 离子反应不能发生.

K(A)=Ksp(FeS)/Ksp(CuS)= 6.3×10-18/1.3×10-36=2.0×1017>>1.0×105,A反应正确;

K(B)=Ksp(FeS)/Ksp(HgS)= 6.3×10-18/6.4×10-53=1.0×1035>>1.0×105,B反应正确;

K(C)=Ksp(HgS)/Ksp(FeS)= 6.4×10-53/6.3×10-18=1.0×10-35 <<1.0×10-5,B反应不发生;

K(D)= Ksp(FeS)/Ksp(MnS)= 6.3×10-18/2.5×10-13=2.5×10-5 <1.0×10-5,B反应不发生;

答案:CD

例4:已知常温下,Mg(OH)2在水中的溶解度为6.38×10-3g/L,求

(1)Mg(OH)2饱和溶液中的溶度积Ksp。

(2)求Mg(OH)2在0.001mol/L的NaOH溶液中的溶解度。

(3)求Mg(OH)2在0.001mol/L的MgCl2溶液中的溶解度。

解:(1)Mg(OH)2在水中的溶解度为6.38×10-3g/L,即Mg(OH)2物质的量浓度=6.38×10-3g/L¸58g/mol=1.1×10-4mol/L,[Mg2+]=1.1×10-4mol/L,[OH-]=2.2×10-4mol/L,

 Ksp=[Mg2+][OH-]2=1.1×10-4×(2.2×10-4)2=5.3×10-12

 (2)[OH-]=0.001mol/L,[Mg2+]=Ksp/[OH-]2=5.3×10-12/(0.001)2=5.3×10-6(mol/L)

=3.07×10-4g/L.

 溶解度为5.3×10-6mol/L或3.07×10-4g/ L或3.07×10-5g.

 (3)[OH-]=mol/L,

Mg(OH)2物质的量浓度=1/2×7.3×10-5mol/L=3.6×10-5mol/L, 溶解度为3.6×10-5mol/L

或2.1×10-3g/ L或2.1×10-4g.

例5:已知Ksp(AgCl)=1.8×10-1 0,Ksp(Ag2CrO4)=1.9×10-12,现有0.001摩/升AgNO3溶液滴定

1.沉淀的溶解与生成

利用溶度积KSP可以判断沉淀的生成、溶解情况以及沉淀溶解平衡移动方向。

a.当 Qc > Ksp时是过饱和溶液,反应向生成沉淀方向进行,直至达到沉淀溶解平衡状态(饱和为止)。

b.当 Qc = Ksp时是饱和溶液,达到沉淀溶解平衡状态。

c.当 Qc < Ksp时是不饱和溶液,反应向沉淀溶解的方向进行,直至达到沉淀溶解平衡状态(饱和为止)。

  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。

(1).沉淀的溶解

①酸溶解法

如BaCO3(s)等难溶盐可溶解在酸溶液中,不能内服BaCO3(s)作钡餐,而应用BaSO4(s)。

 BaCO3(s) +2H+=CO2­+H2O+Ba2+   

由于酸电离出的H+与BaCO3(s)中溶解产生的 CO32-反应生成CO2和水,使CO32-离子浓度降低,离子的浓度商Qc < Ksp,BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动,最后BaCO3溶解在过量的酸溶液中。

②氧化还原溶解法

如金属硫化物FeS(s) 、MnS(s) 、ZnS不溶于水但可溶于酸中,而CuS、Ag2S、HgS等不溶于水也不溶于酸,只能溶于氧化性酸HNO3溶液中。S2-被氧化,离子的浓度商Qc < Ksp,沉淀溶解平衡向右移动,最后CuS、Ag2S、HgS溶解在HNO3溶液中。

3CuS+2NO3-+8H+=3Cu2++3S↓+2NO↑+4H2O

③生成配合物溶解法

如AgCl、Cu(OH)2可溶解在氨水中生成银氨溶液和铜氨溶液等更稳定配离子,减少了Ag+和Cu2+的浓度,使得离子的浓度商Qc < Ksp,沉淀溶解平衡向右移动,最后AgCl、Cu(OH)2溶解在氨水中。

AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-  Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-

(2).沉淀的生成

①溶洞中石笋的生成;②珊瑚的生成;③水垢的形成;④在MgCl2等盐溶液中滴加NaOH等碱性溶液产生Mg(OH)2等沉淀。Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓    Fe3++3OH-=Fe(OH)3

由于盐电离出的金属阳离子Mg2+与碱电离出的OH-离子的浓度商Qc > Ksp,反应向生成Mg(OH)2沉淀方向进行,直至达到沉淀溶解平衡状态(饱和为止)。

例2:已知氨水的Kb=1.8×10-5,Ksp[Mg(OH)2]= 5.6×10-12, (1).在100mL0.001mol/L的MgCl2溶液中加入等体积和0.01mol/L的NaOH溶液,是否有沉淀析出?(2) 在100mL0.01mol/L的MgCl2溶液中加入等体积和0.01mol/L的氨水溶液,是否有沉淀析出?

解:(1)Qc=[Mg2+][OH-]2=5.0×10-4×(5.0×10-3)2=1.25×10-8, Qc >Ksp[Mg(OH)2],有Mg(OH)2沉淀析出.

  (2)氨水是弱碱混合后电离出的[OH-]==3.0×10-4,

Qc=[Mg2+][OH-]2=5.0×10-4×(3.0×10-4)2=4.5×10-12, Qc <Ksp[Mg(OH)2],无Mg(OH)2沉淀析出.

 0  365679  365687  365693  365697  365703  365705  365709  365715  365717  365723  365729  365733  365735  365739  365745  365747  365753  365757  365759  365763  365765  365769  365771  365773  365774  365775  365777  365778  365779  365781  365783  365787  365789  365793  365795  365799  365805  365807  365813  365817  365819  365823  365829  365835  365837  365843  365847  365849  365855  365859  365865  365873  447090 

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