对AB型难溶电解质,如AgBr、BaSO4等。在沉淀溶解平衡时产生的阳离子和阴离子是等量的,即1mol沉淀溶解,就产生1mol阳离子和1mol阴离子。因此,阳离子和阴离子的浓度在数值上等于该物质的溶解度。以s表示物质的溶解度,那么溶解度和溶度积的互换关系为:           例题:某溶液中含有1.0 mol·L-1的Ni2+和0.1mol·L-1的Fe3+,当逐滴加入NaOH溶液(忽略溶液体积的改变),问:

(1)哪种离子先沉淀,哪种离子后沉淀?沉淀能否达到分离?

(2)要想使Fe3+沉淀完全,Ni2+不沉淀,溶液的pH值需控制在什么范围?

解:  (1)根据溶度积规则,可以分别计算出生成Fe(OH)3和Ni(OH)2沉淀所需要的OH-的最低浓度。

所以Fe(OH)3开始沉淀时c(OH-)为1.59×10-13mol·L-1

所以Ni(OH)2开始沉淀时c(OH-)为4.47×10-8mol·L-1。可见Fe(OH)3先沉淀,Ni(OH)2后沉淀。那么,刚有Ni(OH)2沉淀生成时,溶液中的Fe3+浓度又是多大呢?

所以,当Ni(OH)2开始沉淀时,溶液中的Fe3+的浓度仅为4.48×10-16ol·L-1。可见,在Ni(OH)2开始沉淀时,Fe3+早已沉淀完全(c(Fe3+)<10-5mol·L-1)。

一般说来,在任一种沉淀开始时,若溶液中先发生沉淀的离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时,则能够实现沉淀分离,反之,则不能。此题即为通过沉淀实现分离的一个例子。

(2)由(1)计算可知,欲不生成Ni(OH)2沉淀,则溶液的OH-浓度应小于4.47×10-8mol·L-1

即               pOH>-log(4.47×10-8)≈7.3

pH<14-pOH=6.7

使Fe3+沉淀完全,则必须使c(Fe3+)≤10-5mol·L-1,则溶液的OH-浓度应为:

即          c(OH-)>1.59×10-11(mol·L-1)

pOH<-log(1.59×10-11)=10.8

pH>3.2

因此,溶液的pH值应控制在3.2-6.7范围之内,方能使Fe3+沉淀完全,而Ni2+不沉淀。

知能训练

将难溶于水的固态物质放入水里,它或多或少地溶于水,当成为饱和溶液时,未溶解的固态物质跟已溶解的物质之间达到平衡。例如:

AgCl Ag++Cl

(未溶解的固体) (溶液中的离子)

按照质量作用定律,可得:

在温度一定时,K是一个常数,固体AgCl的“浓度”也为一常数,可并入常数项,则得:

[Ag+][Cl]=Ksp,

Ksp叫做溶度积常数,简称溶度积。

在一定温度下,难溶电解质MmNn在饱和溶液中建立下列的沉淀-溶解平衡:

MmNn(固体)mMn++nNm

根据质量作用定律,溶度积常数在给定温度下可以表示为:

Ksp=[Mn+]m[Nm]n

式中的m和n分别代表离子Mn+和Nm的系数。

例如: Mg(OH)2(固)Mg2++2OH

Ksp=[Mg2+][OH]2

Ca3(PO4)2(固)3Ca2++2PO43

Ksp=[Ca2+]3[PO43]2

溶度积表示在难溶电解质的饱和溶液里,组成沉淀的有关离子浓度幂方次的乘积,在一定温度下是一个常数。Ksp的大小跟其溶解度有关,它反映难溶电解质的溶解能力。

下表是一些难溶电解质在25℃时的溶度积。

根据溶度积可以判断难溶电解质溶液中沉淀的生成、溶解的情况。下面以AgCl为例说明。

(1)当[Ag+][Cl]<Ksp时,溶液尚未饱和,这时没有沉淀析出。如果加入少量AgCl,应能继续溶解。

(2)当[Ag+][Cl]= Ksp时,是饱和溶液,溶液中已溶解的物质跟未溶解的固态物质处于动态平衡。

(3)当[Ag+][Cl]>Ksp时,AgCl就以沉淀的形式析出,直至[Ag+][Cl]=Ksp时为止。

在教学里常会碰到这样的问题,某些不溶性盐(如CaCO3等)在酸中溶解了,应用溶度积的知识可以解释这个问题。碳酸钙的溶解度虽然很小,但还是有少量溶解在水里,而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡:

CaCO3Ca2++CO32

当酸跟碳酸钙作用时,酸所电离出的氢离子跟碳酸根离子生成HCO3-或H2CO3(分解放出CO2)。

H++CO32-HCO3

这样CO32-浓度减少,使[Ca2+][CO32]<Ksp(CaCO3),碳酸钙就继续溶解。

氯化银沉淀能在氨水中溶解也是这个原因。氨跟银离子作用生成[Ag(NH3)2]+络离子,减少了银离子的浓度,使[Ag+][Cl]<Ksp(AgCl),氯化银就继续溶解。

溶度积原理在生产上,特别是在化学分析上极为重要。因为常常要利用生成沉淀的反应作为分离和鉴别不同离子的手段。

 0  368466  368474  368480  368484  368490  368492  368496  368502  368504  368510  368516  368520  368522  368526  368532  368534  368540  368544  368546  368550  368552  368556  368558  368560  368561  368562  368564  368565  368566  368568  368570  368574  368576  368580  368582  368586  368592  368594  368600  368604  368606  368610  368616  368622  368624  368630  368634  368636  368642  368646  368652  368660  447090 

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