(一)沉淀溶解平衡
1、沉淀溶解平衡和溶度積定義:
在一定溫度下,當把PbI2固體放入水中時,PbI2在水中的溶解度很小,PbI2表面上的Pb2+離子和I-離子,在H2O分子作用下,會脫離晶體表面進入水中。反過來在水中的水合Pb2+離子與水合I-離子不斷地作無規(guī)則運動,其中一些Pb2+(aq)和I-(aq)在運動中相互碰撞,又可能沉積在固體表面。當溶解速率與沉淀速率相等時,在體系中便存在固體與溶液中離子之間的動態(tài)平衡。這種平衡關系稱為沉淀溶解平衡,其平衡常數(shù)叫溶度積常數(shù)或溶度積。沉淀溶解平衡和化學平衡、電離平衡一樣,一種動態(tài)平衡,其基本特征為:(1)可逆過程;(2)沉積和溶解速率相等;(3)各離子濃度不變;(4)改變溫度、濃度等條件平衡移動。
2、溶度積的一般表達式:
在一定溫度下,難溶電解質(zhì)在飽和溶液中各離子濃度冪的乘積是一個常數(shù),這個常數(shù)稱為該難溶電解質(zhì)的溶度積。用符號Ksp表示。
3、溶度積的影響因素:
溶度積Ksp的大小和溶質(zhì)的溶解度不同,它只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關,與濃度無關。但是,當溫度變化不大時,Ksp數(shù)值的改變不大,因此,在實際工作中,常用室溫18~25℃的常數(shù)。
4、溶度積的應用:
(1)溶度積Ksp可以用來判斷難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力,當化學式所表示的組成中陰、陽離子個數(shù)比相同時,Ksp數(shù)值越大的難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強。
(2)溶度積Ksp可以判斷沉淀的生成、溶解情況以及沉淀溶解平衡移動方向。
5、溶度積(Ksp)的影響因素和性質(zhì):
溶度積(Ksp)的大小只與難溶電解質(zhì)性質(zhì)和溫度有關,與沉淀的量無關,離子濃度的改變可使平衡發(fā)生移動,但不能改變?nèi)芏确e,不同的難溶電解質(zhì)在相同溫度下Ksp不同。
相同類型的難溶電解質(zhì)的Ksp越小,溶解度越小,越難溶。例如:
Ksp(AgCl) >Ksp(AgBr) > Ksp(AgI),溶解度:AgCl) > Ksp(AgBr) > Ksp(AgI)。
6、溶度積規(guī)則:
在一給定的難溶電解質(zhì)溶液中,濃度商(Qc)和溶度積(Ksp)之間存在三種可能情況。
(1)Qc=Ksp此時難溶電解質(zhì)達到沉淀溶解平衡狀態(tài),溶液是飽和溶液。
(2)Qc>Ksp溶液中將析出沉淀,直到溶液中的Qc=Ksp為止。
(3)Qc
說明: 濃度商(Qc)是非平衡狀態(tài)下各離子濃度冪的乘積,所以Qc值不固定。
(二)沉淀溶解平衡的應用
沉淀溶解平衡和化學平衡、電離平衡一樣合乎平衡的基本特征、滿足平衡的變化基本規(guī)律,可以運用平衡移動原理來進行解釋。根據(jù)平衡移動原理和溶度積規(guī)則可知,改變?nèi)芤褐须x子濃度,可以使沉淀溶解平衡發(fā)生移動,實現(xiàn)沉淀的溶解、生成和沉淀的轉(zhuǎn)化。
1、沉淀的溶解與生成:
沉淀的溶解與生成這兩個相反的過程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小,控制離子濃度的大小,可以使反應向所需要的方向轉(zhuǎn)化。
(1)在難溶電解質(zhì)溶液中,沉淀溶解的條件是:Qc
(2)在難溶電解質(zhì)溶液中,產(chǎn)生沉淀的條件是:Qc>Ksp。常用的方法:在難溶電解質(zhì)的溶液中加入適當沉淀劑,設法使構晶離子的濃度增大,使之滿足Qc>Ksp,促進平衡向生成沉淀的方向移動,就會生成沉淀。
2、沉淀的轉(zhuǎn)化:
(1)定義:使一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì),即把一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程稱為沉淀的轉(zhuǎn)化。
(2)實質(zhì):
沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì):沉淀溶解平衡的移動。一般來說,對相同類型的難溶電解質(zhì),溶度積大的難溶電解質(zhì)容易轉(zhuǎn)化為溶度積較小的難溶電解質(zhì)。一種沉淀可轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀,難溶物的溶解度相差越大,這種轉(zhuǎn)化的趨勢越大。
(3)方法:
沉淀的轉(zhuǎn)化常用的方法:在含有沉淀的溶液中,加入適當?shù)某恋韯蛊渑c溶液中某一離子結(jié)合成為另一種難溶電解質(zhì)的過程。例如:
在ZnS(s)中加入CuSO4溶液可轉(zhuǎn)化為CuS (s)沉淀。
在FeS(s)中加入到Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬的溶液可轉(zhuǎn)化為CuS (s)、HgS (s)、PbS (s)等沉淀。
1、沉淀溶解平衡和溶度積定義:
在一定溫度下,當把PbI2固體放入水中時,PbI2在水中的溶解度很小,PbI2表面上的Pb2+離子和I-離子,在H2O分子作用下,會脫離晶體表面進入水中。反過來在水中的水合Pb2+離子與水合I-離子不斷地作無規(guī)則運動,其中一些Pb2+(aq)和I-(aq)在運動中相互碰撞,又可能沉積在固體表面。當溶解速率與沉淀速率相等時,在體系中便存在固體與溶液中離子之間的動態(tài)平衡。這種平衡關系稱為沉淀溶解平衡,其平衡常數(shù)叫溶度積常數(shù)或溶度積。沉淀溶解平衡和化學平衡、電離平衡一樣,一種動態(tài)平衡,其基本特征為:(1)可逆過程;(2)沉積和溶解速率相等;(3)各離子濃度不變;(4)改變溫度、濃度等條件平衡移動。
2、溶度積的一般表達式:
在一定溫度下,難溶電解質(zhì)在飽和溶液中各離子濃度冪的乘積是一個常數(shù),這個常數(shù)稱為該難溶電解質(zhì)的溶度積。用符號Ksp表示。
3、溶度積的影響因素:
溶度積Ksp的大小和溶質(zhì)的溶解度不同,它只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關,與濃度無關。但是,當溫度變化不大時,Ksp數(shù)值的改變不大,因此,在實際工作中,常用室溫18~25℃的常數(shù)。
4、溶度積的應用:
(1)溶度積Ksp可以用來判斷難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力,當化學式所表示的組成中陰、陽離子個數(shù)比相同時,Ksp數(shù)值越大的難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強。
(2)溶度積Ksp可以判斷沉淀的生成、溶解情況以及沉淀溶解平衡移動方向。
5、溶度積(Ksp)的影響因素和性質(zhì):
溶度積(Ksp)的大小只與難溶電解質(zhì)性質(zhì)和溫度有關,與沉淀的量無關,離子濃度的改變可使平衡發(fā)生移動,但不能改變?nèi)芏确e,不同的難溶電解質(zhì)在相同溫度下Ksp不同。
相同類型的難溶電解質(zhì)的Ksp越小,溶解度越小,越難溶。例如:
Ksp(AgCl) >Ksp(AgBr) > Ksp(AgI),溶解度:AgCl) > Ksp(AgBr) > Ksp(AgI)。
6、溶度積規(guī)則:
在一給定的難溶電解質(zhì)溶液中,濃度商(Qc)和溶度積(Ksp)之間存在三種可能情況。
(1)Qc=Ksp此時難溶電解質(zhì)達到沉淀溶解平衡狀態(tài),溶液是飽和溶液。
(2)Qc>Ksp溶液中將析出沉淀,直到溶液中的Qc=Ksp為止。
(3)Qc
說明: 濃度商(Qc)是非平衡狀態(tài)下各離子濃度冪的乘積,所以Qc值不固定。
(二)沉淀溶解平衡的應用
沉淀溶解平衡和化學平衡、電離平衡一樣合乎平衡的基本特征、滿足平衡的變化基本規(guī)律,可以運用平衡移動原理來進行解釋。根據(jù)平衡移動原理和溶度積規(guī)則可知,改變?nèi)芤褐须x子濃度,可以使沉淀溶解平衡發(fā)生移動,實現(xiàn)沉淀的溶解、生成和沉淀的轉(zhuǎn)化。
1、沉淀的溶解與生成:
沉淀的溶解與生成這兩個相反的過程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小,控制離子濃度的大小,可以使反應向所需要的方向轉(zhuǎn)化。
(1)在難溶電解質(zhì)溶液中,沉淀溶解的條件是:Qc
(2)在難溶電解質(zhì)溶液中,產(chǎn)生沉淀的條件是:Qc>Ksp。常用的方法:在難溶電解質(zhì)的溶液中加入適當沉淀劑,設法使構晶離子的濃度增大,使之滿足Qc>Ksp,促進平衡向生成沉淀的方向移動,就會生成沉淀。
2、沉淀的轉(zhuǎn)化:
(1)定義:使一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì),即把一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程稱為沉淀的轉(zhuǎn)化。
(2)實質(zhì):
沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì):沉淀溶解平衡的移動。一般來說,對相同類型的難溶電解質(zhì),溶度積大的難溶電解質(zhì)容易轉(zhuǎn)化為溶度積較小的難溶電解質(zhì)。一種沉淀可轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀,難溶物的溶解度相差越大,這種轉(zhuǎn)化的趨勢越大。
(3)方法:
沉淀的轉(zhuǎn)化常用的方法:在含有沉淀的溶液中,加入適當?shù)某恋韯蛊渑c溶液中某一離子結(jié)合成為另一種難溶電解質(zhì)的過程。例如:
在ZnS(s)中加入CuSO4溶液可轉(zhuǎn)化為CuS (s)沉淀。
在FeS(s)中加入到Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬的溶液可轉(zhuǎn)化為CuS (s)、HgS (s)、PbS (s)等沉淀。