㈠ 大學化學,求解釋6.7
郭敦榮回答:
6,溶於D,水
7,ZnS與MnS均為AD型電解質,在純水中的溶解度S=√ Ksp,(mol/L)
Ksp(ZnS)=1.6×10^(-24),Ksp(MnS)=2.5×10^(-13),
ZnS在純水中的溶解度:
φS/ZnS=√ Ksp=√[ 1.6×10^(-24)]=1.26×10^(-12)mol/L
MnS在純水中的溶解度:
φS/MnS=√ Ksp=√[2.5×10^(-13)] =5.0×10^(-6)mol/L
∴φS/MnS>φS/ZnS,是肯定的,
但這題沒給出是什麼樣的溶液,φS/S²-是ZnS中的還是MnS中的或者是它們一定比例混合溶液中的都未確定,而無法比較。
這題是個無頭案。
㈡ 硫化鋅在水中、pH鹼性條件、pH酸性條件下,哪個的溶解度更小
硫化鋅在酸性條件下溶解度最大
水中次之
鹼性條件下不溶解
㈢ 請問怎麼用實驗比較三種硫化物,CuS,ZnS,MnS,溶解度大小需要具體步
CuS,ZnS,MnS三種物質的顏色不同,如下:
CuS:黑色;ZnS:白色;MnS:粉紅
顯然三者的顏色不同,可利用沉澱轉化(由溶解度大的向溶解度小的沉澱轉化)來設計實驗。
將一定量MnS放入一定量水中,攪拌,不溶。再向該體系中加入0.1mol/L的ZnCl2(ZnSO4也行),攪拌,沉澱逐漸由粉紅色變為白色,證明由MnS轉變成了ZnS;
同樣,將一定量ZnS放入一定量水中,攪拌,不溶。再向該體系中加入0.1mol/L的CuCl2(CuSO4也行),攪拌,沉澱逐漸由白色變為黑色,證明由ZnS轉變成了CuS;
根據實驗現象可知溶解度依次變小的順序是MnS,ZnS,CuS。
就是這么個實驗過程,使用試劑的具體的量做實驗時可先摸索一下。
㈣ 化學高考基礎題
(時間:60分鍾滿分:100分)
一、選擇題(本題包括10小題,每小題5分,共50分)
1.下列敘述正確的是()
A.一般認為沉澱離子濃度小於10-5 mol/L時,則認為已經沉澱完全
B.反應AgCl+NaBr===AgBr+NaCl能在水溶液中進行,是因為AgBr比AgCl更難溶於水
C.Al(OH)3(s) Al3+(aq)+3OH-(aq)表示沉澱溶解平衡,Al(OH)3 Al3++3OH-表示水解平衡
D.只有反應速率很高的化學反應才能應用於工業生產
解析:Al(OH)3 Al3++3OH-表示Al(OH)3的電離平衡,C項錯誤;化學反應能否應用於工業生產與反應速率無必然聯系.
答案:AB
2.下列說法不正確的是()
A.Ksp只與難溶電解質的性質和溫度有關
B.由於Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉澱在一定條件下可轉化為CuS沉澱
C.其他條件不變,離子濃度改變時,Ksp不變
D.兩種難溶電解質作比較時,Ksp小的,溶解度一定小
解析:相同溫度下不同的難溶電解質,溶度積常數不同,這是由物質本身的性質決定的,對同一難溶電解質來說,溫度不同,Ksp不同,Ksp不受其他因素的影響.同種類型的難溶電解質Ksp越小,溶解度越小.
答案:D
3.(2011•衡陽月考)向ZnSO4溶液中加入Na2S溶液時,得到白色沉澱,然後向白色沉澱中滴加CuSO4溶液,發現沉澱變為黑色,則下列說法不正確的是()
A.白色沉澱為ZnS,黑色沉澱為CuS
B.上述現象說明ZnS的Ksp小於CuS的Ksp
C.利用該原理可實現一種沉澱轉化為更難溶的沉澱
D.該過程破壞了ZnS的溶解平衡
解析:因Zn2++S2-===ZnS↓,生成的ZnS存在平衡ZnS(s)===Zn2+(aq)+S2-(aq),加入CuSO4溶液後,Cu2++ZnS===CuS↓+Zn2+,使ZnS轉化為黑色CuS沉澱,說明Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),B 項錯誤.
答案:B
4.(2010•廣東調研)下表是五 種銀鹽的溶度積常數(25℃),下列有關說法錯誤的是 ()
化學式 AgCl Ag2SO4 Ag2S AgBr AgI
溶度積 1.8×10-10 1.4×10-5 6.3×10-50 7.7×10-13 8.51×10-16
A.五種物質在常溫下溶解度最大的是Ag2SO4
B.將AgCl溶解於水後,向其中加入Na2S,則可以生成黑色的Ag2S沉澱
C.沉澱溶解平衡的建立是有條件的,外界條件改變時,平衡也會發生移動
D.常溫下,AgCl、AgBr和AgI三種物質的溶解度隨著氯、溴、碘的順序逐漸增大
解析:由溶度積可知,Ag2SO4溶解度最大;Ag2S溶解度小於AgCl,在AgCl中加入Na2S生成溶解度更小的Ag2S,A、B正確.鹵化銀的溶解度按Cl―→I依次減小,D不正確.
答案:D
5.下列說法中正確的是()
A.飽和石灰水中加入一定量生石灰,溫度明顯升高,所得溶液的pH增大
B.AgCl懸濁液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡向左移動,溶液中離子的總濃度會減小
C.AgCl懸濁液中加入KI溶液,白色沉澱變成黃色,證明此條件下Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
D.硬水中含有較多的Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4,加熱煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+
解析:A項中Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低,溶液中c(OH-)減小,故所得溶液的pH減小,A錯誤;B項中加入 NaCl,增大了Cl-的濃度,平衡左移,同時Na+的濃度增大,因此溶液中離子的總濃度不會減小,B錯誤;根據沉澱的轉化理論可知,C正確;加熱煮沸只能使部分Ca2+、Mg2+除去,但不可能完全除去,D錯誤.
答案:C
6.硫酸鍶(SrSO4)在水中的沉澱 溶解平衡曲線如下.下列說法正確的是()
A.溫度一定時, Ksp(SrSO4)隨c(SO2-4)的增大而減小
B.三個不同溫度中,313 K時Ksp(SrSO4)最大
C.283 K時,圖中a點對應的溶液是飽和溶液
D.283 K下的SrSO4飽和溶液升溫到363 K後變為不飽和溶液
解析:A項,Ksp只與溫度有關,與濃度的大小無關;C項,a點在283 K線下,應為不飽和和溶液;D項,283 K下的SrSO4飽和溶液升溫到363 K 後,因363 K時的Ksp小於283 K時的Ksp,故溶液變為過飽和溶液.
答案:B
7.下列有關沉澱溶解平衡的說法正確的是()
A.Ksp(AB2)小於Ksp(CD),則AB2的溶解度小於CD的溶解度
B.在氯化銀的沉澱溶解平衡體系中,加入蒸餾水,氯化銀的Ksp增大
C.在氯化銀的沉澱溶解平衡體系中,加入碘化鉀固體,氯化銀沉澱可轉化為碘化銀沉澱
D.在碳酸鈣的沉澱溶解平衡體系中,加入稀鹽酸,溶解平衡不移動
解析:利用溶度積比較難溶電解質的溶解度大小時,必須是陰、陽離子比相同的物質才可以直接比較,A錯誤;Ksp不受濃度影響,只與溫度有關,B錯誤;加入KI固體,Ag+與I-更易結合生成溶解度更小的AgI沉澱,C正確;在碳酸鈣中加入稀鹽酸,CO2-3與H+結合,使溶解平衡向右移動,D錯誤.
答案:C
8.已知CuSO4溶液分別與Na2CO3溶液、Na2S溶液的反應情況如下:
(1)CuSO4+Na2CO3
主要:Cu2++CO2-3+H2O===Cu(OH)2↓+CO2↑
次要:Cu2++CO2-3===CuCO3↓
(2)CuSO4+Na2S
主要:Cu2++S2-===CuS↓
次要:Cu2++S2-+2H2O===Cu(OH)2↓+H2S↑
下列幾種物質的溶解度大小的比較中,正確的是()
A.CuS<Cu(OH)2<CuCO3
B.CuS>Cu(OH)2>CuCO3
C.Cu(OH)2>CuCO3>CuS
D.Cu(OH)2<CuCO3<CuS
解析:根據沉澱轉化一般規律:溶解度小的沉澱易轉化為溶解度更小的沉澱,故由反應(1)知,溶解度CuCO3>Cu(OH)2,由反應(2)知Cu(OH)2>CuS.
答案:A
9.(2011•錦州高三期末)已知:在一定溫度下,微溶電解質Ca(OH)2在飽和溶液中建立沉澱—溶解平衡:Ca(OH)2(s) Ca2++2OH-,濃度積常數Ksp=[Ca2+][OH-]2.下列有關說法不正確的是()
A.飽和石灰水中加入生石灰,若保持溫度不變,則溶液中Ca2+的物質的量不變
B.升高飽和石灰水的溫度時,Ca(OH)2溶度積常數Ksp減小
C.飽和石灰水中加入生石灰,若保持溫度不變,則pH不變
D.向飽和石灰水中加入濃CaCl2溶液會有Ca(OH)2沉澱析出
解析:飽和石灰水中加入生石灰,生石灰與水反應,飽和溶液中水減少,析出氫氧化鈣固體,溫度不變,飽和溶液中溶質質量分數不變,密度不變,離子的物質的量濃度不變,但是溶液中鈣離子的物質的量減少,A項錯誤.
答案:A
10.(2011•海南模擬)已知如下物質的溶度積常數FeS:Ksp=6.3×10-18;CuS:Ksp=1.3×10-36;ZnS:Ksp=1.6×10-24.下列說法正確的是()
A.同溫度下,CuS的溶解度大於ZnS的溶解度
B.將足量CuSO4溶解在0.1 mol•L-1的H2S溶液中,Cu2+能達到的最大濃度為1. 3×10-35 mol•L-1
C.因為H2SO4是強酸,所以Cu2++H2S===CuS↓+2H+不能發生
D.除去工業廢水中的Cu2+,可以選用FeS做沉澱劑
解析:根據Ksp的大小可知,CuS的溶解度最小,A錯誤.B選項中 c(Cu2+)=KspCuScS2-,由於0.1 mol•L-1的H2S中,c(S2-)遠遠小於0.1 mol•L-1,故Cu2+濃度的最大值大於1.3×10-35 mol•L-1,B錯誤.C項中,由於CuS不溶於酸,故該反應可以發生,C錯誤.D項中,根據FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq),由於Ksp(CuS)小於Ksp(FeS),故Cu2+會與S2-結合生成CuS,D正確.
答案:D
二、非選擇題(本題包括4小題,共50分)
11.(12分)(2011•深圳第一次調研)已知在25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均難溶於水,且Ksp(AgX)=1.8×10-10,Ksp(AgY)=1.0×10-12,Ksp(AgZ)=8.7×10-17.
(1)根據以上信息,判斷A gX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶質的物質的量/1 L溶液表示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小順序為____________________________.
(2)若向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體,則c(Y-)________(填「增大」「減小」或「不變」).
(3)在25℃時,若取0.188 g的AgY(相對分子質量188)固體放入100 mL水中(忽略溶液體積的變化),則溶液中Y-的物質的量濃度為__________________.
(4)由上述Ksp判斷,在上述(3)的體系中,________(填「能」或「否」)實現AgY向AgZ的轉化,簡述理由:___________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析:(1)25℃的水溶液中,AgX的溶度積常數為:Ksp(AgX)=c(Ag+)•c(X-)=1.8×10-10,故 AgX的溶解度S(AgX)=c(Ag+)=KspAgX,同理:S(AgY)=KspAgY,S(AgZ)=KspAgZ,根據Ksp(AgX),Ksp(AgY),Ksp(AgZ)的大小可知:S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ).
(2)AgY的飽和溶液中存在溶解平衡:AgY(s)===Ag+(aq)+Y-(aq),加入少量的AgX固體後,c(Ag+)增大,平衡向左移動,c(Y-)減小.
(3)2 5℃時,飽和AgY溶液的溶解度為S(AgY)=KspAgY=1×10-6 mol/L.而此時所得溶液中:c(AgY)=nV=mM•V=0.188 g188 g/mol×0.1 L=0.01 mol/L>10-6 mol/L,AgY不能完全溶解,故c(Y-)=10-6 mol/L.
(4)因為Ksp(AgY)>Ksp(AgZ),因此能夠實現AgY向AgZ的轉化.
答案:(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)
(2)減小(3)1.0×10-6 mol /L
(4)能Ksp(AgY)>Ksp(AgZ)
12.(12分)(2011•廣州市綜合測試)沉澱的生成、溶解和轉化在無機物制備和提純以及科研等領域有廣泛應用.難溶物在水中溶解達到飽和時,即建立沉澱溶解平衡,平衡常數稱為溶度積(Ksp).
已知25℃時,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9.
(1)將濃度均為0.1 mol•L-1的BaCl2溶液與Na2SO4溶液等體積混合,充分攪拌後過濾,濾液中c(Ba2+)=________mol•L-1.取100 mL濾液與100 mL 2 mol•L-1的Na2SO4溶液混合,混合液中c(Ba2+)=________mol•L-1.
(2)醫學上進行消化系統的X射線透視時,常使用BaSO4作內服造影劑.胃酸酸性很強(p H約為1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶於酸的原因是________________
________________(用沉澱溶解平衡原理解釋).萬一誤服了少量BaCO3,應盡快用大量0.5 mol•L-1 Na2SO4溶液給患者洗胃,如果忽略洗胃過程中Na2SO4溶液濃度的變化,殘留在胃液中的Ba2+濃度僅為________mol•L-1.
(3)長期使用的鍋爐需要定期除水垢,否則會降低燃料的利用率.水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液處理,使之轉化為疏鬆、易溶於酸的CaCO3,而後用酸除去.
①CaSO4轉化為CaCO3的離子方程式為___________________________________.
②請分析CaSO4轉化為CaCO3的原理:________________________________________.
解析:(1)因為濃度均為0.1 mol/L,則生成BaSO4沉澱,構成沉澱溶解平衡,Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO2-4)=1×10-10,c(Ba2+)=1×10-5 mol/L.取100 mL濾液與100 mL 2 mol/L Na2SO4的溶液混合後,c(SO2-4)=1 mol/L,Ksp只與溫度有關,則根據Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO2-4)=1×10-10 可知,c(Ba2+)=1×10-10 mol/L.
(2)對於平衡BaSO4(s) Ba2+(sp)+SO2-4(sp),H+對其沒有影響;Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,則BaCO3溶解,生成BaSO4沉澱,根據Ksq(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO2-4)=1×10-10,殘留在胃液中的Ba2+濃度為2×10-10 mol/L.
(3)相同條件下,CaCO3的溶解度小於CaSO4,溶液中更易生成溶解度較小的沉澱.
答案:(1)1×10-51×10-10
(2)對於平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO2-4(aq),H+不能減小Ba2+或SO2-4的濃度,故平衡不能向溶解方向移動2×10-10
(3)①CaSO4(s)+CO2-3(aq)===CaCO3(s)+SO2-4(aq)
②CaSO4存在沉澱溶解平衡,加入Na2CO3溶液後,CO2-3與Ca2+結合生成CaCO3沉澱,Ca2+濃度減少,使CaSO4的沉澱溶解平衡向溶解的方向移動
13.(12分)如圖所示,橫坐標為溶液的pH值,縱坐標為Zn2+離子或Zn(OH)2-4離子物質的量濃度的對數,回答下列問題.
(1)往ZnCl2溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液,反應的離子方程式可表示為:_________
_______________________________________________________________.
(2)從圖中數據計算可得Zn(OH)2的溶度積(Ksp)=________.
(3)某廢液中含Zn2+離子,為提取Z n2+離子可以控制溶液中pH值的范圍是___________
_____________________________________________________________.
(4)已知:往ZnCl2溶液中加入硝酸鉛或醋酸鉛溶液可以製得PbCl2白色晶體;25℃時,PbCl2固體在鹽酸中的溶解度如下:
c(HCl)/
(mol•L-1) 0.50 1.00 2.04 2.90 4.02 5.16 5.78
c(PbCl2)/
(mol•L-1)×10-3 5.10 4.91 5.21 5.90 7.48 10.81 14.01
根據上表數據判斷下列說法正確的是________(填字母序號).
A.隨著鹽酸濃度的增大,PbCl2固體的溶解度先變小後又變大
B.PbCl2固體在0.50 mol•L-1鹽酸中的溶解度小於在純水中的 溶解度
C.PbCl2能與濃鹽酸反應生成一種難電離的陰離子(如配合離子)
D.PbCl2固體可溶於飽和食鹽水
解析:(1)由圖可知:pH在8.0~12.0時,Zn2+主要以Zn(OH)2存在.pH>12.0時,Zn(OH)2轉化為Zn(OH)2-4.
(2)Ksp=c(Zn2+)•c2(OH-),當pH=7時,c(Zn2+)=10-3 mol•L-1,即Ksp=10-3•(10-7)2=10-17.
(3)由圖知,應控制pH范圍8.0~12.0.
(4)由表中數據可知,當Cl-濃度由小變大時,PbCl2的溶解度會先變小後變大,說明當Cl-增加到一定濃度時,PbCl2可以與Cl-形成某種離子(如配合物)而增大溶解度.
答案:(1)Zn2++4OH-===Zn(OH)2-4(2)10-17
(3)8.0~12.0(4)ABCD
14.(14分)(2010•海南中學模擬)金屬氫氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用這一性質,控制溶液的pH,達到分離金屬離子的目的.難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol•L-1)如圖所示.
(1)pH=3時溶液中銅元素的主要存在形式是________.
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,應該控制溶液的pH______________.
A.<1B.4左右C.>6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+雜質,________(填「能」或「不能」)通過調節溶液pH的方法來除去,理由是________________________________________________.
(4)要使氫氧化銅沉澱溶解,除了加入酸之外,還可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2+,寫出反應的離子方程式:____________ _____________________________________________
________________________________________________________________________.
(5)已知一些難溶物的溶度積常數如下表:
物質 FeS MnS CuS PbS HgS ZnS
Ksp 6.3×10-18 2.5×10-13 1.3×10-35 3.4×10-28 6.4×10-33 1.6×10-24
為除去某工業廢水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+雜質,最適宜向此工業廢水中加入過量的________.
A.NaOHB.FeSC.Na2S
解析:由圖可知,在pH=3時溶液中不會出現Cu(OH)2沉澱.
(2)要除去Fe3+的同時必須保證Cu2+不能沉澱,因此pH應保持在4左右.
(3)從圖示關系可看出,Co2+和Ni2+沉澱的pH范圍相差太小,不能通過調控pH而達到分離的目的.
(4)Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq),加入氨水後生成難電離的[Cu(NH3)4]2+,促進Cu(OH)2的溶解.
(5)要使三種離子生成沉澱,最好選擇難溶於水的FeS,使三種雜質離子轉化為更難溶解的金屬硫化物沉澱,同時又不會引入其他離子.
答案:(1)Cu2+(2)B(3)不能Co2+和Ni2+沉澱的pH范圍相差太小(4)Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O(5)B
㈤ 計算CuS在水中的溶解度。(已知CuS的Ksp=6.0x10^-36,H2S的Pka1=7.24,Pka2=14.92)
CuS在水中的溶解度Ksp(CuS)=c(Cu2+)*c(S2-)。
把硫離子濃度代入可算出銅離子的濃度,銅離子的濃度即硫化銅溶解的摩爾濃度,再將它轉化成100克水中的溶解度。
固體物質在100克溶劑里(通常為水)達到飽和狀態時所能溶解的質量(在一定溫度下,100克溶劑里溶解某物質的最大量),用字母S表示,其單位是「g/100g水(g)」。
(5)計算zns在純水中的溶解度擴展閱讀:
物質溶解與否,溶解能力的大小,一方面決定於物質(指的是溶劑和溶質)的本性;另一方面也與外界條件如溫度、壓強、溶劑種類等有關。
在相同條件下,有些物質易於溶解,而有些物質則難於溶解。例如,糖易溶於水,而油脂不溶於水,就是它們對水的溶解性不同。溶解度是溶解性的定量表示。
㈥ 沉澱溶解平衡
沉澱溶解平衡
嚴格地說,在水中絕對不溶的物質是沒有的。通常將溶解度小於0.01 g/L的物質稱為難溶電解質。例如,在一定溫度下,將過量AgCl固體投入水中,Ag+和Cl-離子在水分子的作用下會不斷離開固體表面而進入溶液,形成水合離子,這是AgCl的溶解過程。同時,已溶解的Ag+和 Cl-離子又會因固體表面的異號電荷離子的吸引而回到固體表面,這就是AgCl的沉澱過程。當沉澱與溶解兩過程達到平衡時,稱為沉澱溶解平衡
溶解
AgCl(s) ==== Ag+ + Cl-
(未溶解固體) 沉澱 (已溶解的水合離子)
根據平衡原理,其平衡常數可表示為
但因c(AgCl)為常數,a(Ag+) = c(Ag+), a(Cl-) = c(Cl-)
故上式可寫成 ∴ a(Ag+) ´ a(Cl-) = c(Ag+) ´ c(Cl-) = K Ө = Ksp Ө
即為多相離子平衡的平衡常數,稱為溶度積常數(可簡稱溶度積)。
對於一般的難溶電解質AmBn的沉澱溶解平衡
溶解
AmBn(s) ==== mAn+ + nBm-
沉澱
上式的意義是:在一定溫度下,難溶電解質飽和溶液中各離子濃度冪的乘積為一常數。嚴格地說, 應該用溶解平衡時各離子活度冪的乘積來表示。但由於難溶電解質的溶解度很小,溶液的濃度很稀。一般計算中,可用濃度代替活度。本書附錄列出了一些難溶電解質的溶度積。
的大小反映了難溶電解質溶解能力的大小。 越小,表示該難溶電解質的溶解度越小。
Ksp的物理意義;
(1).Ksp的大小隻與反應溫度有關,而與難溶電解質的質量無關;
(2)表達式中的濃度是沉澱溶解達平衡時離子的濃度,此時的溶液是飽和或准飽和溶液;
(3)由Ksp的大小可以比較同種類型難溶電解質的溶解度的大小;不同類型的難溶電解質不能用.Ksp比較溶解度的大小
[引出] Ksp與s均可判斷溶解度大小,二者有無關系?
溶解度和溶度積的相互換算
根據溶度積常數關系式,可以進行溶度積和溶解度之間的計算。但在換算時必須注意採用物質的量濃度(單位用mol/L)作單位。另外,由於難溶電解質的溶解度很小,溶液很稀,難溶電解質飽和溶液的密度可認為近似等於水的密度,即1 kg/L。
例 已知AgCl在298 K時的溶度積為1.8×10-10 ,求AgCl的溶解度。
解: 設AgCl的溶解度為S mol/L
∵ AgCl(s) === Ag+ + Cl-
平衡濃度/(mol/L) S S
(AgCl) = c(Ag+)×c(Cl-) = S 2
∴ S = 1.34×10-5 mol/L
計算結果表明,AB型的難溶電解質,其溶解度在數值上等於其溶度積的平方根。即
S =
例題: 298K時,Ag2CrO4 的溶解度 s =1.3 ´10-4 mol·L-1,計算Ag2CrO4的溶度積。
對於AB2(或A2B)型的難溶電解質(如CaF2、Ag2S等)同理可推導出AB2(或A2B)型的難溶電解質的溶解度和溶度積的關系為
S =
問題:試推導難溶電解質Ca3(PO4)2的溶解度與溶度積的關系式。
從上述兩例的計算可以看出,AgCl的溶度積(1.8×10-10 )比AgBr的溶度積(5.0×10-13 )大,所以AgCl的溶解度(1.34×10-5 mol/L)也比AgBr的溶解度(7.1×10-7 mol/L)大,然而,AgCl的溶度積比Ag2CrO4的溶度積(1.1×10-12 )大,AgCl的溶解度卻比Ag2CrO4 的溶解度(6.5×10-5 mol/L)小,這是由於AgCl的溶度積表達式與Ag2CrO4的溶度積表達式不同所致。因此,只有對同一類型的難溶電解質,才能應用溶度積來直接比較其溶解度的相對大小。而對於不同類型的難溶電解質,則不能簡單地進行比較,要通過計算才能比較。
溶度積和溶解度有聯系也有差別
Ø 與溶解度概念應用范圍不同,Kspθ只用來表示難溶電解質的溶解度;
Ø Kspθ不受離子濃度的影響,而溶解度則不同。
用Kspθ比較難溶電解質的溶解性能只能在相同類型化合物之間進行,溶解度則比較直觀。
10-1-3、溶度積和Gibbs函數 Ksp0 可用實驗測得,可用熱力學方法計算
在化學熱力學基礎一章,曾學過平衡常數和Gibbs函數的關系式 Δ
因為溶度積也是一種平衡常數,所以上式可用來計算溶度積。
例 已知AgCl(s),Ag+和Cl-的標准Gibbs函數Δ 分別是-109.72,77.11和-131.17 kJ/mol,求298 K時AgCl的溶度積。
解: ∵ AgCl(s) === Ag+ + Cl
Δ /(kJ/mol) -109.72 77.11 -131.17
Δ = 77.11 +(-131.17)- (-109.72) = 55.66 kJ/mol
= = -9.7484 ∴ = 1.8×10-10
與其它平衡常數 、 和 一樣,也是溫度T的函數。對大多數難溶鹽來說,溫度升高, 增加,但溫度對 的影響不是很大。因此,在實際工作中,常用室溫時的數據。
[引出] 往NaCl溶液中滴AgNO3,是否一定生成沉澱?如何判斷能否生成沉澱?
10-1-4溶度積規則---用於判斷沉澱平衡移動的方向,即van』t Hoff等溫式在沉澱溶解平衡中的應用。
根據溶度積常數,可以判斷某一難溶電解質的多相系統中沉澱 、溶解過程進行的方向。例如,在一定溫度下,將過量的BaSO4固體放入水中,溶液達到飽和後,如果設法增大c(Ba2+)或c(SO42-),如加入BaCl2或Na2SO4,則平衡會發生移動,生成BaSO4沉澱
BaSO4(s) === Ba2+ + SO42- 平衡向左移動
由於沉澱的生成,系統中的c(Ba2+)或c(SO42-)會逐漸減小,當它們的乘積c(Ba2+)c(SO42-) = 時,系統達到了一個新的平衡狀態。
如果設法降低上述平衡系統中的c(Ba2+)或c(SO42-),則平衡也會發生移動,使BaSO4溶解
BaSO4(s) === Ba2+ + SO42- 平衡向右移動
當c(Ba2+)c(SO42-)= 時,BaSO4沉澱溶解又達到了平衡。
對於一般難溶電解質的沉澱溶解平衡 AmBn(s)=== mAn+ + nBm-
如果引入離子積( )以表示任意情況下離子濃度冪之積,則有 = cm(An+) × cn(Bm-)
將 與 比較,系統有三種情況
(1) > :有沉澱析出,溶液過飽和;
(2) = : 動態平衡,溶液飽和;
(3) < :無沉澱析出或沉澱溶解,溶液不飽和。
10-1-5溶度積規則的應用:
(1)判斷沉澱的生成和溶解
(2)控制離子濃度使反應向需要的方向移動。
以上三條稱溶度積規則,它是難溶電解質關於沉澱生成和溶解平衡移動規律的總結。控制離子濃度,就可以使系統生成沉澱或使沉澱溶解 。
10-2沉澱的生成
10-2-1沉澱生成
在某難溶電解質的溶液中,要使該物質的沉澱生成,根據溶度積規則,則必須達到沉澱生成的必要條件,即 >
例:(1)將等體積的4 ×10-5 mol.L-1 AgNO3 和4 ×10-5 mol.L-1 K2CrO4 混合時,有無磚紅色Ag2CrO4 沉澱析出?
Q = [Ag+] [CrO42-] = 8´10-15 < Ksp, = 9 ´10-12 因此無 CaCO3沉澱生成。
(2)改變AgNO3和K2CrO4的濃度為4.0´ 10-3mol dm-3 ,則
Q = [Ag+] [CrO42-] = 8´10-9 > Ksp 因此有沉澱生成。
10-2-2、同離子效應對沉澱溶解平衡的影響
-在難溶電解質飽和溶液中加入與其含有相同離子的易溶強電解質,使難溶電解質的溶解度降低的作用.
如前所述,如果在BaSO4的沉澱溶解平衡系統中加入BaCl2(或Na2SO4)就會破壞平衡,結果生成更多的BaSO4沉澱。當新的平衡建立時,BaSO4的溶解度減小。在難溶電解質的飽和溶液中,這種因加入含有相同離子的強電解質,使難溶電解質溶解度降低的效應,稱為同離子效應。
注意:沉澱劑的用量不是越多越好,有時過量的沉澱劑反而會使溶解度增加。
例 求 25℃時, PbI2在 0.010 mol·L-1 KI溶液中的溶解度。
由計算結果可見,PbI2在0.10 mol/L KI溶液中的溶解度約為在純水中的 一。因此,利用同離子效應可以使難溶電解質的溶解度大大降低。一般來說,溶液中殘留的離子濃度,在定性分析中小於10-5 mol/L,在定量分析中小於10-6 mol/L, 就可以認為沉澱完全。
10-2-3鹽效應
---在難溶電解質飽和溶液中,加入易溶強電解質(可能含有共同離子或不含共同離子)而使難溶電解質的溶解度增大的作用。
當加入強電解質→C↑、I↑→γ↓。因溫度一定Kspθ是一定值,故離子濃度[Ag+]、[ Cl-]就增大。
注意:
同離子效應對難溶電解質溶解度的影響遠大於鹽效應 。因此,通常情況下,只考慮同離子效應產生的影響
10-2-4、沉澱的溶解
根據溶度積規則,沉澱溶解的必要條件是 < ,只要採取一定的措施,降低難溶電解質沉澱溶解平衡系統中有關離子的濃度,就可以使沉澱溶解。溶解方法有以下幾種。
(1) 利用酸、鹼或某些鹽類(如NH4+鹽)與難溶電解質組分離子結合成弱電解質(如弱酸,弱鹼或H2O)可以使該難溶電解質的沉澱溶解。
例如,固體ZnS可以溶於鹽酸中,其反應過程如下
ZnS(s) === Zn2++S2- (1)
S2- + H+ === HS- (2)
HS- + H+ === H2S (3)
由上述反應可見,因H+與S2-結合生成弱電解質,而使c(S2-)降低,使ZnS沉澱溶解平衡向溶解的方向移動,若加入足夠量的鹽酸,則ZnS會全部溶解。
將上式(1) + (2) + (3),得到ZnS溶於HCl的溶解反應式
ZnS(s) + 2H+ === Zn2+ + H2S
根據多重平衡規則,ZnS溶於鹽酸反應的平衡常數為
可見,這類難溶弱酸鹽溶於酸的難易程度與難溶鹽的溶度積和酸反應所生成的弱酸的電離常數有關。 越大, 值越小,其反應越容易進行。
例4—13 欲使0.10 mol/L ZnS或0.10 mol/L CuS溶解於1 L鹽酸中,所需鹽酸的最低濃度是多少?
解; (1) 對ZnS: 根據 ZnS(s) + 2H+ === Zn2+ + H2S
= =
式中 (H2S) = 9.1×10-8 (H2S) = 1.1×10-12 c(H2S) = 0.10 mol/L (飽和H2S溶液的濃度)
所以c(H+)=
= = 2.0 mol/L
(2)對CuS,同理c(H+) =
= = 1.3×107 mol/L
計算表明,溶度積較大的ZnS可溶於稀鹽酸中, 而溶度積較小的CuS則不能溶於鹽酸(市售濃鹽酸的濃度僅為12 mol/L)中。
(2)氧化還原反應
加入一種氧化劑或還原劑,使某一離子發生氧化還原反應而降低其濃度,從而使 < 。 如CuS、PbS、Ag2S等都不溶於鹽酸,但能溶於硝酸中。
3CuS(s) + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
硝酸將S2-氧化成單質硫析出,c(S2-)降低了,故 < 。
(3) 生成配位化合物
在難溶電解質的溶液中加入一種配位劑,使難溶電解質的組分離子形成穩定的配離子,從而降低難溶電解質組分離子的濃度。例如,AgCl溶於氨水 AgCl(s) + 2NH3 === [Ag(NH3)2]+ + Cl-
由於生成了穩定的[Ag(NH3)2]+配離子,降低了c(Ag+),使 < 。所以AgCl沉澱溶解了。
以上介紹的使沉澱溶解的幾種方法,都能降低難溶電解質組分離子的濃度。
10-2-5分步沉澱和沉澱的轉化
1. 分步沉澱
在實際工作中,常常會遇到系統中同時含幾種離子,當加入某種沉澱劑時,幾種離子均可能發生沉澱反應,生成難溶電解質。例如,向含有相同濃度的Cl-和CrO42-的溶液中,滴加AgNO3溶液,首先會生成白色的AgCl沉澱,然後生成磚紅色的Ag2CrO4沉澱。這種先後沉澱的現象,叫分步沉澱。對於混合溶液中幾種離子與同一種沉澱劑反應生成沉澱的先後次序,可用溶度積規則來進行判斷。
設某混合液中,c(Cl-) = c(CrO42-) = 0.010 mol/L, 逐滴加入AgNO3後,析出沉澱所需要的Ag+最低濃度是 AgCl: c(Ag+) = = = 1.8×10-8 mol/L
Ag2CrO4 c(Ag+) = = 3×10-5 mol/L
顯然,析出AgCl沉澱所需的c(Ag+)比析出Ag2CrO4沉澱所需要的小得多,所以AgCl會先沉澱。隨著AgCl沉澱不斷地生成,c(Cl-)會不斷減少,若要繼續生成沉澱,就必須繼續加入Ag+,當c(Ag+)增加到能使CrO42-開始析出Ag2CrO4沉澱時,Ag2CrO4和AgCl會同時沉澱出來。因Ag2CrO4和AgCl處於同一系統中,c(Ag+)必須同時滿足Ag2CrO4和AgCl的溶度積。
C2(Ag+) c(CrO4-) = = 9×10-12 mol/L
c(Ag+) c (Cl-) = (AgCl) = 1.8×10-10 mol/L
C(Cl-)=
計算表明,當Ag2CrO4開始析出沉澱,c(Cl-)<<10-5 mol/L,Cl 早已沉澱完全。因此,根據溶度積原理,適當地控制條件就可以達到分離的目的。
對於同類型的沉澱來說,Ksp小的先沉澱,溶度積差別越大,後沉澱離子的濃度越小,分離效果就越好
分步沉澱的次序
(1) 與 Ksp 及沉澱類型有關
沉澱類型相同,被沉澱離子濃度相同, Ksp 小者先沉澱, Ksp 大者後沉澱;
沉澱類型不同,要通過計算確定。
(2) 與被沉澱離子濃度有關
有關金屬硫化物沉澱的計算
--對於酸溶解反應來說,例如,MnS和CuS在酸中的溶解,實際上是一個包含了沉澱溶解平衡和酸鹼平衡的多重平衡。
例題:在0.10 mol·L-1 ZnCl2 溶液中用H2S飽和(0.10 mol·L-1)。試計算為防止ZnS沉澱所需的 c(H+)。
∵ (1) = (2) + (3) ∴ K1Ө = c2(H+) / c(Zn2+) c(H2S) = K2 ´ K3
c2(H+) /(0.1 ´0.1) = 91.3 c(H+) = Ö 91.3 ´ 0.01 = 0.96 mol·L-1
即 c(H+)大於0.96 mol·L-1 即可防止ZnS沉澱產生。
2、沉澱轉化
藉助於某種試劑,將一種難溶電解質轉變為另一種難溶電解質的過程,叫做沉澱的轉化
例如,CaSO4 + CO32- == CaCO3 + SO42-(計算略)
計算表明,上述沉澱轉化的平衡常數很大。說明PbSO4轉化為PbS很容易實現。一般來講,溶解度較大的難溶電解質容易轉化為溶解度較小的難溶電解質。如果兩種難電解質的溶解度相差越大,沉澱轉化越完全。但是欲將溶解度較小的難溶電解質轉化為溶解度較大的難溶電解質就比較困難;如果溶解度相差太大,則轉化實際上不能實現。
問題:1、試比較AgCl、AgBr、AgI相互轉化的難易程度。
2、計算BaSO4轉化為BaCO3的平衡常數。根據該常數的大小,判斷實現該轉化的難易程度。
結論:(1)類型相同, Ksp大(易溶)者向 Ksp 小(難溶)者轉化容易,二者 Ksp相差越大轉化越完全,反之 Ksp 小者向Ksp大者轉化困難;
(2)類型不同,計算反應的K
㈦ zns和cus在酸中比較ksp
同類型的化合物可以根據比較Ksp大小來判斷溶解度的大小,題目中說用稀硫酸能溶解硫化鋅而不能溶解硫化銅,所以可見硫化鋅的溶解度要比硫化銅的溶解度大,所以有Ksp(ZnS) > Ksp(Cus)
㈧ 為什麼不能用ZnS的Ksp求其溶解度
摘要 可以的啊,為什麼不能呢?
㈨ 根據溶度積規則說明為什麼ZnS沉澱可以溶於鹽酸。
ZnS的溶度積為2*10^-22。
H2S的第一、第二電離常數分別為k1 = 8.9*10^-8、k2 = 1.2*10^-13。
假定鹽酸為稀鹽酸,濃度為1mol/L,則溶液中[H+]=1mol/L。
硫離子的分布分數δ=k1*k2/ ([H+]^2 + k1*[H+] + k1*k2) = 1.068*10^-20
若ZnS在此溶液中達到飽和,則[S2-][Zn2+] = Ksp。
而硫化鋅物質的量溶解度s=[Zn2+]=C,其中C為硫離子的分析濃度,所以δ·s^2=Ksp
物質的量溶解度為s=根號(Ksp/δ)=0.11 mol/L
溶解度較大,所以ZnS可溶於1mol/L HCl。