㈠ 大学化学,求解释6.7
郭敦荣回答:
6,溶于D,水
7,ZnS与MnS均为AD型电解质,在纯水中的溶解度S=√ Ksp,(mol/L)
Ksp(ZnS)=1.6×10^(-24),Ksp(MnS)=2.5×10^(-13),
ZnS在纯水中的溶解度:
φS/ZnS=√ Ksp=√[ 1.6×10^(-24)]=1.26×10^(-12)mol/L
MnS在纯水中的溶解度:
φS/MnS=√ Ksp=√[2.5×10^(-13)] =5.0×10^(-6)mol/L
∴φS/MnS>φS/ZnS,是肯定的,
但这题没给出是什么样的溶液,φS/S²-是ZnS中的还是MnS中的或者是它们一定比例混合溶液中的都未确定,而无法比较。
这题是个无头案。
㈡ 硫化锌在水中、pH碱性条件、pH酸性条件下,哪个的溶解度更小
硫化锌在酸性条件下溶解度最大
水中次之
碱性条件下不溶解
㈢ 请问怎么用实验比较三种硫化物,CuS,ZnS,MnS,溶解度大小需要具体步
CuS,ZnS,MnS三种物质的颜色不同,如下:
CuS:黑色;ZnS:白色;MnS:粉红
显然三者的颜色不同,可利用沉淀转化(由溶解度大的向溶解度小的沉淀转化)来设计实验。
将一定量MnS放入一定量水中,搅拌,不溶。再向该体系中加入0.1mol/L的ZnCl2(ZnSO4也行),搅拌,沉淀逐渐由粉红色变为白色,证明由MnS转变成了ZnS;
同样,将一定量ZnS放入一定量水中,搅拌,不溶。再向该体系中加入0.1mol/L的CuCl2(CuSO4也行),搅拌,沉淀逐渐由白色变为黑色,证明由ZnS转变成了CuS;
根据实验现象可知溶解度依次变小的顺序是MnS,ZnS,CuS。
就是这么个实验过程,使用试剂的具体的量做实验时可先摸索一下。
㈣ 化学高考基础题
(时间:60分钟满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.下列叙述正确的是()
A.一般认为沉淀离子浓度小于10-5 mol/L时,则认为已经沉淀完全
B.反应AgCl+NaBr===AgBr+NaCl能在水溶液中进行,是因为AgBr比AgCl更难溶于水
C.Al(OH)3(s) Al3+(aq)+3OH-(aq)表示沉淀溶解平衡,Al(OH)3 Al3++3OH-表示水解平衡
D.只有反应速率很高的化学反应才能应用于工业生产
解析:Al(OH)3 Al3++3OH-表示Al(OH)3的电离平衡,C项错误;化学反应能否应用于工业生产与反应速率无必然联系.
答案:AB
2.下列说法不正确的是()
A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关
B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀
C.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变
D.两种难溶电解质作比较时,Ksp小的,溶解度一定小
解析:相同温度下不同的难溶电解质,溶度积常数不同,这是由物质本身的性质决定的,对同一难溶电解质来说,温度不同,Ksp不同,Ksp不受其他因素的影响.同种类型的难溶电解质Ksp越小,溶解度越小.
答案:D
3.(2011•衡阳月考)向ZnSO4溶液中加入Na2S溶液时,得到白色沉淀,然后向白色沉淀中滴加CuSO4溶液,发现沉淀变为黑色,则下列说法不正确的是()
A.白色沉淀为ZnS,黑色沉淀为CuS
B.上述现象说明ZnS的Ksp小于CuS的Ksp
C.利用该原理可实现一种沉淀转化为更难溶的沉淀
D.该过程破坏了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溶液后,Cu2++ZnS===CuS↓+Zn2+,使ZnS转化为黑色CuS沉淀,说明Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),B 项错误.
答案:B
4.(2010•广东调研)下表是五 种银盐的溶度积常数(25℃),下列有关说法错误的是 ()
化学式 AgCl Ag2SO4 Ag2S AgBr AgI
溶度积 1.8×10-10 1.4×10-5 6.3×10-50 7.7×10-13 8.51×10-16
A.五种物质在常温下溶解度最大的是Ag2SO4
B.将AgCl溶解于水后,向其中加入Na2S,则可以生成黑色的Ag2S沉淀
C.沉淀溶解平衡的建立是有条件的,外界条件改变时,平衡也会发生移动
D.常温下,AgCl、AgBr和AgI三种物质的溶解度随着氯、溴、碘的顺序逐渐增大
解析:由溶度积可知,Ag2SO4溶解度最大;Ag2S溶解度小于AgCl,在AgCl中加入Na2S生成溶解度更小的Ag2S,A、B正确.卤化银的溶解度按Cl―→I依次减小,D不正确.
答案:D
5.下列说法中正确的是()
A.饱和石灰水中加入一定量生石灰,温度明显升高,所得溶液的pH增大
B.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡向左移动,溶液中离子的总浓度会减小
C.AgCl悬浊液中加入KI溶液,白色沉淀变成黄色,证明此条件下Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
D.硬水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+
解析:A项中Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,溶液中c(OH-)减小,故所得溶液的pH减小,A错误;B项中加入 NaCl,增大了Cl-的浓度,平衡左移,同时Na+的浓度增大,因此溶液中离子的总浓度不会减小,B错误;根据沉淀的转化理论可知,C正确;加热煮沸只能使部分Ca2+、Mg2+除去,但不可能完全除去,D错误.
答案:C
6.硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀 溶解平衡曲线如下.下列说法正确的是()
A.温度一定时, Ksp(SrSO4)随c(SO2-4)的增大而减小
B.三个不同温度中,313 K时Ksp(SrSO4)最大
C.283 K时,图中a点对应的溶液是饱和溶液
D.283 K下的SrSO4饱和溶液升温到363 K后变为不饱和溶液
解析:A项,Ksp只与温度有关,与浓度的大小无关;C项,a点在283 K线下,应为不饱和和溶液;D项,283 K下的SrSO4饱和溶液升温到363 K 后,因363 K时的Ksp小于283 K时的Ksp,故溶液变为过饱和溶液.
答案:B
7.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是()
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大
C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,溶解平衡不移动
解析:利用溶度积比较难溶电解质的溶解度大小时,必须是阴、阳离子比相同的物质才可以直接比较,A错误;Ksp不受浓度影响,只与温度有关,B错误;加入KI固体,Ag+与I-更易结合生成溶解度更小的AgI沉淀,C正确;在碳酸钙中加入稀盐酸,CO2-3与H+结合,使溶解平衡向右移动,D错误.
答案:C
8.已知CuSO4溶液分别与Na2CO3溶液、Na2S溶液的反应情况如下:
(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↑
下列几种物质的溶解度大小的比较中,正确的是()
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:根据沉淀转化一般规律:溶解度小的沉淀易转化为溶解度更小的沉淀,故由反应(1)知,溶解度CuCO3>Cu(OH)2,由反应(2)知Cu(OH)2>CuS.
答案:A
9.(2011•锦州高三期末)已知:在一定温度下,微溶电解质Ca(OH)2在饱和溶液中建立沉淀—溶解平衡:Ca(OH)2(s) Ca2++2OH-,浓度积常数Ksp=[Ca2+][OH-]2.下列有关说法不正确的是()
A.饱和石灰水中加入生石灰,若保持温度不变,则溶液中Ca2+的物质的量不变
B.升高饱和石灰水的温度时,Ca(OH)2溶度积常数Ksp减小
C.饱和石灰水中加入生石灰,若保持温度不变,则pH不变
D.向饱和石灰水中加入浓CaCl2溶液会有Ca(OH)2沉淀析出
解析:饱和石灰水中加入生石灰,生石灰与水反应,饱和溶液中水减少,析出氢氧化钙固体,温度不变,饱和溶液中溶质质量分数不变,密度不变,离子的物质的量浓度不变,但是溶液中钙离子的物质的量减少,A项错误.
答案:A
10.(2011•海南模拟)已知如下物质的溶度积常数FeS:Ksp=6.3×10-18;CuS:Ksp=1.3×10-36;ZnS:Ksp=1.6×10-24.下列说法正确的是()
A.同温度下,CuS的溶解度大于ZnS的溶解度
B.将足量CuSO4溶解在0.1 mol•L-1的H2S溶液中,Cu2+能达到的最大浓度为1. 3×10-35 mol•L-1
C.因为H2SO4是强酸,所以Cu2++H2S===CuS↓+2H+不能发生
D.除去工业废水中的Cu2+,可以选用FeS做沉淀剂
解析:根据Ksp的大小可知,CuS的溶解度最小,A错误.B选项中 c(Cu2+)=KspCuScS2-,由于0.1 mol•L-1的H2S中,c(S2-)远远小于0.1 mol•L-1,故Cu2+浓度的最大值大于1.3×10-35 mol•L-1,B错误.C项中,由于CuS不溶于酸,故该反应可以发生,C错误.D项中,根据FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq),由于Ksp(CuS)小于Ksp(FeS),故Cu2+会与S2-结合生成CuS,D正确.
答案:D
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(12分)(2011•深圳第一次调研)已知在25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均难溶于水,且Ksp(AgX)=1.8×10-10,Ksp(AgY)=1.0×10-12,Ksp(AgZ)=8.7×10-17.
(1)根据以上信息,判断A gX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶质的物质的量/1 L溶液表示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为____________________________.
(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,则c(Y-)________(填“增大”“减小”或“不变”).
(3)在25℃时,若取0.188 g的AgY(相对分子质量188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化),则溶液中Y-的物质的量浓度为__________________.
(4)由上述Ksp判断,在上述(3)的体系中,________(填“能”或“否”)实现AgY向AgZ的转化,简述理由:___________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析:(1)25℃的水溶液中,AgX的溶度积常数为: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,根据Ksp(AgX),Ksp(AgY),Ksp(AgZ)的大小可知:S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ).
(2)AgY的饱和溶液中存在溶解平衡:AgY(s)===Ag+(aq)+Y-(aq),加入少量的AgX固体后,c(Ag+)增大,平衡向左移动,c(Y-)减小.
(3)2 5℃时,饱和AgY溶液的溶解度为S(AgY)=KspAgY=1×10-6 mol/L.而此时所得溶液中: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)因为Ksp(AgY)>Ksp(AgZ),因此能够实现AgY向AgZ的转化.
答案:(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)
(2)减小(3)1.0×10-6 mol /L
(4)能Ksp(AgY)>Ksp(AgZ)
12.(12分)(2011•广州市综合测试)沉淀的生成、溶解和转化在无机物制备和提纯以及科研等领域有广泛应用.难溶物在水中溶解达到饱和时,即建立沉淀溶解平衡,平衡常数称为溶度积(Ksp).
已知25℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9.
(1)将浓度均为0.1 mol•L-1的BaCl2溶液与Na2SO4溶液等体积混合,充分搅拌后过滤,滤液中c(Ba2+)=________mol•L-1.取100 mL滤液与100 mL 2 mol•L-1的Na2SO4溶液混合,混合液中c(Ba2+)=________mol•L-1.
(2)医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂.胃酸酸性很强(p H约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是________________
________________(用沉淀溶解平衡原理解释).万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 mol•L-1 Na2SO4溶液给患者洗胃,如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为________mol•L-1.
(3)长期使用的锅炉需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率.水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去.
①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为___________________________________.
②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理:________________________________________.
解析:(1)因为浓度均为0.1 mol/L,则生成BaSO4沉淀,构成沉淀溶解平衡,Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO2-4)=1×10-10,c(Ba2+)=1×10-5 mol/L.取100 mL滤液与100 mL 2 mol/L Na2SO4的溶液混合后,c(SO2-4)=1 mol/L,Ksp只与温度有关,则根据Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO2-4)=1×10-10 可知,c(Ba2+)=1×10-10 mol/L.
(2)对于平衡BaSO4(s) Ba2+(sp)+SO2-4(sp),H+对其没有影响;Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,则BaCO3溶解,生成BaSO4沉淀,根据Ksq(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO2-4)=1×10-10,残留在胃液中的Ba2+浓度为2×10-10 mol/L.
(3)相同条件下,CaCO3的溶解度小于CaSO4,溶液中更易生成溶解度较小的沉淀.
答案:(1)1×10-51×10-10
(2)对于平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO2-4(aq),H+不能减小Ba2+或SO2-4的浓度,故平衡不能向溶解方向移动2×10-10
(3)①CaSO4(s)+CO2-3(aq)===CaCO3(s)+SO2-4(aq)
②CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3溶液后,CO2-3与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,Ca2+浓度减少,使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动
13.(12分)如图所示,横坐标为溶液的pH值,纵坐标为Zn2+离子或Zn(OH)2-4离子物质的量浓度的对数,回答下列问题.
(1)往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为:_________
_______________________________________________________________.
(2)从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积(Ksp)=________.
(3)某废液中含Zn2+离子,为提取Z n2+离子可以控制溶液中pH值的范围是___________
_____________________________________________________________.
(4)已知:往ZnCl2溶液中加入硝酸铅或醋酸铅溶液可以制得PbCl2白色晶体;25℃时,PbCl2固体在盐酸中的溶解度如下:
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
根据上表数据判断下列说法正确的是________(填字母序号).
A.随着盐酸浓度的增大,PbCl2固体的溶解度先变小后又变大
B.PbCl2固体在0.50 mol•L-1盐酸中的溶解度小于在纯水中的 溶解度
C.PbCl2能与浓盐酸反应生成一种难电离的阴离子(如配合离子)
D.PbCl2固体可溶于饱和食盐水
解析:(1)由图可知:pH在8.0~12.0时,Zn2+主要以Zn(OH)2存在.pH>12.0时,Zn(OH)2转化为Zn(OH)2-4.
(2)Ksp=c(Zn2+)•c2(OH-),当pH=7时,c(Zn2+)=10-3 mol•L-1,即Ksp=10-3•(10-7)2=10-17.
(3)由图知,应控制pH范围8.0~12.0.
(4)由表中数据可知,当Cl-浓度由小变大时,PbCl2的溶解度会先变小后变大,说明当Cl-增加到一定浓度时,PbCl2可以与Cl-形成某种离子(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•海南中学模拟)金属氢氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,达到分离金属离子的目的.难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol•L-1)如图所示.
(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是________.
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制溶液的pH______________.
A.<1B.4左右C.>6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质,________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去,理由是________________________________________________.
(4)要使氢氧化铜沉淀溶解,除了加入酸之外,还可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2+,写出反应的离子方程式:____________ _____________________________________________
________________________________________________________________________.
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表:
物质 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
为除去某工业废水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+杂质,最适宜向此工业废水中加入过量的________.
A.NaOHB.FeSC.Na2S
解析:由图可知,在pH=3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀.
(2)要除去Fe3+的同时必须保证Cu2+不能沉淀,因此pH应保持在4左右.
(3)从图示关系可看出,Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,不能通过调控pH而达到分离的目的.
(4)Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq),加入氨水后生成难电离的[Cu(NH3)4]2+,促进Cu(OH)2的溶解.
(5)要使三种离子生成沉淀,最好选择难溶于水的FeS,使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀,同时又不会引入其他离子.
答案:(1)Cu2+(2)B(3)不能Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小(4)Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O(5)B
㈤ 计算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-)。
把硫离子浓度代入可算出铜离子的浓度,铜离子的浓度即硫化铜溶解的摩尔浓度,再将它转化成100克水中的溶解度。
固体物质在100克溶剂里(通常为水)达到饱和状态时所能溶解的质量(在一定温度下,100克溶剂里溶解某物质的最大量),用字母S表示,其单位是“g/100g水(g)”。
(5)计算zns在纯水中的溶解度扩展阅读:
物质溶解与否,溶解能力的大小,一方面决定于物质(指的是溶剂和溶质)的本性;另一方面也与外界条件如温度、压强、溶剂种类等有关。
在相同条件下,有些物质易于溶解,而有些物质则难于溶解。例如,糖易溶于水,而油脂不溶于水,就是它们对水的溶解性不同。溶解度是溶解性的定量表示。
㈥ 沉淀溶解平衡
沉淀溶解平衡
严格地说,在水中绝对不溶的物质是没有的。通常将溶解度小于0.01 g/L的物质称为难溶电解质。例如,在一定温度下,将过量AgCl固体投入水中,Ag+和Cl-离子在水分子的作用下会不断离开固体表面而进入溶液,形成水合离子,这是AgCl的溶解过程。同时,已溶解的Ag+和 Cl-离子又会因固体表面的异号电荷离子的吸引而回到固体表面,这就是AgCl的沉淀过程。当沉淀与溶解两过程达到平衡时,称为沉淀溶解平衡
溶解
AgCl(s) ==== Ag+ + Cl-
(未溶解固体) 沉淀 (已溶解的水合离子)
根据平衡原理,其平衡常数可表示为
但因c(AgCl)为常数,a(Ag+) = c(Ag+), a(Cl-) = c(Cl-)
故上式可写成 ∴ a(Ag+) ´ a(Cl-) = c(Ag+) ´ c(Cl-) = K Ө = Ksp Ө
即为多相离子平衡的平衡常数,称为溶度积常数(可简称溶度积)。
对于一般的难溶电解质AmBn的沉淀溶解平衡
溶解
AmBn(s) ==== mAn+ + nBm-
沉淀
上式的意义是:在一定温度下,难溶电解质饱和溶液中各离子浓度幂的乘积为一常数。严格地说, 应该用溶解平衡时各离子活度幂的乘积来表示。但由于难溶电解质的溶解度很小,溶液的浓度很稀。一般计算中,可用浓度代替活度。本书附录列出了一些难溶电解质的溶度积。
的大小反映了难溶电解质溶解能力的大小。 越小,表示该难溶电解质的溶解度越小。
Ksp的物理意义;
(1).Ksp的大小只与反应温度有关,而与难溶电解质的质量无关;
(2)表达式中的浓度是沉淀溶解达平衡时离子的浓度,此时的溶液是饱和或准饱和溶液;
(3)由Ksp的大小可以比较同种类型难溶电解质的溶解度的大小;不同类型的难溶电解质不能用.Ksp比较溶解度的大小
[引出] Ksp与s均可判断溶解度大小,二者有无关系?
溶解度和溶度积的相互换算
根据溶度积常数关系式,可以进行溶度积和溶解度之间的计算。但在换算时必须注意采用物质的量浓度(单位用mol/L)作单位。另外,由于难溶电解质的溶解度很小,溶液很稀,难溶电解质饱和溶液的密度可认为近似等于水的密度,即1 kg/L。
例 已知AgCl在298 K时的溶度积为1.8×10-10 ,求AgCl的溶解度。
解: 设AgCl的溶解度为S mol/L
∵ AgCl(s) === Ag+ + Cl-
平衡浓度/(mol/L) S S
(AgCl) = c(Ag+)×c(Cl-) = S 2
∴ S = 1.34×10-5 mol/L
计算结果表明,AB型的难溶电解质,其溶解度在数值上等于其溶度积的平方根。即
S =
例题: 298K时,Ag2CrO4 的溶解度 s =1.3 ´10-4 mol·L-1,计算Ag2CrO4的溶度积。
对于AB2(或A2B)型的难溶电解质(如CaF2、Ag2S等)同理可推导出AB2(或A2B)型的难溶电解质的溶解度和溶度积的关系为
S =
问题:试推导难溶电解质Ca3(PO4)2的溶解度与溶度积的关系式。
从上述两例的计算可以看出,AgCl的溶度积(1.8×10-10 )比AgBr的溶度积(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的溶度积比Ag2CrO4的溶度积(1.1×10-12 )大,AgCl的溶解度却比Ag2CrO4 的溶解度(6.5×10-5 mol/L)小,这是由于AgCl的溶度积表达式与Ag2CrO4的溶度积表达式不同所致。因此,只有对同一类型的难溶电解质,才能应用溶度积来直接比较其溶解度的相对大小。而对于不同类型的难溶电解质,则不能简单地进行比较,要通过计算才能比较。
溶度积和溶解度有联系也有差别
Ø 与溶解度概念应用范围不同,Kspθ只用来表示难溶电解质的溶解度;
Ø Kspθ不受离子浓度的影响,而溶解度则不同。
用Kspθ比较难溶电解质的溶解性能只能在相同类型化合物之间进行,溶解度则比较直观。
10-1-3、溶度积和Gibbs函数 Ksp0 可用实验测得,可用热力学方法计算
在化学热力学基础一章,曾学过平衡常数和Gibbs函数的关系式 Δ
因为溶度积也是一种平衡常数,所以上式可用来计算溶度积。
例 已知AgCl(s),Ag+和Cl-的标准Gibbs函数Δ 分别是-109.72,77.11和-131.17 kJ/mol,求298 K时AgCl的溶度积。
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
与其它平衡常数 、 和 一样,也是温度T的函数。对大多数难溶盐来说,温度升高, 增加,但温度对 的影响不是很大。因此,在实际工作中,常用室温时的数据。
[引出] 往NaCl溶液中滴AgNO3,是否一定生成沉淀?如何判断能否生成沉淀?
10-1-4溶度积规则---用于判断沉淀平衡移动的方向,即van’t Hoff等温式在沉淀溶解平衡中的应用。
根据溶度积常数,可以判断某一难溶电解质的多相系统中沉淀 、溶解过程进行的方向。例如,在一定温度下,将过量的BaSO4固体放入水中,溶液达到饱和后,如果设法增大c(Ba2+)或c(SO42-),如加入BaCl2或Na2SO4,则平衡会发生移动,生成BaSO4沉淀
BaSO4(s) === Ba2+ + SO42- 平衡向左移动
由于沉淀的生成,系统中的c(Ba2+)或c(SO42-)会逐渐减小,当它们的乘积c(Ba2+)c(SO42-) = 时,系统达到了一个新的平衡状态。
如果设法降低上述平衡系统中的c(Ba2+)或c(SO42-),则平衡也会发生移动,使BaSO4溶解
BaSO4(s) === Ba2+ + SO42- 平衡向右移动
当c(Ba2+)c(SO42-)= 时,BaSO4沉淀溶解又达到了平衡。
对于一般难溶电解质的沉淀溶解平衡 AmBn(s)=== mAn+ + nBm-
如果引入离子积( )以表示任意情况下离子浓度幂之积,则有 = cm(An+) × cn(Bm-)
将 与 比较,系统有三种情况
(1) > :有沉淀析出,溶液过饱和;
(2) = : 动态平衡,溶液饱和;
(3) < :无沉淀析出或沉淀溶解,溶液不饱和。
10-1-5溶度积规则的应用:
(1)判断沉淀的生成和溶解
(2)控制离子浓度使反应向需要的方向移动。
以上三条称溶度积规则,它是难溶电解质关于沉淀生成和溶解平衡移动规律的总结。控制离子浓度,就可以使系统生成沉淀或使沉淀溶解 。
10-2沉淀的生成
10-2-1沉淀生成
在某难溶电解质的溶液中,要使该物质的沉淀生成,根据溶度积规则,则必须达到沉淀生成的必要条件,即 >
例:(1)将等体积的4 ×10-5 mol.L-1 AgNO3 和4 ×10-5 mol.L-1 K2CrO4 混合时,有无砖红色Ag2CrO4 沉淀析出?
Q = [Ag+] [CrO42-] = 8´10-15 < Ksp, = 9 ´10-12 因此无 CaCO3沉淀生成。
(2)改变AgNO3和K2CrO4的浓度为4.0´ 10-3mol dm-3 ,则
Q = [Ag+] [CrO42-] = 8´10-9 > Ksp 因此有沉淀生成。
10-2-2、同离子效应对沉淀溶解平衡的影响
-在难溶电解质饱和溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质,使难溶电解质的溶解度降低的作用.
如前所述,如果在BaSO4的沉淀溶解平衡系统中加入BaCl2(或Na2SO4)就会破坏平衡,结果生成更多的BaSO4沉淀。当新的平衡建立时,BaSO4的溶解度减小。在难溶电解质的饱和溶液中,这种因加入含有相同离子的强电解质,使难溶电解质溶解度降低的效应,称为同离子效应。
注意:沉淀剂的用量不是越多越好,有时过量的沉淀剂反而会使溶解度增加。
例 求 25℃时, PbI2在 0.010 mol·L-1 KI溶液中的溶解度。
由计算结果可见,PbI2在0.10 mol/L KI溶液中的溶解度约为在纯水中的 一。因此,利用同离子效应可以使难溶电解质的溶解度大大降低。一般来说,溶液中残留的离子浓度,在定性分析中小于10-5 mol/L,在定量分析中小于10-6 mol/L, 就可以认为沉淀完全。
10-2-3盐效应
---在难溶电解质饱和溶液中,加入易溶强电解质(可能含有共同离子或不含共同离子)而使难溶电解质的溶解度增大的作用。
当加入强电解质→C↑、I↑→γ↓。因温度一定Kspθ是一定值,故离子浓度[Ag+]、[ Cl-]就增大。
注意:
同离子效应对难溶电解质溶解度的影响远大于盐效应 。因此,通常情况下,只考虑同离子效应产生的影响
10-2-4、沉淀的溶解
根据溶度积规则,沉淀溶解的必要条件是 < ,只要采取一定的措施,降低难溶电解质沉淀溶解平衡系统中有关离子的浓度,就可以使沉淀溶解。溶解方法有以下几种。
(1) 利用酸、碱或某些盐类(如NH4+盐)与难溶电解质组分离子结合成弱电解质(如弱酸,弱碱或H2O)可以使该难溶电解质的沉淀溶解。
例如,固体ZnS可以溶于盐酸中,其反应过程如下
ZnS(s) === Zn2++S2- (1)
S2- + H+ === HS- (2)
HS- + H+ === H2S (3)
由上述反应可见,因H+与S2-结合生成弱电解质,而使c(S2-)降低,使ZnS沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,若加入足够量的盐酸,则ZnS会全部溶解。
将上式(1) + (2) + (3),得到ZnS溶于HCl的溶解反应式
ZnS(s) + 2H+ === Zn2+ + H2S
根据多重平衡规则,ZnS溶于盐酸反应的平衡常数为
可见,这类难溶弱酸盐溶于酸的难易程度与难溶盐的溶度积和酸反应所生成的弱酸的电离常数有关。 越大, 值越小,其反应越容易进行。
例4—13 欲使0.10 mol/L ZnS或0.10 mol/L CuS溶解于1 L盐酸中,所需盐酸的最低浓度是多少?
解; (1) 对ZnS: 根据 ZnS(s) + 2H+ === Zn2+ + H2S
= =
式中 (H2S) = 9.1×10-8 (H2S) = 1.1×10-12 c(H2S) = 0.10 mol/L (饱和H2S溶液的浓度)
所以c(H+)=
= = 2.0 mol/L
(2)对CuS,同理c(H+) =
= = 1.3×107 mol/L
计算表明,溶度积较大的ZnS可溶于稀盐酸中, 而溶度积较小的CuS则不能溶于盐酸(市售浓盐酸的浓度仅为12 mol/L)中。
(2)氧化还原反应
加入一种氧化剂或还原剂,使某一离子发生氧化还原反应而降低其浓度,从而使 < 。 如CuS、PbS、Ag2S等都不溶于盐酸,但能溶于硝酸中。
3CuS(s) + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
硝酸将S2-氧化成单质硫析出,c(S2-)降低了,故 < 。
(3) 生成配位化合物
在难溶电解质的溶液中加入一种配位剂,使难溶电解质的组分离子形成稳定的配离子,从而降低难溶电解质组分离子的浓度。例如,AgCl溶于氨水 AgCl(s) + 2NH3 === [Ag(NH3)2]+ + Cl-
由于生成了稳定的[Ag(NH3)2]+配离子,降低了c(Ag+),使 < 。所以AgCl沉淀溶解了。
以上介绍的使沉淀溶解的几种方法,都能降低难溶电解质组分离子的浓度。
10-2-5分步沉淀和沉淀的转化
1. 分步沉淀
在实际工作中,常常会遇到系统中同时含几种离子,当加入某种沉淀剂时,几种离子均可能发生沉淀反应,生成难溶电解质。例如,向含有相同浓度的Cl-和CrO42-的溶液中,滴加AgNO3溶液,首先会生成白色的AgCl沉淀,然后生成砖红色的Ag2CrO4沉淀。这种先后沉淀的现象,叫分步沉淀。对于混合溶液中几种离子与同一种沉淀剂反应生成沉淀的先后次序,可用溶度积规则来进行判断。
设某混合液中,c(Cl-) = c(CrO42-) = 0.010 mol/L, 逐滴加入AgNO3后,析出沉淀所需要的Ag+最低浓度是 AgCl: c(Ag+) = = = 1.8×10-8 mol/L
Ag2CrO4 c(Ag+) = = 3×10-5 mol/L
显然,析出AgCl沉淀所需的c(Ag+)比析出Ag2CrO4沉淀所需要的小得多,所以AgCl会先沉淀。随着AgCl沉淀不断地生成,c(Cl-)会不断减少,若要继续生成沉淀,就必须继续加入Ag+,当c(Ag+)增加到能使CrO42-开始析出Ag2CrO4沉淀时,Ag2CrO4和AgCl会同时沉淀出来。因Ag2CrO4和AgCl处于同一系统中,c(Ag+)必须同时满足Ag2CrO4和AgCl的溶度积。
C2(Ag+) c(CrO4-) = = 9×10-12 mol/L
c(Ag+) c (Cl-) = (AgCl) = 1.8×10-10 mol/L
C(Cl-)=
计算表明,当Ag2CrO4开始析出沉淀,c(Cl-)<<10-5 mol/L,Cl 早已沉淀完全。因此,根据溶度积原理,适当地控制条件就可以达到分离的目的。
对于同类型的沉淀来说,Ksp小的先沉淀,溶度积差别越大,后沉淀离子的浓度越小,分离效果就越好
分步沉淀的次序
(1) 与 Ksp 及沉淀类型有关
沉淀类型相同,被沉淀离子浓度相同, Ksp 小者先沉淀, Ksp 大者后沉淀;
沉淀类型不同,要通过计算确定。
(2) 与被沉淀离子浓度有关
有关金属硫化物沉淀的计算
--对于酸溶解反应来说,例如,MnS和CuS在酸中的溶解,实际上是一个包含了沉淀溶解平衡和酸碱平衡的多重平衡。
例题:在0.10 mol·L-1 ZnCl2 溶液中用H2S饱和(0.10 mol·L-1)。试计算为防止ZnS沉淀所需的 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+)大于0.96 mol·L-1 即可防止ZnS沉淀产生。
2、沉淀转化
借助于某种试剂,将一种难溶电解质转变为另一种难溶电解质的过程,叫做沉淀的转化
例如,CaSO4 + CO32- == CaCO3 + SO42-(计算略)
计算表明,上述沉淀转化的平衡常数很大。说明PbSO4转化为PbS很容易实现。一般来讲,溶解度较大的难溶电解质容易转化为溶解度较小的难溶电解质。如果两种难电解质的溶解度相差越大,沉淀转化越完全。但是欲将溶解度较小的难溶电解质转化为溶解度较大的难溶电解质就比较困难;如果溶解度相差太大,则转化实际上不能实现。
问题:1、试比较AgCl、AgBr、AgI相互转化的难易程度。
2、计算BaSO4转化为BaCO3的平衡常数。根据该常数的大小,判断实现该转化的难易程度。
结论:(1)类型相同, Ksp大(易溶)者向 Ksp 小(难溶)者转化容易,二者 Ksp相差越大转化越完全,反之 Ksp 小者向Ksp大者转化困难;
(2)类型不同,计算反应的K
㈦ zns和cus在酸中比较ksp
同类型的化合物可以根据比较Ksp大小来判断溶解度的大小,题目中说用稀硫酸能溶解硫化锌而不能溶解硫化铜,所以可见硫化锌的溶解度要比硫化铜的溶解度大,所以有Ksp(ZnS) > Ksp(Cus)
㈧ 为什么不能用ZnS的Ksp求其溶解度
摘要 可以的啊,为什么不能呢?
㈨ 根据溶度积规则说明为什么ZnS沉淀可以溶于盐酸。
ZnS的溶度积为2*10^-22。
H2S的第一、第二电离常数分别为k1 = 8.9*10^-8、k2 = 1.2*10^-13。
假定盐酸为稀盐酸,浓度为1mol/L,则溶液中[H+]=1mol/L。
硫离子的分布分数δ=k1*k2/ ([H+]^2 + k1*[H+] + k1*k2) = 1.068*10^-20
若ZnS在此溶液中达到饱和,则[S2-][Zn2+] = Ksp。
而硫化锌物质的量溶解度s=[Zn2+]=C,其中C为硫离子的分析浓度,所以δ·s^2=Ksp
物质的量溶解度为s=根号(Ksp/δ)=0.11 mol/L
溶解度较大,所以ZnS可溶于1mol/L HCl。