杰哥 | 4-17 沉淀溶解平衡

1️⃣沉淀溶解平衡的基本概念

• 在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，形成饱和溶液，达到平衡状态， 把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
• 沉淀溶解平衡的建立：

沉淀溶解平衡方程式：MₘAₙ(s) ⇌mMⁿ⁺(aq) + nAᵐ⁻(aq)

如AgCl沉淀溶解平衡：AgCl(s) ⇌Ag⁺(aq) +Cl⁻(aq)

2️⃣影响沉淀溶解平衡的因素

内因：难溶电解质本身的性质是主要决定因素。

外因：温度、浓度、同离子效应等，其影响符合“勒夏特列原理”

（1）温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解的方向移动， 少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)₂的溶解平衡

（2）同离子效应：加入与电解质电离的离子相同的可溶性盐，平衡向生成沉淀的方向移动，溶解度减小。

（3）外加其他物质：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶、或更难电离、或气体的离子、或与电解质电离的离子反应时，平衡向溶解的方向移动

3️⃣溶度积（Ksp）的概念与表达式

• 在一定温度下，沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积， 用Ksp表式。
• 对于沉淀溶解平衡：MₘAn(s) mMⁿ⁺(aq) + nAᵐ⁻(aq)，Ksp = cᵐ(Mⁿ⁺)·cⁿAᵐ⁻)。
• 如Fe(OH)₃(s) ⇌Fe³⁺(aq) +3OH⁻(aq)
• Ksp ＝c(Fe³⁺)·c³(OH⁻)
• 如Ca₃(PO₄)₂(s)：3Ca²⁺(aq) +2PO₄³⁻(aq)
• Ksp =c³(Ca²⁺)·c²(PO₄³⁻)
• 意义：溶度积 ( Ksp ) 反映了物质在水中的溶解能力。对于阴、阳离子个数比相同的电解质 (相同类型的难溶电解质)，Ksp的数值越大，电解质在水中的溶解能力越强；越小，溶解度越小（越难溶）。
• 溶度积 ( Ksp ) 只与难溶电解质的性质和温度有关，一般温度升高，Ksp增大

4️⃣溶度积（Ksp）与溶解度

1. 对于阴、阳离子个数比相同的难溶电解质，Ksp越大，说明难溶电解质在水中的溶解能力越大。

• 如：Ksp (AgCl) ＞ Ksp (AgBr) ＞ Ksp (AgI)，则溶解度：S (AgCl) ＞ S (AgBr) ＞ S (AgI)

2. 对于阴、阳离子个数比不同的电解质，Ksp小的电解质的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小 ，如Ksp(Ag₂CrO₄)<Ksp(AgCl)，但Ag₂CrO₄的溶解度大于AgCl的溶解度。因此，不能通过比较Ksp数值的大小来确定溶解度的大小。

已知Ksp(AgCI) = 1.56 ×10⁻¹⁰，Ksp(AgBr)= 7.7×10⁻¹³， Ksp(Ag₂CrO₄)=9.0×10⁻¹²。

某溶液中含有Cl⁻、Br⁻和CrO₄²⁻，浓度均为0.01 mol·L⁻¹，向该溶液中逐滴加入0.01mol·L⁻¹的AgNO₃溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为【看溶解度、同类型比较Ksp，列三段式，比较每个离子的溶度积】

Cl⁻：10⁻⁵；Br⁻：10⁻⁶˙⁵；CrO₄²⁻：10⁻⁴

A. Cl⁻、Br⁻、CrO₄²⁻

B. CrO₄²⁻、Br⁻、Cl⁻

C. Br⁻、Cl⁻、CrO₄²⁻✓

D. Br⁻、CrO₄²⁻、CI⁻

5️⃣溶度积（Ksp）与离子积（Q）

根据某温度下难溶电解质的溶度积与该溶液中离子积（符号为Q）的相对大小，可以判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况

判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解

• ①Qc<Ksp：溶液不饱和，无沉淀析出
• ②Qc=Ksp：溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态
• ③Qc>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出

6️⃣沉淀溶解平衡的应用：沉淀的生成

1. 应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
2. 方法：

• 调节pH法
• 除去NH₄Cl中的FeCl₃
• 溶于水，加氨水调节pH：
• Fe³⁺＋3NH₃·H₂O == Fe(OH)₃＋3NH₄⁺
• 除去CuCl₂中的FeCl₃
• 加入Cu(OH)₂或CuO
• ①Fe³⁺ +3H₂O ⇌Fe(OH)₃ + 3H⁺
• ②Cu(OH)₂ + 2H⁺ = Cu²⁺ + 2H₂O
• CuO+ 2H+ = Cu²⁺ + 2H₂O
• 沉淀剂法
• 除去废水中的Hg²⁺
• 加入Na₂S：S²⁻ +Hg²⁺ === HgS
• 除去废水中的Cu²⁺
• 通入H₂S：H₂S + Cu²⁺=== CuS↓ + 2H⁺

7️⃣沉淀溶解平衡的应用：沉淀的溶解

在实际应用中，常常会遇到需要使难溶物质溶解的问题。根据平衡移动原理， 对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子， 使平衡向溶解方向移动，就可以使沉淀溶解，如CaCO₃沉淀可溶于盐酸中

1. 酸溶法：如CaCO₃溶于盐酸，Al(OH)₃、Cu(OH)₂溶于强酸等。

2. 盐溶法：如Mg(OH)₂可溶于NH₄Cl溶液中：

• Mg(OH)₂ + 2NH₄⁺ = Mg²⁺ +2NH₃·H₂O

3. 氧化还原法：如CuS、HgS等可溶于HNO₃中：

• 3CuS + 8HNO₃ === 3Cu(NO₃)₂ + 3S + 2NO↑+ 4H₂O

4. 配合物法：如AgCl可溶于NH₃·H₂O

• AgCl +2NH₃·H₂O === [Ag(NH₃)₂]⁺ +Cl⁻ +2H₂O

8️⃣沉淀溶解平衡的应用：沉淀的转化

AgCl、AgI、Ag₂S的转化

规律：溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现，溶解度相差越大，转化越容易。

9️⃣沉淀溶解平衡的应用

1. 锅炉除水垢（含有CaSO₄）

（1）操作：先加 Na₂CO₃溶液，再加稀盐酸

（2）原理：CaSO₄(s) +Na₂CO₃(aq) ⇌CaCO₃(s) +Na₂SO₄(aq)

CaCO₃ +2HCl =CaCl₂ +H₂O +CO₂

2. 自然界中矿物的转化

原生铜的硫化物 —氧化、淋滤→ CuSO₄溶液 —渗透、遇闪锌矿（ZuS）和方铅矿（PbS）→铜蓝（CuS）

3. 氟化物预防龋齿

（1）牙齿表面的釉质层，只要成分是难溶的羟基磷灰石[Ca₅(PO₄)₃(OH)]。

（2）口腔中的有机酸使釉质层溶解：Ca₅(PO₄)₃(OH) +4H⁺ ==5Ca²⁺ +3HPO₄²⁻ +H₂O

（3）氟离子能与羟基磷灰石反应，生成溶解度更小的氟磷灰石，更能抵抗酸的腐蚀：

Ca₅(PO₄)₃(OH)(s) +F⁻(aq) =Ca₅(PO₄)₃F(s) + OH⁻(aq)