多重透视沉淀溶解平衡

山东 张传迎

多重透视沉淀溶解平衡

山东 张传迎

一、沉淀溶解平衡常数

沉淀溶解平衡是在学完化学平衡、电离平衡、盐类水解平衡之后的又一个平衡。沉淀溶解平衡的平衡常数K称为溶度积常数，写作Ksp。

一定温度时，难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，

溶液中各离子浓度的幂次乘积为一常数，可表示为

它反映了难溶电解质在水中的溶解能力，也表示难溶电解质在水中生成沉淀的难易。Ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。Ksp为热力学平衡常数。

Ksp只与温度有关。只要温度一定，Ksp值一定，不论含不含其他离子。溶度积为一常数，在教材附录的数据表中可查得。溶度积常数在判断沉淀方面具有广泛的应用。

二、溶度积

在难溶电解质AaBb的溶液中，如任意状态时离子浓度幂的乘积（简称离子积）用Qc表示，Qc和Ksp间的关系有以下三种可能：

（1）Qc＝Ksp，沉淀与溶解达到动态平衡，该溶液是饱和溶液。

（2）Qc＜Ksp，不饱和溶液。无沉淀析出或原有沉淀溶解，直至Qc＝Ksp。

（3）Qc＞Ksp，溶液处于过饱和状态，平衡向析出沉淀的方向移动，直至Qc＝Ksp。

三、沉淀溶解平衡常数的应用

1.判断离子沉淀的pH

若溶液中含有两种或两种以上能与某一沉淀剂发生沉淀反应的离子时，沉淀不是同时发生，而是按照满足沉淀反应的先后顺序沉淀，这一过程称分步沉淀。对于同一类型的难溶电解质，当离子浓度相同时，可直接由Ksp的大小判断沉淀次序，Ksp小的先沉淀；若溶液中离子浓度不同，或沉淀类型不同时，不能直接由Ksp的大小判断，需根据溶度积规则由计算判断。

2.判断能否生成沉淀

根据溶度积原理，要使某种离子从溶液中沉淀出来，必须使Qc＞Ksp。具体方法加入沉淀剂、应用同离子效应、控制溶液pH。

3.判断沉淀能否完全

要使离子沉淀完全可加入过量（2 0%～3 0%）的沉淀剂。当溶液中离子浓度≤1.0×1 0－6m o l／L，可认为该离子已被定量沉淀完全。

4.计算沉淀的转化

在含有沉淀的溶液中加入适当的试剂，使其与其中的某一种离子结合，导致第一种沉淀转化为另一种沉淀的现象。由一种难溶沉淀转化为更难溶沉淀的过程比较容易实现，其转化反应的平衡常数大于1；当两种沉淀的溶解度相差不是很大时，溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度稍大一些的沉淀。

四、疑难辨析

1.是否只有难溶于水的物质才能形成沉淀？

自然界中没有绝对不溶于水的物质，因而习惯上根据室温下物质溶解度的大小划分，将1 0 0g水中所溶解物质的质量大于1 0g为易溶物质，介于1 0～1g之间为可溶物质，介于1～0.0 1g之间为微溶物质，小于0.0 1g为难溶物质。实际上，向任何饱和溶液中加入相应的溶质后都会产生沉淀，从另一方面讲，欲使某溶液析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，即Qc＞Ksp。

2.沉淀溶解平衡与电离平衡有何区别？

沉淀溶解平衡是难溶电解质的固相与其溶液之间的平衡，由于难溶物的溶解度很小，常常认为溶于水的部分完全电离，当然，电离出的离子可能会水解（有时忽略不考虑）。电离平衡是弱电解质在溶液中的平衡状态，指弱电解质完全溶于水后，弱电解质分子与其电离出的离子之间的平衡状态。

3.溶度积与溶解度的区别与联系？

溶度积（Ksp）与溶解度（S）都可以表示物质的溶解能力，二者可以相互换算。一定温度下的饱和溶液的浓度，也就是该溶质在此温度下的溶解度。如果溶质MaXb的溶解度为S，并以m o l／L为单位，那么c（Mb＋）＝a S，c（Xa－）＝b S，则Ksp＝（a S）a×（b S）b＝aabbS（a＋b）。

此外，溶解度的大小不仅与温度有关，还与溶液中的离子浓度有关，例如水中含有0.1m o l／L的C l－时，则A g C l的溶解度为1.6 5×1 0－10m o l／L，比在纯水中小的多，而溶度积只与温度有关，在此溶液中A g C l的Ksp仍然不变。

4.沉淀溶解的方法都有哪些？

（1）酸碱溶解法

原理是借助某些可溶性弱电解质（水、弱酸或弱碱），使难溶物的离子浓度降低而溶解。本法适用于溶解弱酸或弱碱盐等难溶物质。具体办法是：难溶酸用强碱溶；难溶碱用强酸或较强酸溶；难溶弱酸盐用强酸或较强酸溶解。

注意：用酸溶解含金属离子的难溶物时，所选用酸的酸根与金属离子不应产生沉淀。

（2）氧化还原溶解法

（3）沉淀转化溶解法

本法是将难溶物转化为能用上述三种方法之一溶解的沉淀，然后再溶解。例如B a S O4中加入饱和N a2C O3溶液使B a S O4转化为B a C O3，再将B a C O3溶于盐酸。

五、热点题型考查

题型1：考查溶度积与溶解能力

例1 室温下，下列难溶化合物所形成的饱和溶液的物质的量浓度最大的是（ ）

A.C a C O3（Ksp＝5.0×1 0－9）

B.P b S O4（Ksp＝2.5 3×1 0－8）

C.C u C l（Ksp＝1.7 2×1 0－7）

D.B a S O4（Ksp＝1.1×1 0－10）

解析：Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。用溶度积直接比较时，物质的类型（如A B型、A2B型、A B2型等）必须相同。对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。题目中四个选项的物质都符合A B型（在这里把C O2－3、S O2－4看成一个整体），而C u C l的Ksp最大。

答案：C

题型2：考查沉淀溶解平衡的移动

例2 2 5℃时，在含有大量P b I2的饱和溶液中存在平衡P b I2（s）幑幐P b2＋（a q）＋2 I－（a q），加入K I溶液，下列说法正确的是（ ）

A.溶液中P b2＋和I－的浓度都增大B.溶度积常数Ksp增大C.沉淀溶解平衡向左移D.浓度商Qc增大

解析：在平衡P b I2（s）幑幐P b2＋（a q）＋2 I－（a q）体系中，加入K I溶液会增大I－离子的浓度，浓度商Qc增大，根据溶度积规则Qc＞Ksp，溶液过饱和，平衡向左移动。

答案：C

题型3：考查外界条件对溶解平衡的影响

①加氨水 ②加水 ③加N a C l（s） ④加A g C l（s）⑤加N a B r（s） ⑥加热

A.①②⑤ B.②④⑤

C.①③⑤ D.②⑤⑥

解析：溶解平衡仍然遵循平衡移动原理，欲使溶液中的c（C l－）增大，可使平衡正向移动，故加氨水或者加N a B r（s）都能消耗A g＋，使之转化为更稳定的离子A g（NH3）＋2和A g B r沉淀，符合题意；加N a C l（s），虽然平衡逆向移动，但溶液中c（C l－）仍是增大的。

答案：C

题型4：考查难溶电解质的转化和除杂

例4 向0.1m o l／L A g NO3溶液中，加入一定浓度的N a C l溶液，析出白色沉淀，然后再加入与N a C l溶液浓度相同的K I溶液，白色沉淀转变为黄色沉淀，继续向反应体系中加入相同浓度的N a2S溶液，又见黄色沉淀变为黑色（A g2S为黑色，难溶于水）。由上述实验事实分析：

（1）反应过程中生成的三种沉淀溶解度又大到小的顺序正确的是（ ）

A.A g C l＞A g I＞A g2S

B.A g2S＞A g I＞A g C l

C.A g C l＞A g2S＞A g I

D.A g2S＞A g C l＞A g I

（2）除去A g2S中混有的A g C l，应采用的方法是（ ）

A.放在N a C l溶液中，振荡后过滤

B.放在N a2S溶液中，振荡后过滤

C.放在K I溶液中，振荡后过滤

D.放在盐酸中，振荡后过滤

解析：根据溶液中的沉淀反应总是向着离子浓度减少的方向进行，即溶解度大的生成溶解度小的，溶解度小的生成溶解度更小的。由此可以判断反应过程中生成的三种沉淀溶解度又大到小的顺序为A g C l＞A g I＞A g2S；根据除杂的原则：在除去杂质的同时不引入新的杂质，且杂质可以转化为纯净物的原则，利用溶解度A g C l＞A g2S，可将混有A g C l的A g2S放在N a2S溶液中，充分反应振荡，A g C l可以转化为A g2S，而后过滤除去。

答案：（1）A （2）B

题型5：比较难溶电解质的溶解度大小

例5 一定温度下，氢氧化镁饱和溶液中存在如下关系：c（M g2＋）·［c（OH－）］2＝Ksp，其中Ksp为常数，称为该温度下M g（OH）2的溶度积常数。试推断氢氧化镁在下列物质中的溶解度由大到小的顺序是（ ）

①0.1m o l／L A l C l3溶液 ②0.1m o l／L NH4C l溶液

③0.1m o l／L K C l溶液 ④0.1 m o l／L KA l O2溶液

A.①④③② B.①②③④

C.③①④② D.④①③②

解析：由c（M g2＋）·［c（OH－）］2＝Ksp可知，要想使氢氧化镁的溶解度大，事实上就关键是看溶液的酸碱性，酸性越强，溶解度越大，碱性最强溶解度越小。A l C l3、NH4C l水解使溶液呈酸性，A l（OH）3碱性弱，则A l C l3水解程度大，酸性强；K C l溶液呈中性；KA l O2溶液呈碱性。

答案：B

题型6：考查溶度积常数的相关计算

已知：Ksp（A g C l）＝c（A g＋）·c（C l－）＝1.8×1 0－10

现有0.0 0 1m o l／L A g NO3溶液滴定0.0 0 1m o l／L K C l和0.0 0 1m o l／L的K2C r O4的混和溶液，试通过计算回答：

答案：（1）C l－先沉淀 （2）4.1 3×1 0－6能有效地分离

（作者单位：山东省莒县四中）

阿司匹林为什么能促使植物开花

2 0世纪7 0年代以来，阿司匹林这种退烧、止痛的常用药在农业上竟大显身手。墨西哥的萨维德把阿司匹林稀溶液喷洒到菜豆、玉米等作物上，其耐旱能力大为加强并加速开花而获得丰收。花瓶中的即将枯萎的插花，如洒上少许阿司匹林溶液，花瓣又会生机盎然，未开的花苞受此药的作用将迅速开花。美国哈佛大学的克兰深入研究花开问题，他认为这是一种激素在控制，而且可能存在于韧皮部。他让蚜虫去吸食韧皮液汁然后迅速取出，将其注入未开花的植株，结果植物很快开花。化学分析表明，这种花激素就是水杨酸，而水杨酸正是阿司匹林的水解产物。把阿司匹林或水杨酸注射到烟草叶上，烟草就迅速合成出3种新蛋白质，它们都有抵抗病毒入侵的能力，并能保护植物细胞水分不致流失、增强其免疫功能因此，花激素作为农药还有巨大的应用潜力。（摘自网络，有删改