第3章 沉淀溶解平衡（讲义）- 《无机化学》同步教学（人卫版）

沉淀溶解平衡 沉淀溶解平衡 　　在一定温度下难溶电解质晶体与溶解在溶液中的离子之间存在溶解和结晶的平衡，称作多项离子平衡，也称为沉淀溶解平衡。 　　以AgCl为例，尽管AgCl在水中溶解度很小，但并不是完全不溶解。 　　从固体溶解平衡角度认识：AgCl在溶液中存在下属两个过程： 　　①在水分子作用下，少量Ag+和Cl-脱离AgCl表面溶入水中； 　　②溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面正负离子的吸引，回到AgCl表面，析出沉淀。 　　在一定温度下，当沉淀溶解和沉淀生成的速率相等时，得到AgCl的饱和溶液，即建立下列动态平衡： 　　AgCl（s）<=> Ag+（aq）+ Cl-（aq） 　　溶解平衡的特点是动态平衡，即溶解速率等于结晶速率，且不等于零。 其平衡常数Ksp称为溶解平衡常数；它只是温度的函数，即一定温度下Ksp一定。 溶解度和物质溶解性的划分 　　中学里介绍过把某温度下100克水里某物质溶解的最大克数叫溶解度.。习惯上把溶解度小于0.01g/100g 水的物质叫“难溶物”。其实，从相平衡的角度理解溶解度更确切，即在一定温度和压力下，固液达到平衡时的状态。这时把饱和溶液里的物质浓度称为“溶解度”，常用S（mol/L）表示. 极性溶剂水分子和固体表面粒子（离子或极性分子）相互作用，使溶质粒子脱离固体表面成为水合离子进入溶液的过程叫溶解。溶液中水合离子在运动中相互碰撞重新结合成晶体从而成为固体状态并从溶液中析出的过程叫沉淀。溶解、沉淀两个相互矛盾的过程是一对可逆反应，存在平衡状态，此平衡称为沉淀溶解平衡。 在科研和生产过程中，经常要利用沉淀反应制取难溶化合物或抑制生成难溶化合物，以鉴定或分离某些离子。究竟如何利用沉淀反应才能使沉淀能够生成并沉淀完全、或将沉淀溶解、转化，这些问题要涉及到难溶电解质的沉淀和溶解平衡。本节将对此进行讨论。 难溶电解质的溶度积 严格地说，在水中绝对不溶的物质是不存在的。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，此时的状态称为沉淀溶解平衡。 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，称为溶度积，用Ksp表示。溶度积的大小只与此时温度有关。 严格地说， 溶度积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。 对于物质 AnBm（s） <=> n Am+(aq)+ mBn-(aq) 溶度积(Ksp)=(C(Am+) )^n × ( C(Bn-))^m 此公式只适用于饱和溶液。 对于物质 AnBm（s） <=> n Am+(aq)+ mBn-(aq),有如下关系： (Ksp)=(nS )^n × (mS)^m (其中S表示溶解度,单位为mol/L。) 　　Ksp的大小反映了难溶电解质溶解能力的大小。 Ksp越小，则该难溶电解质的溶解度越小。 　　Ksp的物理意义； 　　（1）Ksp的大小只与此时温度有关，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。 溶解度和溶度积的相互换算 　　Ksp与S均可判断溶解度大小，二者有无关系？ 　　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1 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x mol/L 　　∵ AgCl(s)=(可逆)= Ag+ + Cl- 　　平衡浓度 x x 　　Ksp(AgCl) = c(Ag+)×c(Cl-) = x^2 　　∴ x = 1.34×10^-5 mol/L 　　∴AgCl饱和溶液浓度为1.34×10^-5 mol/L 　　S=m(AgCl)=nM(AgCl)=c(AgCl)VM=1.9229×10^-3 g 　　例2： 298K时，Ag2CrO4 饱和溶液浓度为1.3×10^-4