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沉淀溶解平衡的应用

来源:山东省平度市第六中学作者:陈艳丽 点击:所属专题: 溶解平衡 溶度积
一、判断离子沉淀的 pH 值 例 1. 一溶液中含有 Fe 3+ 和 Fe 2+ , 它们的浓度都是 0.050mol.L -1 . 如果要求 Fe 3+ 沉淀完全而 Fe 2+ 不生成沉淀 Fe(OH) 2 , 需控制 pH 为何范围已知 : Ksp [Fe(OH) 3 ]=1.1×10 -36 (mol.L -1 ) 4 Ksp[Fe(OH) 2 ]= 1.64×10 -14 (mol.L -

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一、判断离子沉淀的pH值

例1.一溶液中含有Fe3+和Fe2+,它们的浓度都是0.050mol·L-1.如果要求Fe3+沉淀完全而Fe2+不生成沉淀Fe(OH)2,需控制pH为何范围已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-36(mol·L-1)4 Ksp[Fe(OH)2]=1.64×10-14(mol·L-1)3(提示:当某离子浓度小于10-5mol·L-1时可以认为该离子沉淀完全了)

解析:Fe3+沉淀完全时,其浓度为1×10-5mol·L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]可算出溶液中[OH],求出此时pH,再通过Ksp[Fe(OH)2]求出Fe2+为0.050mol·L-1时,OH的最大浓度,换算出pH即可求出满足要求的pH.

Fe3+沉淀完全时,[Fe3+]为1×10-5mol·L-1[OH]3=Ksp[Fe(OH)3]/[Fe3+]=(1.1×10-36/1×10-5)=1.1×10-31

[OH]=4.8×10-11mol·L-1

则Fe3+沉淀完全时所需的pH为:pH=14-pH[OH]=14-10.3=3.7

Fe2+开始沉淀时所需[OH]为:

[OH]2=Ksp[Fe(OH)2]/[Fe2+]=(1.64×10-14/0.050)=3.28×10-15mol·L-1

[OH]=5.7×10-7mol·L-1

pH=14-pH[OH]=14-6.2=7.8

因此,溶液的pH控制在3.7-7.8之间,可使Fe3+沉淀完全而Fe2+不沉淀。

二、判断能否生成沉淀

例2:将4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出?Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2·L-2

解:只有当QcKsp时,离子才能生成沉淀。

混合后:[Ag]=2×10-3mol·L-1,[Cl]=2×10-3mol·L-1

Qc=[Ag][Cl]=2×10-3mol·L-1×2×10-3mol·L-1=4.0×10-6mol2·L-2>1.8×10-10mol2·L-2

QcKsp,所以有AgCl沉淀析出。


三、判断沉淀能否完全

例3.用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?

已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2·L-2,离子浓度小于10-5 mol/L 可认为沉淀完全。

解:5%的Na2SO4溶液中的[SO42]≈0.352mol/L,[Ba2+]=Ksp(BaSO4)/[SO42]

[Ba2+]=(1.1×10-10mol2·L-2)/(0.352mol/L)=2.9×10-10mol·L-1

因为剩余的[Ba2+]<10-5 mol/L

所以有效除去了误食的Ba2+


四、判断沉淀形式

例4.为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在,而不是以MgCO3沉淀的形式存在?

已知:Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12Ksp(MgCO3)=6.8×10-6,H2CO3沉淀溶解平衡的应用电离常数K2=5.5×10-11

解析:

在MgCO3的饱和溶液中,MgCO3沉淀溶解平衡:MgCO3(s)沉淀溶解平衡的应用Mg2++CO32

沉淀溶解平衡的应用

同时存在CO32水解平衡:CO32+H2O沉淀溶解平衡的应用HCO3+OH

沉淀溶解平衡的应用

沉淀溶解平衡的应用

沉淀溶解平衡的应用

在Mg(OH)2的饱和溶液中


沉淀溶解平衡的应用

因为QcKsp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。即加热后,MgCO3沉淀转化为Mg(OH)2

因此沉淀溶解平衡的应用硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3和MgCO3


五、计算沉淀的转化

例5.如果BaCO3沉淀中尚有0.010mol BaSO4,在1.0L 此份沉淀的饱和溶液中加入多少摩尔Na2CO3才能使0.010mol BaSO4完全转化为BaCO3

Ksp(BaSO4)=1.1×10-10Ksp(BaCO3)=5.1×10-9)

解析:设需要Na2CO3的物质的量为x

Ksp(BaCO3)=5.1×10-9mol2.L-2Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2.L-2

BaSO4+CO32=BaCO3+SO42

平衡浓度/mol·L-1:x-0.0100.010

K=[SO42]/[CO32]=[SO42]/[CO32]×[Ba2+]/[Ba2+]=Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3)

=1.1×10-10/5.1×10-9=2.16×10-2

0.010/(x-0.010)=2.16×10-2

x=0.47mol

答案:加入0.47mol Na2CO3于该饱和溶液中便能实现沉淀的转化.


六、计算溶解度

常温下BaSO4Ksp=1×10-10,则在该温度下BaSO4溶解度约为多少?(溶液的密度近似为1g/cm3),

解:BaSO4饱和溶液的物质的量浓度为:沉淀溶解平衡的应用

BaSO4的溶解度约为:S(BaSO4)=1×10-5×233×100/1000=2.33×10-4g


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