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沉淀溶解平衡中的Ksp计算是高中新课程新增内容,也是高中所学内容中与高校化学知识比较紧密和接近的部分。学生对于有关Ksp计算问题往往存在畏难情绪,对于问题往往无从下手。为了让学生能有效应对高考中有关Ksp计算问题,我们可以从如下几个方面入手,建立高中化学有关Ksp计算问题的思维导图。
一、明确Ksp的含义
Ksp指的是沉淀溶解平衡常数,其关系式的建立方法是,对于物质 AnBm(s) nAm+(aq)+ mBn-(aq), 溶度积(Ksp)=c(Am+ )n c(Bn-)m。
二、有关Ksp计算的常见类型
1、判断能否沉淀。此类题目主要从计算溶液体系的Q,并与Ksp进行对比,如果Q > Ksp,则能生成沉淀,Q ≤ Ksp,则没有沉淀生成。如:
例一:取5mL0·002mol•L-1 BaCl2与等体积的0.02mol•L-1Na2SO4的混合,是否有沉淀产生? (该温度下BaSO4的Ksp=1.1×10-10.)
【解析】此题中,Q=C(Ba2+)•C( SO42-) = 1×10-5 > Ksp,故有沉淀生成。
2、判断能否完全沉淀。此类题目主要从计算沉淀之后溶液中相关实际离子浓度,并与理论离子浓度(一般为1×10-5mol•L-1)相比较。如果实际离子浓度大于理论离子浓度,则沉淀不完全;如果实际离子浓度小于理论离子浓度,则沉淀完全。如:
例二:接上题,若有,计算Ba2+是否沉淀完全[c(Ba2+)<1×10-5mol•L-1 ]
【解析】两种溶液混合之后,硫酸根离子浓度变为9×10-3mol•L-1,根据 Ksp = [Ba2+ ]•[SO42-],可计算的[SO42-] < 1×10-5,故可认为硫酸根离子已经沉淀完全。
3、由Ksp计算某一离子浓度。直接根据Ksp计算公式和溶液中离子关系进行计算。如:
例三:已知在室温时,Mg(OH)2的溶度积Ksp=5.6×10-12 (mol/L)3,求室温下Mg(OH)2饱和溶液中Mg2+和OH-的物质的量浓度。
【解析】本题根据氢氧化镁的沉淀溶液平衡常数表达式和氢氧根浓度和镁离子浓度,可以直接进行计算。
4、通过Ksp表达式,由已知离子浓度计算未知离子浓度,主要是计算溶液的pH。直接根据Ksp计算公式和pH计算相关公式进行计算。
如: 例四:某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 mol·L-1, 某同学提出可以通过调 整溶液pH的方法除去溶液中的Fe3+离子。已知:Ksp(Fe(OH)3)=4×10-38, Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11 。 (1)试分别估算Fe3+和Mg2+开始沉淀的pH。 (2)估算Fe3+和Mg2+完全沉淀的pH(离子浓度小于10-5 mol/L )
【解析】本题的两小题均是利用Ksp计算公式,由已知浓度(Fe3+和Mg2+)计算未知离子浓度(OH-),在根据pH计算相关公式计算出pH。
三、特别提醒
在有关Ksp计算中,要特别注意溶液混合之后对离子浓度的影响。如:在例一中,BaCl2与Na2SO4等混合之后,离子浓度均变为原来的一半。
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