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        Ksp計(jì)算透析

        2017-08-08 03:01:28湖北危紅華
        關(guān)鍵詞:溶度積飽和溶液溶解度

        湖北 危紅華

        Ksp計(jì)算透析

        湖北 危紅華

        2017高考考綱要求:了解難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡。理解溶度積(Ksp)的含義,能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。

        沉淀溶解平衡是高中化學(xué)新課程新增內(nèi)容,尤其是Ksp相關(guān)計(jì)算是學(xué)生的難點(diǎn)之一。學(xué)生雖然有化學(xué)平衡和離子平衡知識(shí)作鋪墊,但是學(xué)生對(duì)此部分內(nèi)容始終理解不夠透徹。為了讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握和有效應(yīng)對(duì)高考,本文特歸納如下。

        一、Ksp含義

        對(duì)于MmAn型電解質(zhì)來說,已知難溶電解質(zhì)在水溶液中存在溶解平衡:

        1.溶度積與溶解度的關(guān)系

        溶度積和溶解度都可以表示物質(zhì)的溶解能力,溶度積的大小與溶解度有關(guān),它反映了物質(zhì)的溶解能力。

        2.溶度積規(guī)則

        可以判斷溶液中沉淀的生成和溶解。

        3.離子積Qc與溶度積Ksp的區(qū)別與聯(lián)系

        某難溶電解質(zhì)的溶液中任意情況下有關(guān)離子濃度的乘積Qc:

        當(dāng)Qc<Ksp時(shí),為不飽和溶液;

        當(dāng)Qc=Ksp時(shí),為飽和溶液;

        當(dāng)Qc>Ksp時(shí),為過飽和溶液。

        二、??加?jì)算類型

        1.判斷能否沉淀

        例1 等體積混合0.2mol·L-1的AgNO3和NaAc溶液是否會(huì)生成AgAc沉淀?(已知AgAc的Ksp為2.3×10-3)

        【解析】c(Ag+)=c(Ac-)=0.2/2=0.1mol·L-1

        Qc=c(Ag+)×c(Ac-)=1.0×10-2>Ksp

        ∴有AgAc沉淀生成。

        2.判斷能否沉淀完全

        例2 取5mL0.002mol·L-1BaCl2與等體積的0.02mol·L-1Na2SO4的混合,是否有沉淀產(chǎn)生?若有,計(jì)算Ba2+是否沉淀完全。(該溫度下BaSO4的Ksp=1.1×10-10)

        【解析】此題中,Qc=c(Ba2+)·c(S)=1×10-5>Ksp,故有沉淀生成。兩種溶液混合之后,S濃度變?yōu)?×10-3mol·L-1,根據(jù)Ksp=c(Ba2+)·c(S),計(jì)算得c(S)<1×10-5,故可認(rèn)為Ba2+已經(jīng)沉淀完全。

        3.判斷沉淀順序

        溶液中含有Cl-、Br-和I-三種離子,其濃度均為0.01mol·L-1,現(xiàn)向溶液中逐滴加入AgNO3溶液時(shí),最先和最后沉淀的是 ( )

        已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.0×10-13,Ksp(AgI)=8.3×10-17。

        A.AgBr和AgI B.AgI和AgCl

        C.AgBr和AgCl D.同時(shí)沉淀

        【解析】AgCl、AgBr、AgI為同種類型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,所以沉淀的先后順序?yàn)锳gI、AgBr、AgCl,所以最先和最后沉淀的是AgI和AgCl,B正確。

        變式訓(xùn)練1 已知某溫度下,Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12,下列敘述正確的是( )

        A.向氯化銀的濁液中加入氯化鈉溶液,氯化銀的Ksp減小

        B.向2.0×10-4mol·L-1K2CrO4溶液中加入等體積的2.0×10-4mol·L-1AgNO3溶液,則有Ag2CrO4沉淀生成

        C.將一定量的AgCl和Ag2CrO4固體混合物溶于蒸餾水中,充分溶解后,靜置,上層清液中Cl-的物質(zhì)的量濃度最大

        D.將0.001mol·L-1AgNO3溶液逐滴滴入0.001mol·L-1KCl和0.001mol·L-1K2CrO4的混合溶液中,則先產(chǎn)生AgCl沉淀

        【解析】AgCl的Ksp只與溫度有關(guān),向AgCl的濁液中加入氯化鈉溶液,雖然平衡向逆方向移動(dòng),但Ksp不變,A錯(cuò);K2CrO4溶液與等體積的AgNO3溶液混合,體積加倍,濃度減半,c(Ag+)=c(Cr)=1.0×10-4mol·L-1,則Qc(Ag2CrO4)=1.0×10-12<Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12,所以沒有沉淀生成,B錯(cuò);AgCl和Ag2CrO4固體混合物溶于蒸餾水中,AgCl和Ag2CrO4都會(huì)產(chǎn)生Ag+,所以Ag+的濃度最大,C錯(cuò);根據(jù)Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2CrO4),計(jì)算得出Cl-開始沉淀時(shí)所需Ag+濃度較小,故先產(chǎn)生AgCl沉淀,D正確。

        4.計(jì)算某一離子濃度

        直接根據(jù)Ksp計(jì)算公式和溶液中離子關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

        例4 已知在室溫時(shí),Mg(OH)2的溶度積Ksp=5.6×10-12,求室溫下Mg(OH)2飽和溶液中Mg2+和 OH-的物質(zhì)的量濃度。

        【解析】本題根據(jù)氫氧化鎂的沉淀溶液平衡常數(shù)表達(dá)式和OH-濃度和Mg2+濃度,可以直接進(jìn)行計(jì)算。

        變式訓(xùn)練2 已知在25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均難溶于水,但存在溶解平衡。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí),溶液中離子濃度的乘積是一個(gè)常數(shù)。(此常數(shù)用Ksp表示,Ksp和水的Kw相似)

        (1)根據(jù)以上信息,判斷AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量/1L溶液表示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小順序?yàn)開_______________。

        (2)若向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體,則c(Y-)________(填“增大”“減小”或“不變”)。

        (3)在25℃時(shí),若取0.188g的AgY(相對(duì)分子質(zhì)量188)固體放入100mL水中(忽略溶液體積的變化),則溶液中Y-的物質(zhì)的量濃度為________。

        【解析】(1)根據(jù)各物質(zhì)的Ksp可知其溶解度S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。(2)由于AgY比AgX更難溶,則向AgY飽和溶液中加入AgX固體,則發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化:(aq),c(Y-)減小。(3)25℃時(shí),Ksp(AgY)=1.0×10-12,即溶液達(dá)到飽和時(shí),c(Ag+)=c(Y-)=1.0×10-6mol/L,則100mL水溶解AgY的質(zhì)量約為0.10L×1.0×10-6mol/L×188g/mol=1.88×10-5g<0.188g,即0.188gAgY固體放入100mL水中,形成AgY的飽和溶液且固體還有剩余,則溶液中c(Y-)=1.0×10-6mol/L。

        5.計(jì)算pH

        例5 難溶電解質(zhì)Mg(OH)2的Ksp=1.2×10-11。在c(Mg2+)=0.12mol·L-1的溶液中,要生成Mg(OH)2沉淀,溶液pH至少應(yīng)控制在多少?

        ∴c(H+)=1.0×10-14/1.0×10-5=1.0×10-9mol·L-1

        故pH=9,即溶液的pH至少應(yīng)控制在9以上。

        (1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02mol/L,如果生成Cu(OH)2沉淀,應(yīng)調(diào)整溶液的pH,使之大于________。

        (2)要使0.2mol/LCuSO4溶液中Cu2+沉淀較為完全(使Cu2+濃度降至原來的千分之一),則應(yīng)向溶液里加入NaOH溶液,使溶液的pH為________。

        特別提醒:在有關(guān)Ksp的計(jì)算中,要特別注意溶液混合之后對(duì)離子濃度的影響。

        (作者單位:湖北省天門實(shí)驗(yàn)高中)

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