常见题型:选择题、综合题-Ksp计算、综合题-图像分析
沉淀溶解平衡:难溶电解质AmBn(s) ⇌ mAⁿ⁺(aq) + nBᵐ⁻(aq),溶度积常数Ksp = [Aⁿ⁺]ᵐ[Bᵐ⁻]ⁿ。Ksp反映了难溶电解质的溶解能力——同类型(AB型、AB₂型等)的难溶物,Ksp越小越难溶。
【沉淀的生成】当Qc > Ksp时生成沉淀。工业上通过调节pH使金属离子以氢氧化物形式沉淀分离。例如:Fe³⁺ + 3OH⁻ ⇌ Fe(OH)₃↓,Ksp[Fe(OH)₃] = [Fe³⁺][OH⁻]³。当[Fe³⁺]=0.01 mol/L时,开始沉淀的pH:由Ksp求[OH⁻]=³√(Ksp/0.01)→pOH→pH。沉淀完全的判据:[Fe³⁺]≤1×10⁻⁵ mol/L。
【沉淀的溶解】使Qc < Ksp即可溶解。方法:①酸碱溶解法:如CaCO₃(s)溶于盐酸:CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O,消耗CO₃²⁻使Qc<Ksp。②氧化还原溶解法:如CuS不溶于盐酸但溶于硝酸,因S²⁻被氧化。③配位溶解法:如AgCl溶于氨水:AgCl+2NH₃=[Ag(NH₃)₂]⁺+Cl⁻。
【沉淀的转化】由溶解度大的沉淀转化为溶解度小的沉淀。如锅炉除垢:CaSO₄(s)+Na₂CO₃→CaCO₃(s)+Na₂SO₄。转化条件:Ksp(新沉淀)<Ksp(旧沉淀)。转化的K=Ksp(旧)/Ksp(新)。
【分步沉淀】当溶液中含有多种可被同一沉淀剂沉淀的离子时,Ksp先被超过的物质先沉淀。例如向含Cl⁻和CrO₄²⁻的溶液中滴加AgNO₃,比较开始沉淀所需[Ag⁺]:AgCl需[Ag⁺]=Ksp/[Cl⁻],Ag₂CrO₄需[Ag⁺]=√(Ksp/[CrO₄²⁻]),所需[Ag⁺]小的先沉淀。
⚠️易错:不同类型难溶物的Ksp不能直接比较溶解能力。如Ksp(Ag₂CrO₄)=1.1×10⁻¹²<Ksp(AgCl)=1.8×10⁻¹⁰,但Ag₂CrO₄的溶解度反而更大(因为A₂B型)。
热力学推导与化学平衡类似:对沉淀溶解反应AmBn(s)⇌mAⁿ⁺+nBᵐ⁻,ΔG°=-RTlnKsp。对于AB型:设溶解度为S mol/L,平衡时[A⁺]=S,[B⁻]=S,Ksp=S²→S=√(Ksp)。对于AB₂型:A²⁺浓度为S,B⁻浓度为2S,Ksp=S×(2S)²=4S³→S=³√(Ksp/4)。