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沉淀的溶解

时间:2022-08-23 百科知识 版权反馈
【摘要】:因而只要有足量的HCl即可使CaCO3沉淀完全溶解。难溶弱酸盐在酸中溶解的反应称酸溶反应,反应的总平衡常数称为酸溶平衡常数。如沉淀Ag2S、CuS等,由于K■sp非常小,酸溶平衡常数很小,即使加入高浓度的非氧化性强酸也不能有效地降低S2—浓度,使沉淀溶解。

【根据溶度积规则,沉淀溶解的必要条件是 J<Ksp】。因此,只要能降低溶液中有关离子浓度,使J<Ksp,沉淀就会溶解,通常使用的方法有以下几种。

(一)生成弱电解质使沉淀溶解

1.生成弱酸使沉淀溶解

由弱酸所形成的难溶强电解质,如BaCO3、CaC2O4、FeS等,大多都溶于强酸。如:

由HCl提供的H+与CO23结合,生成弱酸H2CO3,而碳酸大部分分解为水和CO2气体,造成溶液CO23浓度减小,J<Ksp,平衡向沉淀溶解的方向移动。因而只要有足量的HCl即可使CaCO3沉淀完全溶解。溶解总反应为:

CaCO3(s)+2H+■■■Ca2++H2CO3

总平衡常数:

K值很大,溶解反应进行得比较完全。难溶弱酸盐在酸中溶解的反应称酸溶反应,反应的总平衡常数称为酸溶平衡常数。显然,酸溶平衡常数的大小是由KspKa两个因素决定的,沉淀的Ksp越大,或生成的弱酸的Ka越小,K越大,则酸溶反应进行得越彻底。反之,K越小,则酸溶反应不完全。当K≤10—6时,反应几乎不能进行。例如MnS和CuS的Ksp分别为2.5×10—13和6.3×10—36,前者可溶于HCl,而后者则不溶。

2.生成H2O使沉淀溶解

难溶氢氧化物,如Mg(OH)2、Cu(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等,与酸作用生成弱电解质水,降低了溶液中OH浓度,使难溶氢氧化物的J<Ksp,平衡向沉淀溶解的方向移动。例如:

总反应式:Fe(OH)3(s)+3H+■■■Fe3++3H2O

酸溶平衡常数:

由上述酸溶平衡常数的表达式可知,难溶氢氧化物酸溶反应程度的大小,除与Ksp有关外,还与Kw有关。

3.生成弱碱使沉淀溶解

Ksp较大的难溶氢氧化物,如Mg(OH)2、Mn(OH)2等除能溶于酸外,还可溶于铵盐。例如:

由于铵盐溶液中的NH4+可与Mg(OH)2饱和溶液中的OH结合生成弱电解质NH3·H2O,溶液中OH浓度减小,使Mg(OH)2溶液中的J<Ksp,平衡向沉淀溶解的方向移动,Mg(OH)2沉淀溶解。溶解总反应为:

平衡常数K不是很大,但若加足量的氯化铵,溶解还是可以进行的。此类难溶强电解质的溶解难易取决于难溶氢氧化物的Ksp和生成弱碱的电离常数KbKsp越大,Kb越小,溶解越易进行;反之,则越难进行。如Al(OH)3、Fe(OH)3Ksp较小的难溶氢氧化物沉淀可溶于强酸溶液,但不溶于铵盐溶液。

4.生成难电离的盐使沉淀溶解

PbSO4沉淀能溶于饱和NaAc溶液中,反应如下:

由NaAc提供的Ac和Pb2+形成弱电解质Pb(Ac)2,溶液中Pb2+浓度减小,使PbSO4溶液的J<Ksp,PbSO4沉淀溶解。

(二)利用氧化还原反应使沉淀溶解

前面讨论的难溶弱酸盐的酸溶反应表明,难溶物的Ksp越小,生成弱酸的Ka越大,酸溶平衡常数越小,沉淀越难溶解。如沉淀Ag2S、CuS等,由于Ksp非常小,酸溶平衡常数很小,即使加入高浓度的非氧化性强酸也不能有效地降低S2—浓度,使沉淀溶解。因此,Ag2S、CuS等不溶于非氧化性的强酸中。但如果用氧化性的强酸,如热的稀HNO3,则可以将S2—氧化成单质S,从而大大降低S2—浓度,使Ag2S、CuS的J<Ksp,Ag2S、CuS沉淀溶解。反应可表示如下:

3CuS+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+3S↓+4H2O

3Ag2S+8HNO3(稀)=6AgNO3+2NO↑+3S↓+4H2O

(三)生成配离子使沉淀溶解

一些难溶强电解质,既不溶于非氧化性酸,也不溶于氧化性酸,如Agc等。但它们的阳离子可以和某些配合剂生成配合物,溶液中游离的阳离子浓度大大降低,使J<Ksp,沉淀溶解。如AgCl能溶于NH3·H2O中,AgI能溶于KCN溶液中等。

其溶解的反应式可表示如下:

AgCl(s)+2NH3■■■[Ag(NH32]++Cl

AgI(s)+2CN■■■[Ag(CN)2]—+I

这类溶解反应能否进行,进行到什么程度,除与沉淀的Ksp有关外,还与生成配离子的稳定性有关。具体的定量计算在配合物一章中讨论。

某些情况下,为使Ksp极小的难溶强电解质溶解,有时需要同时采用两种或多种方法才行。例如HgS的Ksp=4.0×10—53,必须加入王水(1体积浓HNO3+3体积浓HCl),同时利用氧化还原和生成配离子两种方法使其溶解。具体反应如下:

3HgS+2NO3—+12Cl—+8H+=3[HgCl4]2—+3S↓+2NO↑+4H2O

反应中由于S2—被HNO3氧化为单质S,Hg2+和Cl生成[HgCl4]2—配离子,使溶液中S2—和Hg2+浓度同时被大大降低,J<Ksp,HgS沉淀溶解。

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