沉淀生成和溶解：普通化学技巧

1.沉淀的生成

根据溶度积规则，在难溶强电解质的溶液中，若Qi>，则可以生成沉淀。

1）加入沉淀剂

在含有某种离子的溶液中，加入某种沉淀剂，可与该离子生成难溶物。

【例题4.18】向30 mL 浓度为0.020 mol·L-1的Na2SO4溶液中加入同体积等浓度的BaCl2溶液，问有无沉淀生成？已知。

解：混合后，溶液中Ba2+、SO2-4 离子的浓度为

根据溶度积规则，有BaSO4沉淀生成。

【例题4.19】0.30 mol·L-1的HCl 溶液中含有少量的Cd2+离子，当向溶液中通入H2S达饱和时（饱和H2S 水溶液浓度为0.1 mol·L-1），问Cd2+离子能否沉淀完全？若将Cd2+改为Zn2+离子，则Zn2+离子能否沉淀完全？已知，。

解：在0.30 mol·L-1的HCl 溶液中，H2S 的电离平衡为

根据溶度积规则，平衡时有

结果说明溶液中Cd2+离子已沉淀完全。

注意：无机化学中规定，通过沉淀方法使溶液中某离子的浓度小于或等于1.0×10-5mol·L-1时，可以认为该离子已沉淀完全。

如将Cd2+离子改为Zn2+离子，则有

因此Zn2+离子不能沉淀完全。

【例题4.20】在1 L 含有0.001 mol SO42-的溶液中，加入0.01 mol BaCl2晶体，能否使沉淀完全？已知。

解：根据题意，[Ba2+]=0.01 mol·L-1，，平衡时Ba2+离子的浓度是BaCl2起始浓度减去与SO42-离子反应而消耗的Ba2+浓度并加上生成0.001 mol·L-1BaSO4沉淀电离出的极少的Ba2+浓度。但由于BaSO4的溶度积很小，所以BaSO4电离出的Ba2+浓度可以忽略不计，则有

故可认为溶液中的SO4

2-离子沉淀完全。

2）控制溶液的pH

某些难溶的弱酸盐和难溶的氢氧化物，通过控制溶液的pH，可以使其沉淀（或溶解）。

【例题4.21】计算欲使浓度为0.01 mol·L-1的Fe3+开始沉淀和沉淀完全时的pH。已知。

解：（1）开始沉淀时所需pH。依题意有

（2）沉淀完全时所需pH。依题意可知，当[Fe3+]≤1.0×10-5mol·L-1时，Fe3+可视为沉淀完全。于是有

通过此例的计算可看出：

①氢氧化物开始沉淀和沉淀完全不一定在碱性环境中；

②不同难溶氢氧化物的不同，化学反应方程式不同，它们沉淀所需的pH 也不同，故可通过控制pH 达到分离金属离子的目的。当然，上述计算仅仅是理论值，实际情况往往复杂得多。

2.分步沉淀

在溶液中常常含有多种离子，当加入某种沉淀剂时，往往可以和多种离子生成难溶电解质。在这种情况下，离子的沉淀按什么顺序进行？接下来我们根据溶度积原理进行一定的计算以求得明确的答案。

【例题4.22】在含有0.01 mol·L-1的Cl-和I-的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，问：

（1）AgCl 和AgI 哪个先析出？

（2）当后沉淀的离子开始生成沉淀时，先析出沉淀的离子是否已沉淀完全？

已知298.15 K 时。

解：（1）根据溶度积规则，可算出生成AgCl 和AgI 所需的最低Ag+浓度。(www.xing528.com)

①AgCl 开始沉淀所需的最低Ag+浓度为

②AgI 开始沉淀所需的最低Ag+浓度为：

计算结果表明，沉淀I-所需要的Ag+浓度比沉淀Cl-所需要的Ag+浓度小得多，所以AgI 先析出。

（2）当AgCl 开始沉淀时，溶液中[Ag+]≥1.77×10-8mol·L-3，此时溶液中残留的I-浓度为

[I-]=因此当Cl-开始生成沉淀时，I-已沉淀完全了。

【例题4.23】若溶液中Fe3+和Mg2+的浓度都是0.10 mol·L-1，加入氢氧化钠溶液（忽略溶液体积变化），欲使Fe3+沉淀完全而Mg2+不生成沉淀，应将溶液的pH 控制在什么范围？已知。

解：Fe3+离子沉淀完全时，溶液中OH-浓度为

Mg2+离子开始沉淀时，溶液中OH-浓度为

因此，把pH 控制在2.81~8.87 之间，就可使Fe3+沉淀完全，而Mg2+不生成沉淀仍留在溶液中，达到分离的目的。

利用分步沉淀原理，可使两种离子分离，而且两种沉淀的溶度积相差越大，分离就越完全。沉淀的先后次序，除与溶度积有关外，还与溶液中被沉淀离子的最初浓度有关。若溶液中有两种离子都能与沉淀剂生成沉淀物质，其中一种与沉淀剂生成的化合物溶度积虽然较大，但该离子在溶液中有较大的浓度，使其离子浓度乘积首先达到溶度积，则这种离子将首先沉淀。总之，分步沉淀的顺序并不是固定的，其决定因素是：沉淀物质的溶度积与被沉淀离子的浓度。

3.沉淀的转化

有些沉淀不能利用酸碱反应、氧化还原反应和配位反应直接溶解，但可以将其转化为另一种沉淀溶解，这种由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。

例如，锅炉中的锅垢的主要成分为CaSO4，由于锅垢的导热能力很小，阻碍传热，浪费燃料，还可能引起锅炉或蒸气管爆裂等事故，所以必须清除。但CaSO4不溶于水也不溶于酸，很难清除。此时若用溶液处理，则可使CaSO4转化为疏松且可溶于酸的CaCO3而除去。CaSO4转化为CaCO3的反应如下：

总反应为

总反应平衡常数为

沉淀转化反应的Kθ很大，说明反应向右的趋势很大，即CaSO4转化为CaCO3程度很大。应该指出，沉淀的转化是有条件的，由一种难溶电解质转化为另一种更难溶电解质是比较容易的，反之则比较困难，甚至不可能转化。

例如，AgCl 的溶度积比AgI 的溶度积大很多（10-17），因此要把AgCl 转化为AgI 非常容易，相反要把AgI 转化为AgCl 则非常困难，这一点从转化反应的平衡常数也可看出，即

由于平衡常数非常小，因此实际上反应不能向右进行，实现转化也就不太可能。

总而言之，如果转化反应的平衡常数较大，转化就比较容易实现；如果转化反应平衡常数很小，则不可能转化；某些转化反应的平衡常数既不很大，又不很小，则在一定条件下转化也是可能的。

【例题4.24】通过计算说明，用1 L 浓度为多少的Na2CO3溶液才能将0.10 mol 的CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀？已知。

解：

反应的平衡常数很大，可见沉淀转化相当完全。因此，欲使0.10 mol 的CaSO4沉淀完全转化为CaCO3沉淀，所需Na2CO3的初始浓度也就是0.10 mol·L-1。

4.沉淀的溶解

根据溶度积规则，要使沉淀溶解，必须降低溶液中的某种离子浓度，使Qi<，常用的方法有以下几种。

1）生成弱电解质

（1）生成弱酸，如CaCO3、ZnS、FeS 等，都可以溶解于稀盐酸中，原因就是难溶盐的阴离子生成了弱酸。例如：

（2）生成弱碱，如氢氧化镁可以溶解于氯化铵中，原因就是生成了弱碱氨水，即

（3）生成水。所有难溶的金属氢氧化物在强酸性溶液中都有不同程度的溶解，原因是弱电解质水的生成。例如：

2）发生氧化还原反应

例如，金属硫化物的溶解：MnS、ZnS、FeS 可以溶于稀盐酸；SnS、PbS 可以溶于浓盐酸；CuS、Ag2S 不溶于盐酸，但可以溶于硝酸中；而HgS 虽不溶于硝酸却能溶于王水中。即

3）生成配位化合物

例如，HgI2可以溶于KI 溶液，HgS 可以溶于Na2S 溶液，AgCl、Cu（OH）2可以溶于氨水。即