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2011化工工程师考试：无机化学学习方案汇总

一. 沉淀溶解平衡的应用

(一)、沉淀的生成

1.加入沉淀剂

如果要使某种离子以沉淀方式从溶液中析出，通常采用的方法是加入适量的化学试剂使其生成难溶电解质。当体系离子积(Qc)大于该难溶电解质的溶度积(Ksp)析出沉淀。该化学试剂叫沉淀剂。

[例] 已知Ksp CaC2O4= 2.6×10-9，要使每升含有0.02 mol钙离子的溶液生成沉淀，所需草酸根离子的浓度是多少?

解： Ca2+ + C2O42- = CaC2O4(s)

Ksp=[Ca2+ ][C2O42-]

= 2.6×10-9

[C2O42-]=Ksp CaC2O4/[Ca2+ ]

= 2.6×10-9 /0.02 =1.3×10-7 (mol?L-1)

答：所需草酸根离子的浓度是1.3×10-7 mol?L-1 。

应用溶度积规则判断沉淀的生成在实际应用过程中应该注意下列几种情况：

(1)从原理上讲，只要Qc>Ksp便有沉淀生成。但实际操作中，只有当每毫升含有10-5克以上的固体时才会使水溶液混浊，仅有极少量沉淀生成，肉眼是观察不出来的。

(2)有时由于生成过饱和溶液，虽然Qc已经大于Ksp，仍然观察不到沉淀的生成。

(3)由于副反应的发生，致使按照理论计算量加入的沉淀剂在实际过程中不会产生沉淀。

(4)有时虽加入过量的沉淀剂，但由于配合反应的发生，也不会产生沉淀。

2.同离子效应和盐效应

在难溶电解质饱和溶液中加入含有相同离子的强电解质，沉淀溶解的多相平衡将发生相应移动,其结果是使难溶电解质的溶解度减少的现象叫做同离子效应。例如在饱和AgCl溶液中加入NaCl，由于含有相同的Cl-离子，使AgCl的沉淀溶解平衡向左移动。溶液中的Ag+ 浓度会明显地降低，即AgCl的溶解度由于NaCl的存在而降低。

AgCl(s)= Ag+ + Cl-

NaCl → Na+ + Cl-

在难溶电解质的饱和溶液中加入某种不含有相同离子的易溶电解质，而使难溶电解质的溶解度增大的现象叫做盐效应。

应该注意：

1) 盐效应对溶度积较小的难溶电解质的溶解度的影响较大，对溶度积较大的难溶 电解质的溶解度的影响较小。

2) 在产生同离子效应的同时，也会产生盐效应，而两者的作用效果相反。一般情况下同离子效应的影响为主。

3) 对较稀的溶液，如果不特别指出要考虑盐效应的话，可以忽略盐效应的影响。

在实际工作中经常采用加入过量沉淀剂的方法，使残留在溶液中的某种离子的浓度达到要求的低浓度水平。如果溶液中剩余离子的浓度<10-5 mol?L-1 ，通常认为该离子的沉淀已经完全。但是沉淀剂的量也不是越多越好，加入大量的沉淀剂可增加溶液中电解质的总浓度，产生盐效应，反而使电解质溶解度稍有增大。一般沉淀剂的用量以过量20～50%为宜。

[例] 计算说明硫酸钡饱和溶液的溶解度以及其在0.01 mol?L-1 Na2SO4 溶液中的溶解度。 (Ksp BaSO4=1.07×10-10)

解： BaSO4(s)= Ba2+ +SO42-

因为难溶电解质在溶液中溶解后完全电离，其溶解度等于溶液中的钡离子浓度。

(1)饱和溶液中的Ba2+ 离子浓度

[Ba2+ ] =[SO42-]=(Ksp BaSO4) 1/2

=(1.07×10-10 ) 1/2

=1.03×10-5 (mol?L-1 )

(2)电解质溶液中的Ba2+ 离子浓度

设BaSO4 在给定Na2SO4 溶液中的溶解度为x mol?L-1

平衡时 [Ba2+ ] =　x mol?L-1

[SO42-] ≈ 0.01 mol?L-1

[Ba2+ ][SO42-]=Ksp BaSO4

x?0.01=1.07×10-10

x=1.07×10-8 (mol?L-1)

答：计算结果说明BaSO4 在硫酸钠溶液中的溶解度明显减小。

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