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1、 基础化学 南华大学化学化工学院 基础化学 教学课件 课件制作王晓娟 供临床医学 护理学 麻醉医学 医学影像学 预防医学等专业用 第4章难溶强电解质的多相离子平衡 4 4 溶度积规则及其应用 4 1多相离子平衡与溶度积常数 4 2溶度积常数与溶解度的关系 4 3 多相离子平衡的移动 难溶强电解质的多相离子平衡 第一节多相离子平衡与溶度积常数 沉淀的生成与溶解 一般可用溶解度的大小来衡量物质在水中溶解能力的大小 物质溶解度 g 100g水 易溶物 0 1 微溶物 0 01 0 1 难溶物 0 01 强电解质 易溶 难溶 难溶强电解质 如AgCl AgI AgBr CaCO3 BaSO4 CuS
2、Mg OH 2 Fe OH 3 特点 溶解度小 溶解的部分100 解离 要求 计算溶解度 判断沉淀的产生和溶解 沉淀的生成与溶解 难溶物的饱和溶液中存在多相离子平衡 一定T时 溶解BaSO4 s Ba2 aq SO42 aq 沉淀 平衡时Ksp Ba2 SO42 Ksp称为溶度积常数 简称溶度积 表示一定温度下 难溶电解质的饱和溶液中 各离子浓度幂的乘积为一常数 Ba2 SO42 BaSO4 s Ba2 aq SO42 aq 简写为BaSO4 s AaBb s aAn bBm Ksp An a Bm b 溶度积常数 KSP AaBb An a Bm b 温度不变 在一定温度下 KSP不变 概念
3、解释 溶度积常数KSP 即 在一定温度下 当 A 增大时 B 必定下降 Ksp不变 当 B 增大时 A 必定下降 Ksp不变 第二节溶度积常数与溶解度的关系 难溶强电解质的溶解度 溶解度 该电解质在其饱和溶液中的浓度 用S表示 单位mol L 1 例 已知298K时 BaSO4的Ksp 1 07 10 10 Ag2CrO4的Ksp 1 12 10 12 试比较二者溶解度S的大小 解 BaSO4 s Ba2 SO42 平衡浓度 mol L 1SS Ksp Ba2 SO42 S2 平衡浓度 mol L 12SS Ksp Ag 2 CrO42 2S 2 S 4S3 相同类型 Ksp S 不同类型 不
4、能用Ksp判断S的大小 结论 AgCl AgI和Ag2CrO4的溶解度和溶度积的比较难溶强电解质溶解度 mol L 1 溶度积AgCl1 33 10 51 77 10 10AgI9 22 10 98 51 10 17Ag2CrO46 54 10 51 12 10 12 第三节多相离子平衡的移动 同离子效应与盐效应 同离子效应 AgNO3 NaCl S Ksp AgCl Ag Cl S1 S1 例 已知Ksp AgCl 1 77 10 10 1 求AgCl的溶解度S1 2 若溶液中存在0 10mol L 1的NaCl 求AgCl的溶解度S2 例 已知Ksp AgCl 1 77 10 10 2 若
5、溶液中存在0 10mol L 1的NaCl 求AgCl的溶解度S2 S2 Ksp AgCl Cl 1 77 10 10 0 10 1 77 10 9mol L 1 盐效应 NaNO3 S 离子强度增大 Ksp AgCl aAg aCl Ag Cl 例 已知Ksp AgCl 1 77 10 10 3 若溶液中存在0 10mol L 1的NaNO3 求AgCl的溶解度S3 0 91 AgCl在KNO3溶液中的溶解度 25 0 000 001000 005000 0100 1 2781 3251 3851 427 同离子效应和盐效应的比较 从上例可知 S3 S1 S2 即盐效应中的溶解度 纯水中的溶
6、解度 同离子效应中的溶解度 同离子效应中存在的盐效应 可忽略不计 第四节溶度积规则及其应用 1 离子积 Q 注意 Q表示任何情况下离子浓度幂的乘积 温度一定时 Q的数值也不定 随着溶液中离子浓度的改变而变化 Q的表达式与Ksp一样 但二者的含义不同 Ksp表示难溶强电解质达到沉淀溶解平衡时 饱和溶液中离子浓度幂的乘积 在一定温度下 Ksp为一常数 2 溶度积规则 当Q Ksp时 沉淀溶解或无沉淀产生当Q Ksp时 平衡状态或饱和溶液当Q Ksp时 溶液有沉淀产生 例 浓度为8 0 10 4mol L 1AgNO3和8 0 10 4mol L 1K2CrO4等体积混合 有无沉淀产生 Ksp Ag
7、2CrO4 1 1 10 12 有沉淀产生 二 沉淀的生成 Q Ksp 措施 加入过量沉淀剂 控制溶液的pH 同离子效应 加入沉淀剂 例 在20ml0 0020mol L 1Na2SO4溶液中加入20ml0 020mol L 1BaCl2溶液 有无BaSO4沉淀生成 并判断SO42 离子是否沉淀完全 已知BaSO4的Ksp 1 07 10 10 解 1 有BaSO4沉淀生成 即1 07 10 10 0 0090 x x SO42 1 2 10 8mol L 1 设平衡时 SO42 xmol L 1 沉淀完全是指离子残留量 10 5mol L 1 故加入BaCl2可使SO42 沉淀完全 Ksp
8、Ba2 SO42 0 0090 x x 起始浓度 mol L 10 0100 0010平衡浓度 mol L 10 010 0 0010 xx BaSO4 s Ba2 SO42 0 0090 x 0 0090 x很小 控制溶液的pH Fe3 浓度为0 010mol L 1 计算Fe3 开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH 解 开始沉淀 pH 14 13 lg6 42 1 81 Fe OH 3沉淀完全 Fe3 1 0 10 5mol L 1 pH 14 12 lg6 42 2 81 例 已知BaSO4的K sp 1 07 10 10 求298K时BaSO4在0 0100mol L 1的K2SO4溶液中的
9、溶解度 解 设溶解度为xmol L 1 平衡浓度 mol L 1x0 0100 x BaSO4 s Ba2 SO42 K sp c Ba2 c c SO42 c x 0 0100 x 0 0100 x 0 0100 同离子效应 由于同离子效应的作用 BaSO4在0 0100mol L 1的K2SO4溶液中的溶解度比在纯水小得多 结论 纯水中 PbI2 加KI 沉淀中加过量KI s 溶解 PbI2 2I PbI4 2 含同离子的沉淀剂不能过量太多 否则易产生盐效应 一般沉淀剂过量20 30 即可 同离子效应 当时 增大 S PbSO4 显著减小 同离子效应占主导 当时 增大 S PbSO4 缓慢
10、增大 盐效应占主导 三 分步沉淀 溶液中的几种沉淀反应按照一定的顺序先后发生 这种现象称为分级沉淀或分步沉淀 例 某混合液中 CCl CI 0 010mol L 1 在此混合液中逐滴加入AgNO3 问哪种沉淀先析出 解 Q Ksp 所需 Ag 的最低浓度为最小 沉淀先析出 必须 生成AgCl 时 CAg CCl Ksp AgCl CAg Ksp AgCl CCl 1 77 10 10 0 010 1 77 10 8mol L 1 生成AgI 时 CAg CI Ksp AgI AgI沉淀先析出 例 某混合液中 CCl CI 0 010mol L 1 在此混合液中逐滴加入AgNO3 问当Cl 刚开
11、始沉淀时 溶液中剩余的I 浓度为多少 解 当Cl 刚开始沉淀时 有 Ksp AgCl Ag Cl 例 溶液中Cl CrO42 离子浓度均为0 0010mol L 1 若逐滴加入AgNO3溶液 试计算 1 哪一种离子先产生沉淀 2 第二种离子开始沉淀时 溶液中残留的第一种离子的浓度是多少 解 1 开始沉淀 故AgCl已沉淀完全 Cl 10 5mol L 1 先产生AgCl沉淀 K sp c Ag c c Cl c 注意 只有对同一类型的难溶电解质 且被沉淀离子浓度相同或相近时 才可断定溶度积小的先沉淀 难溶电解质类型不同 或类型相同但被沉淀离子浓度不同时 生成沉淀的先后顺序必须通过具体的计算才能
12、确定 1 生成弱电解质使沉淀溶解 四 沉淀的溶解 五 沉淀的转化 沉淀的转化 在含有某一沉淀的溶液中 加入适当的试剂 使之生成另一种沉淀 2 5 10 88 0 10 28 K SP PbSO4的沉淀溶解平衡被破坏 促使PbSO4的溶解 例 如果在1LNa2CO3溶液中转化0 010mol L 1CaSO4 问Na2CO3的最初浓度应为多少 Na2CO3的最初浓度为 0 010 7 1 10 7 0 010mol L 1 一般来讲 同类型的难溶电解质 且被沉淀离子浓度相同或相近时 K SP较大易转化成K SP较小的沉淀 两种沉淀的K SP相差越大 转化越完全 对不同类型的溶解度大的易转化为溶解度小的沉淀 课堂练习 在AgCl的饱和溶液中 有AgCl固体存在 当分别向溶液中加入下列物质时 将有何种变化 加入物质平衡AgCl溶液中浓度引起变化移动溶解度 Ag Cl 原因 HCl 0 1mol L 1 AgCl s Ag Cl 生成配离子 盐效应 同离子效应 AgNO3 0 1mol L 1 KNO3 s NH3 H2O 2mol L 1 同离子效应
