普通化学 课件 第三章-水化学.ppt

普通化学 第三章水化学与水污染 主要内容 3 1稀溶液的通性3 1 1非电解质溶液的通性3 1 2电解质溶液的通性3 2水溶液中的单相离子平衡3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡3 3难溶电解质的多相离子平衡3 3 1多相离子平衡与溶度积3 3 2溶度积规则及其应用3 4胶体与界面化学 溶液由溶质和溶剂组成 由于溶质性质不同 所形成的溶液物理性质和化学性质各有所不同 但溶液又具有一些共同性质 即 与纯溶剂相比 溶液的蒸气压下降 沸点升高 凝固点下降 溶液具有渗透压 如果溶质是难挥发的非电解质 形成的又是稀溶液 上面的四个性质可以定量表示 四个定量式总称稀溶液依数性定律 3 1稀溶液的通性 稀溶液的依数性 溶液的蒸汽压下降 沸点上升 凝固点下降和溶液的渗透压 稀溶液定律 难挥发的非电解质稀溶液的性质与一定量溶剂中所溶解溶质的物质的量成正比 此定律叫做稀溶液定律 又称为依数性定律 3 1 1非电解质溶液的通性 蒸发 能量较大的分子克服液体分子间的引力从表面逸出 成为蒸气分子的过程叫做蒸发 或气化 蒸发是吸热过程 凝聚 蒸气分子撞到液面 被液体分子所吸引而重新进入液体中 这个过程叫做凝聚 凝聚是放热过程 1 蒸气压 1 溶液的蒸气压下降 3 1 1非电解质溶液的通性 蒸气压 当凝聚的速率和蒸发的速率达到相等时 液体和它的蒸气就处于平衡状态 此时 蒸气所具有的压力叫做该温度下液体的饱和蒸气压 简称蒸气压 3 1 1非电解质溶液的通性 蒸气压下降 同一温度下 纯溶剂蒸气压与溶液的蒸气压之差叫做溶液的蒸气压下降 用 P表示 溶液的浓度越大 蒸气压下降的越显著 2 蒸气压下降 3 1 1非电解质溶液的通性 拉乌尔定律 在一定温度下 稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积 P P AxA 设xB为溶质摩尔分数 由于xA xB 1P P A 1 xB P A P P AxB P P AxB 拉乌尔定律也可描述为 在一定温度下 难挥发非电解质的稀溶液蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比 与溶质的性质无关 由上式看出 nB n越大 P越大 即溶液浓度越大 蒸气压下降越显著 3 1 1非电解质溶液的通性 2 溶液的沸点上升沸点 当某一液体的蒸气压力等于外界压力时 液体会沸腾 此时的温度称为该液体的沸点 以Tbp表示 当外界压力为101 325kPa时 H2O的沸点为100 6 6 的NaCl水溶液沸点为101 25 5 的NaCl水溶液沸点为105 4 3 的NaOH水溶液沸点为101 17 的NaOH水溶液沸点为105 3 1 1非电解质溶液的通性 1 溶液浓度越大 蒸气压下降的越多 沸点上升越高 Tbp越大 2 如果溶液为难挥发的非电解质的稀溶液 Tbp kbpm 3 2 kbp 溶剂的沸点上升常数 单位为K kg mol 1 m 溶液的质量摩尔浓度 1kg溶剂中所含溶质的物质的量 mol kg 1 3 1 1非电解质溶液的通性 3 溶液的凝固点下降凝固点 熔点 物质的液相蒸气压力和固相蒸气压力相等时的温度 以Tfp表示 溶液浓度越大 蒸气压下降越多 凝固点下降的越显著 如果溶液为非电解质的稀溶液 其凝固点下降值可表示为 Tfp kfpm 3 3 kfp 凝固点下降常数 单位为K kg mol 1 m 溶液的质量摩尔浓度 1kg溶剂中所含溶质的物质的量 mol kg 1 3 1 1非电解质溶液的通性 4 渗透压渗透是通过半透膜才能实现的 半透膜 只能让溶剂分子通过 而不允许溶质分子通过的薄膜 渗透 溶剂通过半透膜进入溶液或溶剂通过半透膜从稀溶液进入浓溶液的现象 渗透压 为维持被半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力 3 1 1非电解质溶液的通性 CRT n V RT或 V nRT 3 4 R 8 314Pa m3 mol 1 K 1适用范围 难挥发的非电解质稀溶液 如果溶液为难挥发的非电解质稀溶液 其渗透压可按下式计算 3 1 1非电解质溶液的通性 例3 1计算298 15K时 0 100mol dm 3溶液的渗透压 解 由于R 8 314Pa m3 mol 1 K 1 8 314J mol 1 K 1C 0 100mol dm 3 0 100 103mol m 3所以 CRT 0 100 103mol m 3 8 314Pa m3 mol 1 K 1 298K 248kPa 3 1 1非电解质溶液的通性 依数性的应用 1 测定分子的摩尔质量 例1把1 09g葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101325Pa下沸点升高了0 156K 求葡萄糖的摩尔质量M 已知水的Kbp 0 512K mol 1Kg 解 3 1 1非电解质溶液的通性 M 178 8g mol 1 例2把0 322g萘溶于80g苯中所得溶液的凝固点为278 34K 求萘的摩尔质量 已知苯的凝固点为278 50K kfp 5 10K mol 1Kg 解 3 1 1非电解质溶液的通性 例31dm3溶液中含5 0g马的血红素 在298K时测得溶液的渗透压为1 82 102Pa 求马的血红素的摩尔质量 解 3 1 1非电解质溶液的通性 2 制作防冻剂和制冷剂 例为防止汽车水箱在寒冷的冬天冻裂 需使水的冰点下降到253K即 Tfp 20 0K 则在每1000g水中应加入甘油多少克 已知甘油的分子式为C3H8O3 M 92g mol 1 Kfp 1 86k kg mol 1 3 1 1非电解质溶液的通性 解 电解质溶液也具有 溶液的蒸汽压下降 沸点上升 凝固点下降和溶液渗透压的通性拉乌尔定律不适用于电解质溶液 电解质在溶剂中发生离解 溶液中溶质粒子的实际数量应为溶质浓度的i倍 可用依数性定律进行估算 3 1 2电解质溶液的通性 p i xB pA Tfp i kfpm i CRT Tbp i kbpmi T fp 电解质溶液 Tfp 非电解质溶液 AB型i 2 A2B型或AB2型i 2 3 强电解质溶液 3 1 2电解质溶液的通性 各种溶液的通性可定性比较 分三种情况 1 同浓度不同种物质其沸点高低或渗透压大小的顺序为 A2B型或AB2型强电解质溶液 AB型强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液 而蒸气压或凝固点的顺序则相反 2 同种物质不同浓度浓度大的影响大 3 不同种物质不同浓度 考虑物质浓度和离解程度 粒子数量 溶液通性的定性比较 3 1 2电解质溶液的通性 1 0 1mol dm 3NaCl 0 1mol dm 3C6H12O60 1mol dm 3HAc渗透压大小的顺序 例3 2定性比较下列溶液的通性 3 1 2电解质溶液的通性 2 0 1mol dm 3NaCl 1mol dm 3C6H12O6的凝固点的高低顺序 3 1 2电解质溶液的通性 1 酸碱质子理论酸碱质子理论的要点 凡能给出质子的物质 分子或离子 都是酸 如HCl HAc NH4 HS H2O HCO3 H2PO4 凡能与质子结合的物质 分子或离子 都是碱 如 NH3 HS S2 H2PO4 H2O 其中H2O HS HCO3 HPO42 H2PO4 即可接受质子 也可以给出质子 所以它们既是酸又是碱 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 3 2水溶液中的单相离子平衡 酸给出质子的过程是可逆的 酸给出质子后余下的部分是碱 碱又可接受质子转变为酸 以通式表示 酸 碱 质子HCl aq Cl aq H aq HAc aq Ac aq H aq NH4 aq NH3 aq H aq H2PO4 aq HPO42 aq H aq HCO3 aq CO32 aq H aq 这种相互依存 相互转化的关系叫酸碱共轭关系 上面的每一对酸 碱称为共轭酸碱对 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 1 扩大酸碱的范围酸和碱可以是分子 也可以是阳离子或阴离子有的酸和碱在某对共轭酸碱中是碱或酸 但在另一对共轭酸碱对中是酸或碱 质子论中不存在盐的概念 它们分别是离子酸或离子碱 2 扩大酸碱反应的范围NH3 HCl NH4 Cl 1 解离 Ac aq H2O l HAc aq OH aq 水解 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 酸碱质子理论的意义 2 酸和碱在水溶液中的离子平衡及PH值的计算 1 一元酸 以醋酸为例HAc aq H2O l H3O aq Ac aq 简写为 HAc aq H aq Ac aq Ka越大 平衡时CH 越大 即该酸的酸性越强 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 由于C 1mol dm 3 一般在不考虑Ka的单位时 可将上式简化为 设一元酸的浓度为C 解离度为 则 3 6 3 5 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 当 很小时 1 1 则Ka C 2 3 7 C HAc 3 8 注 时 可用上式 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例3 1计算0 10mol dm 3HAc溶液的 H 和pH 已知 由于Ka很小 所以0 10 x 0 10X 1 33 10 3mol dm 3 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 方法二 pH lg 1 33 10 3 2 88 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 因为C Ka 400 解 NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq C平 0 100 xxx方法一 Kb 1 77 10 5因为Kb较小所以0 100 x 0 100所以Kb x2 0 100 1 77 10 5C OH x 1 33 10 3 mol dm 3 例 计算0 100mol dm 3氨水溶液的OH 浓度及pH值Kb 1 77 10 5 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 C 1 33 10 3 mol dm 3 POH lg1 33 10 3 2 88PH 14 2 88 11 12 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 方法二 因为C Kb 400 例 计算0 100mol dm 3NH4Cl溶液中的H 浓度及PH值 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例已知25 C下 0 02mol L 1氨水的pH值为11 27 计算溶液中OH 浓度 解离度 和解离常数Kb 解 NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq pH 11 27 pOH 2 73 c OH 1 9 10 3mol dm 3 1 9 10 3 0 02 0 95 Kb c 2 1 1 8 10 5 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 分子中含2个或2个以上的H 或OH 的弱酸 弱碱叫多元弱酸 弱碱 多元弱电解质都是分步电离的 每一步都有相应的电离常数 如 H2S aq H aq HS aq HS aq H aq S2 aq 2 多元酸 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例 已知H2S的Ka1 9 1 10 8 Ka2 1 1 10 12 计算在0 1mol dm 3H2S溶液中的H HS S2 的浓度和溶液的pH值 一般情况下 二元酸的Ka1 Ka2 所以 溶液中的H 主要来自第一步电离 解 一级解离为 H2S aq H aq HS aq 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 C HS C H 9 5 10 5mol dm 3 二级解离为 HS aq H aq S2 aq C HS C H C S2 1 1 10 12mol dm 3 pH lg 9 5 10 5 4 0 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 1 同离子效应和缓冲溶液在弱酸溶液中加入该酸的共轭碱 或在弱碱溶液中加入该碱的共轭酸时 可使这些弱酸或弱碱的解离度降低 这种现象叫做同离子效应 HAc aq H aq Ac aq NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq 3 缓冲溶液和溶液pH值的控制 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例如果在0 10mol dm 3的HAc溶液中加入固体NaAc 使NaAc的浓度达0 20mol dm 3 求该HAc溶液中的 H 和解离度 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例已知氨水溶液的浓度为0 20mol dm 3 1 求该溶液中OH 的浓度 pH和氨的解离度 2 在上述溶液中加入NH4Cl晶体 使其溶解后NH4Cl的浓度为0 20mol dm 3 求所得溶液OH 的浓度 pH和氨的解离度 氨水的Kb 1 77 10 5 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 2 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 在弱酸溶液中加入该酸的共轭碱 或在弱碱溶液中加入该碱的共轭酸组成的混合溶液 其pH值能够在一定范围内不因稀释或外加的少量酸或碱而发生显著变化 缓冲作用缓冲溶液 有缓冲作用或缓冲能力的溶液 组成缓冲溶液的一对共轭酸碱也称为缓冲对 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 计算说明 同离子效应可大大降低弱碱在溶液中的解离度 实验事实 1 向纯水 pH 7 0 中加入少量酸或碱 pH值会发生显著变化 例如往1升纯水溶液中加入1 00ml1 00mol dm 3HCl或40mgNaOH后 则溶液的pH值变为3或11 2 向HAc NaAc混合液中加入少量酸或碱 溶液的pH值几乎不变 例如往100ml含有0 100mol dm 3HAc和0 100mol dm 3NaAc缓冲溶液中加入1 00ml浓度1 00mol dm 3HCl或1 00ml的1 00mol dm 3NaOH溶液后 则溶液的pH值由4 75变为4 66或4 84 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 缓冲作用分析 HAc aq H aq Ac aq 浓度大 浓度小 NaAc aq Na aq Ac aq 浓度大 H aq HAc aq 加酸 H aq Ac aq HAc aq 加碱 H aq OH aq H2O aq HAc aq H aq Ac aq pH值能够在一定范围内不因稀释或外加的少量酸或碱而发生显著变化 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 Pka lgka 根据共轭酸碱之间的平衡 HAc H Ac 可得 3 16 3 17 缓冲溶液pH值的计算 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例3 3 计算含0 100mol dm 3HAc与0 100mol dm 3NaAc的缓冲溶液的水合H 浓度 pH和HAc的解离度 Ka 1 76 10 5 解 设溶液中H 浓度为x 根据 3 16 Ceq HAc C HAc x C HAc 0 100mol dm 3Ceq Ac C Ac x C Ac 0 100mol dm 3Ceq H x 1 76 10 5 0 100 0 100 mol dm 3 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例 1 计算含有1 00mol dm 3NH3 H2O和1 00mol dm 3NH4Cl缓冲溶液的pH值 2 取上述缓冲溶液50 0cm3 加入1 00cm31 00mol L 1NaOH 则溶液的pH值变为多少 3 将同量的NaOH加入到50 0cm3纯水中引起的pH值变化 Kb 1 8 10 5 解 1 pOH pKb lg C共轭碱 C共轭酸 lg1 8 10 5 lg 1 00 1 00 4 74pH 14 00 pOH 9 26 2 在50 0cm3缓冲溶液中含NH3 H2O和NH4 各为0 050mol 加入的NaOH相当于0 001molOH 它将消耗0 001mol的NH4 并生成0 001molNH3 H2O分子 故有 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 pOH pKb lg C共轭碱 C共轭酸 lg1 8 10 5 lg 0 050 0 001 0 050 0 001 4 73pH 9 27 加入这些NaOH后 溶液的pH值几乎没有变化 3 将NaOH加入到50cm3纯水中 可求得 OH OH 0 001mol 0 051dm 3 0 020mol dm 3pOH 1 7 pH 12 3 加入这些NaOH后 纯水的pH值变了5 3个单位 平衡时的浓度 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 缓冲溶液的pH值取决于 共轭酸碱对中弱酸的Ka值缓冲对的两种物质浓度之比值两者浓度之比值最好趋近于1如果此比值为1 则Ceq H KapH pKa或pOH pKb 缓冲溶液的选择 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 例 欲配制1 0dm3 pH 10 25 C 氨水 1 0mol L 1的缓冲液 需固体NH4Cl多少克 查表可知NH4Cl NH3缓冲对的pKa 9 25 解 忽略加NH4Cl后总体积的变化 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 具体配制 将5 35gNH4Cl固体加入1 0dm3浓度为1 0mol dm 3氨水中 摇匀即可 氨水浓度为1 0mol dm 3C NH4 1 0 10 1 0 1C NH4 0 1mol dm 3m NH4Cl 0 1mol dm 3 53 5g mol 1 5 35g 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 P15814 取50 0cm30 100mol dm 3某一元弱酸溶液 与20 00cm30 100mol dm 3KOH溶液混合 将混合溶液稀释至100cm3 测得此溶液的pH为5 25 求此一元弱酸的解离常数 解 混合溶液总体积为100cm3 则某一元弱酸HA的浓度为0 100mol dm 3 50 0cm3 100cm3 0 050mol dm 3KOH溶液的浓度0 100mol dm 3 20 00cm3 100cm3 0 020mol dm 3一元弱酸HA与KOH中和后 HA过量 组成HA A 缓冲溶液 C HA 0 050 0 020 mol dm 3 0 030mol dm 3C A 0 020mol dm 3pH 5 25 lg H H 5 62 10 6mol dm 3Ka c H c A C HA 5 62 10 6 0 020 0 030 3 7 10 6 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 P15815 在烧杯中盛放20 00cm30 100mol dm 3氨的水溶液 逐步加入0 100mol dm 3HCl溶液 试计算 1 当加入10 00cm3HCl后 混合液的pH 2 当加入20 00cm3HCl后 混合液的pH 3 当加入30 00HCl后 混合液的pH Ka 5 65 10 10 解 1 20 00cm30 100mol dm 3NH3与10 00cm30 100mol dm 3HCl混合后 NH3过量 反应又生成了NH4Cl 所以组成NH4 NH3缓冲溶液 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 2 20 00cm30 100mol dm 3NH3与20 00cm30 100mol dm 3HCl混合后 等量中和 生成NH4 其浓度为 3 20 00cm30 100mol dm 3NH3与30 00cm30 100mol dm 3HCl混合后 HCl过量 HCl的浓度为 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 溶液中H 浓度 或pH值 的计算 1 单一溶液 混合溶液物质不反应 1 强酸 强碱 Ceq H C HCl 2 弱酸 碱 Ceq H 3 弱酸 碱 共轭碱 酸 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 2 酸碱不等摩尔中和 强酸 碱 过量 Ceq H C HCl 弱酸 碱 过量 弱酸 碱 共轭碱 酸 缓冲溶液 2 酸碱进行中和反应 1 酸碱等摩尔中和 共轭碱 酸 Ceq H 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 3 共轭酸碱Ka与Kb的关系 NH4 aq NH3 aq H aq NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq 两式相加得 H2O H OH 两常数相乘得 Ka Kb Kw 3 15 Ka与Kb互成反比关系 3 2 1酸和碱在水溶液中的解离平衡 1 难溶电解质的多相离子平衡电解质溶解度 3 3难溶电解质的多相离子平衡 3 3 1多相离子平衡与溶度积 3 3 1多相离子平衡与溶度积 在一定条件下 当溶解与结晶的速度相等时 便建立了固体与溶液中离子之间的动态平衡 这叫做多相离子平衡 又称溶解平衡 平衡常数关系式为 K KS Ag2CrO4 Ceq Ag aq C 2 Ceq CrO42 aq C 在不考虑K的单位时 可将上式简化为 KS Ag2CrO4 Ceq Ag aq 2 Ceq CrO42 aq 上式表明 在难溶电解质的饱和溶液中 当温度一定时 其离子浓度积是一常数 这个平衡常数KS叫做溶度积常数 简称溶度积 3 3 1多相离子平衡与溶度积 溶度积的表达式 对于通式 AnBm s nAm aq mBn aq 溶度积的表达式为 KS AnBm Ceq Am C n Ceq Bn C m简化为 KS AnBm Ceq Am n Ceq Bn m 3 3 1多相离子平衡与溶度积 Fe OH 3 s Fe3 aq 3OH aq KS Fe OH 3 Ceq Fe3 Ceq OH 3Ca3 PO4 2 s 3Ca2 aq 2PO43 aq KS Ca3 PO4 2 Ceq Ca2 3 Ceq PO43 2上式仅适用难溶电解质 且为饱和溶液Ks与电解质本性 温度有关 与浓度无关 例如 3 3 1多相离子平衡与溶度积 例3 9CaF2溶解度为2 59 10 3克 100克水 求其溶度积 M CaF2 78 08g mol 1 解 S CaF2 2 59 10 3 1000 100 78 08 3 32 10 4mol dm 3CaF2 s Ca2 aq 2F aq Ceq Ca2 3 32 10 4mol dm 3Ceq F 2 3 32 10 4mol dm 3KS CaF2 Ceq Ca2 Ceq F 2 3 32 10 4 2 3 32 10 4 2 1 46 10 10 3 3 1多相离子平衡与溶度积 溶解度和溶度积的关系 都表示物质溶解能力 溶解度可表示易溶物和难溶物 溶度积一般表示难溶物 溶解度 s 和溶度积 Ks 的换算 AB型Ks s sA2B型 AB2型Ks 2s 2 s 4s3A3B型Ks 3s 3 s 27s4 3 3 1多相离子平衡与溶度积 P130例3 4在25 时 氯化银的溶度积为1 77 10 10 铬酸银的溶度积为1 12 10 12 试求氯化银和铬酸银的溶解度 以mol dm 3表示 解 1 设氯化银的溶解度为S1mol dm 3则根据AgCl s Ag aq Cl aq S1S1KS Ceq Ag Ceq Cl S1 S1 S12S1 1 33 10 5mol dm 3 3 3 1多相离子平衡与溶度积 2 设Ag2CrO4的溶解度为S2 mol dm 3为单位 则根据Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 2S2S2KS Ceq Ag 2 Ceq CrO42 2S2 2 S2 4S23 6 54 10 5mol dm 3 KS Ag2CrO4 S1说明 不同类型的难溶电解质不能以KS直接比较 3 3 1多相离子平衡与溶度积 1 溶度积规则内容 根据溶度积大小预测沉淀的生成或溶解 对一给定难溶电解质 AnBm 相对离子浓度的乘积为 Q C Am C n C Bn C m简写为 Q C Am n C Bn mQ KS有沉淀析出Q KS饱和溶液Q KS不饱和溶液 无沉淀析出或可使沉淀溶解 3 3 2溶度积规则及其应用 例求25 时 AgCl在0 0100mol dm 3NaCl溶液中的溶解度 KS AgCl 1 77 10 10 解 设AgCl的溶解度为Smol dm 3即AgCl s Ag aq Cl aq Ceq mol dm 3 S0 0100 S由KS Ceq Ag Ceq Cl 得 1 77 10 10 S 0 0100 S 由于AgCl的溶解很小 0 0100 S 0 0100 所以1 77 10 10 S 0 0100 S 1 77 10 8mol dm 3 因加入含有共同离子的强电解质 而使难溶电解质溶解度降低的现象叫同离子效应 3 3 2溶度积规则及其应用 例计算25 下CaF2 s 1 在水中 2 在0 010mol L 1Ca NO3 2溶液中 3 在0 010mol L 1NaF溶液中的溶解度 mol L 1 比较三种情况下溶解度的相对大小 已知Ks CaF2 1 4 10 9 解 1 CaF2 s 在水中的溶解度为s1 设s1 xmol L 1Ks CaF2 c Ca2 c F 21 4 10 9 x 2x 2 4x3X 7 0 10 4s1 7 0 10 4mol L 1 2 CaF2 s 在0 010mol L 1Ca NO3 2溶液中的溶解度为S2 设s2 ymol L 1CaF2 Ca2 2F 平衡浓度0 010 y2y 3 3 2溶度积规则及其应用 1 4 10 9 0 010 y 2y 20 010 y 0 010y 1 9 10 4S2 1 9 10 4mol L 1 3 CaF2 s 在0 010mol L 1NaF溶液中的溶解度为S3 设s3 Zmol L 1CaF2 Ca2 2F 平衡浓度Z0 010 2Z1 4 10 9 Z 0 010 2Z 2Z 1 4 10 5S3 1 4 10 5mol L 1 说明CaF2在含有相同离子的强电解质溶液中溶解度均有所降低 3 3 2溶度积规则及其应用 2 沉淀的生成根据溶度积规则 在难溶电解质的溶液中 若Q Ks 则有沉淀生成 工业废水中往往含有重金属离子达不到排放标准 人们往往在废水中加入石灰乳 使重金属离子以其氢氧化物的形式沉淀下来 如 Pb2 aq 2OH aq Pb OH 2 沉淀 由Ks Pb OH 2 计算出OH 浓度 CPb2 COH 2 Ks Pb OH 2 通过控制溶液的PH 使Pb2 浓度达到排放标准 3 3 2溶度积规则及其应用 例将10ml 0 010mol L 1BaCl2溶液和30ml0 0050mol L 1NaSO4溶液相混合 问是否有BaSO4沉淀产生 Ks BaSO4 1 08 10 10 解 Ba2 0 010 10 40 2 50 10 3mol L 1 SO42 0 0050 30 40 3 75 10 3mol L 1Q Ba2 SO42 2 50 x10 3 3 75 10 3 9 38 10 6Q Ks BaSO4 所以有沉淀析出 3 3 2溶度积规则及其应用 例向1 0 10 3mol dm 3的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液 求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的 Ag CrO42 沉淀完全时 Ag 是多大 解 Ag2CrO4 2Ag CrO42 Ks Ag 2 CrO42 当 Ag 4 5 10 5mol dm 3时 开始有Ag2CrO4沉淀生成 一般来说一种离子与沉淀剂生成沉淀物后在溶液中的残留量不超过1 0 10 5mol dm 3时 则认为已沉淀完全 3 3 2溶度积规则及其应用 例向0 10mol dm 3ZnCl2溶液中通H2S气体至饱和 c H2S 0 10mol dm 3 时 溶液中刚好有ZnS沉淀生成 求此时溶液的 H Ka1 1 3 10 7 Ka2 7 1 10 15 Ks 2 0 10 22 于是当 CrO42 1 0 10 5mol dm 3时的 Ag 为 3 3 2溶度积规则及其应用 3 3 2溶度积规则及其应用 3 3 2溶度积规则及其应用 2 利用配位反应AgBr s 2S2O32 aq Ag S2O3 2 3 aq Br 3 利用氧化还原反应3CuS s 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 aq 3S s 2NO g 4H2O l 3 3 2溶度积规则及其应用 4 沉淀的转化 把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程 3 3 2溶度积规则及其应用 例0 15dm31 5mol dm 3的Na2CO3溶液可以使多少克BaSO4固体转化掉 解 设平衡时 SO42 xmol dm 3 初始浓度1 50平衡浓度1 5 xx 3 3 2溶度积规则及其应用 例将SrSO4 s 转化SrCO3 可用Na2CO3溶液与SrSO4反应 如果在1 0LNa2CO3溶液中溶解0 010mol的SrSO4 Na2CO3的开始浓度最低应为多少 解 SrSO4 s 与Na2CO3之间发生的离子反应为 SrSO4 s CO32 SrCO3 SO42 平衡时 c SO42 0 010mol L 1 c CO32 0 010 6 1 102 1 6 10 5mol L 1C0 Na2CO3 0 010mol L 1 1 6 10 5mol L 1 0 010mol L 1 3 3 2溶度积规则及其应用 2 分散相与分散介质 被分散的物质称为分散相 分散相所处的介质为分散介质 例如 云 牛奶 珍珠 一基本概念 1 分散系统一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统 3 4胶体与界面化学 1 按分散相粒子的大小分类 1 分子分散体系 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶 没有界面 是均匀的单相 分子半径大小在10 9m 1nm 以下 通常把这种体系称为真溶液 如CuSO4溶液 2 胶体分散体系 分散相粒子的半径在1nm 100nm之间的体系 目测是均匀的 但实际是多相不均匀体系 也有的将