水溶液13难溶电解质的多相平衡

1、第一章第一章 水溶液水溶液 1.3 难溶电解质的多相平衡21 溶解度溶解度 中学里介绍过把某温度下中学里介绍过把某温度下100100克水里某物克水里某物质溶解的最大克数叫溶解度质溶解的最大克数叫溶解度. . 习惯上把溶解习惯上把溶解度小于度小于 0.01 0.01g/100gg/100g水水 的物质叫的物质叫“难溶物难溶物”. ”. 其实，从相平衡的角度理解溶解度更确切，其实，从相平衡的角度理解溶解度更确切，即在一定温度和压力下，固液达到平衡时的即在一定温度和压力下，固液达到平衡时的状态是饱和状态状态是饱和状态, , 这时把饱和溶液里的物质这时把饱和溶液里的物质浓度称为浓度称为“溶解度溶解度”

2、，常用，常用S S（mol/dmmol/dm3 3）表表示示. .1.3.1 溶度积和多相离子平衡3 叫溶度积常数叫溶度积常数. 对通式对通式sp242SOBaKKspK2 溶度积常数溶度积常数)(aqSO(aq)Ba (s)BaSO2424溶解溶解沉淀沉淀溶解与沉淀过程溶解与沉淀过程AmBn(s) mAn+(aq) + nBm-(aq) Kspn+m Bm-n4 Ksp值的大小反映了难溶电解质的溶解程度。 其值与温度有关，与浓度无关。一些常见难溶强电解质的Ksp值见附录。溶度积常数溶度积常数 Ksp53 溶度积和溶解度的关系溶度积和溶解度的关系溶解度用中学的表示法显然很麻烦，如溶解度用中学的

3、表示法显然很麻烦，如 AgCl 在在 25 时的溶解度为时的溶解度为 0.000135 g/100g H2OBaSO4 在在 25 时的溶解度为时的溶解度为 0.000223 g/100g H2OHgS 在在 25 时的溶解度为时的溶解度为 0.0000013 g/100g H2O若溶解度用若溶解度用S ( mol L- -1 ）表示：）表示：平衡浓度平衡浓度1Lmolmsns(aq)nB(aq)mA (s)BAmnnm.;4 2 ABBA AB)ns()ms(3sp32sp22spnmsp其它类推型或型KssKKsK对对对对6两者之间有联系也有差别：两者之间有联系也有差别： 与溶解度概念应用

4、范围不同，与溶解度概念应用范围不同，K Kspsp只用来表示难溶电解质只用来表示难溶电解质的溶解度；的溶解度； K Kspsp不受离子浓度的影响，而溶解度则不同。不受离子浓度的影响，而溶解度则不同。 用用K Kspsp比较难溶电解质的溶解性能比较难溶电解质的溶解性能, ,只能在相同类型化合物只能在相同类型化合物之间进行，溶解度则比较直观。之间进行，溶解度则比较直观。7例例1 1 在水中的溶解度。，求其的若1242sp42101 . 1)CrO(AgCrOAgK8解解153123spLmol 105 . 64101 . 1 4 Ks Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42-平衡浓度平衡浓度 2

5、s sKspAg+2 CrO42- (2s)2 s9 (A) AgCl与Ag2CrO4的溶解度相等。 (B) AgCl的溶解度大于Ag2CrO4 的溶解度。 (C) 二者类型不同，不能由Ksp大小直接判断溶解度大小。例例2 AgCl 和 Ag2CrO4的溶度积分别为 1.810-10 和 1.1 10-12 ，则下面叙述中正确的是：10解解分子式溶度积溶解度/ AgBr AgIAgClmol dm-31.810 -10 Ag2CrO41.310 -55.010 -137.110 -78.310 -179.110 -101.110 -126.510 -5经计算可知：经计算可知：结论结论： （1）

6、相同类型，相同类型， 大的大的 s 也大也大 减小减小 s 减小减小 (2) 不同类型的比较，要通过计算说明。不同类型的比较，要通过计算说明。spKAgClAgBrAgIspK11(aq)nB(aq)mA (s)BAmnnm)(B)A(mnnmccQi 按照平衡移动原理以及溶液中离子浓度与按照平衡移动原理以及溶液中离子浓度与 的关系，溶的关系，溶液中沉淀的生成、溶解和转化存在着定量关系。液中沉淀的生成、溶解和转化存在着定量关系。spK Qi 称离子积，和反应商的意义是相同的。溶度积是离子积的一种特例（平衡态的离子积）。1.3.2 溶度积规则及其应用 1. 1. 溶度积规则溶度积规则12 (1)

7、 Qi ，过饱和溶液，沉淀析出。，过饱和溶液，沉淀析出。spKspK溶度积规则：溶度积规则：spK13 对下列平衡：对下列平衡： 分别给其加入分别给其加入HCl、BaCl2 或或 Na2CO3 溶液，结溶液，结果怎样？果怎样？(aq)CO (aq)Ba (s)BaCO2323例例3142223COOHCO2H，利于，利于 BaCO3 的溶解。的溶解。 加加 或或 或或 促使促使BaCO3的生成。的生成。2Ba23COsp23 , , )(COK QQcii)(Ba2csp23 )(COK QQcii 加酸加酸解解15 25时，晴纶纤维生产的某种溶液中，时，晴纶纤维生产的某种溶液中，c(SO42

8、-)为为 6. 010- -4 molL-1 。 若在若在 40.0L该溶液中，加入该溶液中，加入 0.010 molL-1 BaCl2溶液溶液 10.0 L ，问是否能生成问是否能生成 BaSO4 沉沉淀？淀？例例416沉淀析出。，所以有4sp10sp73422413214424BaSO 101.1106 . 9 100 . 2108 . 4 )Ba()SO(Lmol 100 . 20 .500 .10010. 0)Ba(Lmol 108 . 40 .500 .40100 . 6)SO(KQKccQccii解解17 同离子效应同离子效应 在难溶电解质的饱和溶液中加入与其含有相同离子的在难溶电

9、解质的饱和溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质，使难溶电解质的溶解度降低的作用。易溶强电解质，使难溶电解质的溶解度降低的作用。 求 25时， Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4 溶液中的溶解度。例例 5 52 同离子效应和盐效应18x.x cc0100 2 ) L/(mol 0.010 0 )L/(mol (aq)CrO (aq)2Ag (s)CrOAg 112442平衡初始1516241612sp2Lmol106.5 Lmol102 . 5 CrO Lmol 010. 0102 . 5 010. 0010. 0 101 . 1)010. 0()2(ssxxxKxx纯

10、水中中很小，解解19 盐效应盐效应AgClAgCl在在KNOKNO3 3溶液中的溶解度溶液中的溶解度 (25 (25 ) ) 盐效应：在难溶电解质的饱和溶液中，加入易溶强电解质盐效应：在难溶电解质的饱和溶液中，加入易溶强电解质(可可能含有共同离子或不含共同离子能含有共同离子或不含共同离子)而使难溶电解质的溶解度增而使难溶电解质的溶解度增大的作用大的作用. 0.00 0.00100 0.00500 0.0100 1.278 1.325 1.385 1.427c(KNO3)/mol L- -1AgCl溶解度溶解度/10- -5(molL- -1)20同离子效应的应用 工业上生产工业上生产Al2O3

11、 的过程：的过程：Al3+ + OH Al(OH)3 Al2O3 加入适当过量的沉淀剂Ca(OH)2，可以使溶液中Al3+ 沉淀完全。思考： 过量沉淀剂改为NaOH ，行吗？213 3 沉淀的转化沉淀的转化243234SO(s)aCOC CO(s)CaSOCaCOCaSOCOSO2232242324K)(CaCO)(CaSO3sp4spKK951096. 41010. 741043. 1 在在 1L Na2CO3 溶液中使溶液中使 0.010 mol L- -1 的的CaSO4 全部转化为全部转化为CaCO3 , 求求Na2CO3的最初浓度为多少的最初浓度为多少? 例例6 62241043.

12、1010. 0Kx71099. 6x)CONa(32c1Lmol010.0 x1Lmol/平衡浓度010. 0010. 01099. 67243234SO(s)CaCO CO(s)CaSO解解初始浓度初始浓度 类型相同，类型相同， 大（易溶）者向大（易溶）者向 小（难溶）者转化容易，小（难溶）者转化容易， 二者二者 相差越大转化越完全，反之相差越大转化越完全，反之 小者向小者向 大者转大者转 化困难化困难.spKspKspKspKspK23沉淀的转化的应用废水处理废水处理 含Hg2+废水可以用硫化物进行处理，但若用易溶硫化物如Na2S等进行处理时，处理后的水中存在大量的硫离子，造成新的污染。利

13、用沉淀转化的方法，如用FeS处理含Hg2+废水，则可以解决这个问题。FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+(aq), K =2.47 1033过量的FeS不溶于水，可以过滤除去。 锅炉中的锅垢的主要成分为CaSO4(Ksp =7.1010-5 ),由于 CaSO4不溶于酸，难以除去。若用Na2CO3溶液处理，可转化为更难溶但质地疏松、易溶于酸的物质CaCO3 (K s =4.9610-9 ) ，从而可以容易地用醋酸等弱酸清除。实际工作中不用醋酸，用盐酸。24根据溶度积规则，要使沉淀溶解，必须减小该难溶盐饱和溶液中某一离子的浓度，以使Qi 。减小离子浓度的办法有：4

14、沉淀的溶解沉淀的溶解spK25Mg(OH)2(s)Mg +OH-H+Cl-H2OHCl2+222+2由于加入由于加入H+使使OH-和和H+结合成弱电解质水，溶结合成弱电解质水，溶液中的液中的OH-离子的浓度降低，使平衡向着溶解方向离子的浓度降低，使平衡向着溶解方向移动，从而使沉淀溶解。移动，从而使沉淀溶解。1. 生成弱电解质生成弱电解质2 226 CaC2O4(s) Ca2+ + C2O42- +2H+H2C2O4 CaC2O4(s) + 2H+ H2C2O4 + Ca2+ 又如：部分金属硫化物FeS、ZnS、MnS、NiS等能溶于稀酸： ZnS + 2H+ Zn2+ + H2S 272. 发生氧化还原反应而溶解发生氧化还原反应而溶解 CuS(s) Cu2+ + S2- +HNO3 S + NO3CuS + 8HNO3 = Cu(NO3)2 + 3S+ 2NO+ 4H2O又如金属硫化物Ag2S、PbS等。283. 生成配离子而溶解生成配离子而溶解 AgCl(s) + 2NH3 Ag (NH3)2+ + Cl-B