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大学无机化学沉淀溶解平衡

注:当Qc稍大于Ksp时,理论上应该产生沉淀,但我 们却观察不到沉淀,WHY? 原因:a. Qc不是按活度a,而是按浓度c计算的,
a<c,则Qc <Ksp b. 过饱和现象 c. 人眼观察能力有限,沉淀物≥1.0×10- 5g/L
和溶解
4.2.1 沉淀的生成 4.2.2 同离子效应和盐效应 4.2.3 沉淀的溶解 4.2.4 酸度对沉淀反应的影响 4.2.5 分步沉淀 4.2.6 沉淀转化
2A+ + B2-
Ksp = 4S3
4. AB3型和A3B型(例Fe(OH)3,Ag3PO4)
AB3 Ksp
=
A3+ 27S4
+
3B-
S (
Ksp 27
)1/
4
电解质类型 难溶电解质
AB
AgCl
A2B
Ag2CrO4
AB2
Mg(OH) 2
溶解度 (mol·L-1)
溶度积(Ksp)
1.33×10-5 1.77×10-10
(1) 溶解度S
一定温度下,物质在100g水中能溶解的最大量。
溶解 AaBb (s) 沉淀
aAn+(aq) + bBm-(aq)
aS
bS
∴Ksp = [An+]a[Bm-]b = (aS)a(bS)b = aa . bb .Sa+b
【例1】 氯化银在298K时的溶解度为1.91 × 10-3 g·L-1, 求其溶度积。
6.54×10-5 1.12×10-12
1.12×10-4 5.67×10-12
由上表可得:
(1) 相同类型的难溶电解质,溶解度S越大,溶度 积Ksp也越大。
(2) 不同类型的难溶电解质,溶解度S越大,溶度 积不一定越大,要通过计算得到。
4.1.3 溶度积规则
① 浓度积Qc:溶液中离子浓度幂的乘积,表示任 一条件下离子浓度幂的乘积。
4.2.1 沉淀的生成
条件: Qc > Ksp时,生成沉淀。
【例6-2】 0.010 mol•L-1 SrCl2溶液2ml和0.10 mol•L-1 K2SO4溶液3ml混合。(已知 KspSrSO4=3.81×10-7 ) 解:溶液混合后离子的浓度为:
C Sr 2
0.010 2 103 5 103
Ksp = 4S3 = 4(1.41×10-4)3 = 1.12×10-11
C Mg2
0.10 10.0 20.0
0.050(mol L1 )
C NH3
0.10 10.0 20.0
0.050(m ol
L1 )
∵CNH3/Kb>400,则:
[OH ] Kb C 1.76105 0.050 9.4104(mol L1)
解: 已知氯化银的摩尔质量M为143.32g .mol-1: 1. 将氯化银的溶解度S单位换算为mol·L-1: 1.91 ×10-3/143.32 = 1.33 ×10-5(mol·L-1)
2. 写出平衡式: 溶解
AgCl(s) 沉淀
Ag+(aq) + Cl- (aq)
S
S
∴Ksp,AgCl = [Ag+ ][Cl-] = S2 = (1.33 ×10-5)2
溶解 AaBb (s) 沉淀 aAn+(aq) + bBm-(aq)
Qc (CAn )a (CBm )b
Ksp =[An+]a[Bm-]b 达到沉淀-溶解平衡!
饱和溶液
② Qc和Ksp的关系
浓度积Qc = Ksp 饱和溶液,处于沉淀-溶解平衡 < Ksp 不饱和溶液,或沉淀溶解 > Ksp 生成沉淀
溶解 BaSO4(s) 沉淀
Ba2+(aq) + SO42—(aq)
K [Ba2 ][SO42 ] [BaSO4 ]
K .[BaSO4] = [Ba2+][ SO42-]
由于BaSO4为固体,可看成常数,则:
Ksp = [Ba2+][ SO42-]
Ksp称为溶度积常数,简称溶度积, 只与温度有关。 它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
0.0040mol L1
C SO
2 4
0.10 3 103 5 103
0.060mol
L1
QC CSr 2 CSO42 0.0040 0.060 2.4104 ∵ QC > Ksp ∴ 有SrSO4沉淀生成。
【例3】 Mg(OH)2的溶解度为每升水溶解0.0082g。若将 10.0ml 0.10 mol·L-1的MgCl2溶液与10.0ml 0.10 mol·L-1 NH3溶液混合,有无沉淀产生?如有沉淀产生,则需加 入多少克固体氯化铵才能阻止Mg(OH)2沉淀产生? 解: S = 0.0082/58.3 = 1.41×10-4(mol·L-1)
QC
C C2 Mg2 OH
0.050(9.4104 )2
4.4108
Ksp
所以,有Mg(OH)2沉淀产生。
要使Mg(OH)2不沉淀,[OH-]必须降低至:
[OH ]
Ksp [Mg2 ]
1.121011 1.5 105(mol L1 ) 0.050
因此,需向该溶液中加入固体氯化铵的量为:
沉淀溶解平衡
§ 4.1 溶度积原理
4.1.1 溶度积 4.1.2 溶度积与溶解度的关系 4.1.3 溶度积规则
4.1.1 溶度积
(物质的溶解度只有大小之分,没有在水中绝对不溶的 物质)如AgCl,CaCO3,PbS和CaC2O4(肾结石的主要成 分)等都为难溶强电解质(溶解度小于0.01g/100g水)。
对于AaBb型的难溶电解质: 溶解
AaBb (s) 沉淀 aAn+(aq) + bBm-(aq)
Ksp =[An+]a[Bm-]b
上式表明,在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液 中离子浓度幂之乘积为常数。
一些难溶化合物的溶度积,参考P124-表6-3。
4.1.2 溶度积(Ksp)与溶解度(S)的关系
NH3. H2O
NH4+ + OH-
Kb
[NH4 ][OH ] [NH3 ]
[NH 4 ]
Kb[NH 3 ] [OH ]
1.76105 0.050 1.5 105
=1.77 × 10-10
1. AB型 (例 AgCl, BaSO4等) : AB Ksp = S2 S = Ksp1/2
A+ + B-
2. AB2型(例PbCl2、Ca(OH)2 等) AB2
A2+ + 2B-
Ksp = 4S3
S ( Ksp )1/ 3 4
3. A2B型(例Ag2CrO4) A2B
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