《化学反应教学》第五节难溶电解质的溶解平衡

1、.第五节第五节 难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡溶解溶解沉积沉积Ag+Cl- -AgCl(s)难溶电解质的溶度积难溶电解质的溶度积: : 一定温度下，难溶饱和电解质溶液中离子一定温度下，难溶饱和电解质溶液中离子浓度幂的乘积。浓度幂的乘积。一、溶度积一、溶度积沉淀沉淀-溶解平衡：多相平衡溶解平衡：多相平衡KS S( (AgCl)=)=b(Ag+ +)/ /b b(Cl- -)/ /b ?其平衡常数：其平衡常数：AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)Ks(AmBn)=b(An+)/bmb(Bm-)/bn.沉淀生成：沉淀生成：其反应为：其反应为：Pb(NO3)2+2KI PbI2

2、(s)+2KNO3PbI2(s)在溶液中立即建立多相离子平衡。在溶液中立即建立多相离子平衡。?Ks (PbI2)=b(Pb2+)b2(I)(b )3.Ks 表达式也不同表达式也不同. .yy难溶强电解质的构型不同，难溶强电解质的构型不同，溶度积常数与溶解度溶度积常数与溶解度Ks：从平衡常数角度表示难溶电解质的溶解能力；从平衡常数角度表示难溶电解质的溶解能力；溶解度溶解度s：难溶电解质饱和溶液的浓度。难溶电解质饱和溶液的浓度。Ks (CuI)=b(Cu+)b(I)(b )2?Ks Ca3(PO4)2=b3(Ca2+)b2(PO43)(b )5?Ks (PbI2)=b(Pb2+)b2(I)(b )

3、3.例例1 已知已知25时时BaSO4的溶解度为的溶解度为1.0510-5molkg-1, 试求该温度下试求该温度下BaSO4的标准溶度积常数。的标准溶度积常数。解：解：Ba2+(aq) + SO42-(aq)BaSO4(s)溶解溶解沉淀沉淀平衡时浓度：平衡时浓度： s sBaSO4 为为 1-1 型难溶强电解质：型难溶强电解质：1025241010. 1)1005. 1 ()/()BaSO(bsKs.例例2 已知已知 25时，时，Mg(OH)2 的标准溶度积常数为的标准溶度积常数为 5.110-12，计算该温度下，计算该温度下 Mg(OH)2的溶解度。的溶解度。解：解： Mg(OH)2为为

4、2-1 型难溶强电解质：型难溶强电解质： Mg2+(aq) + 2OH-(aq)Mg(OH)2(s)溶解溶解沉淀沉淀平衡时浓度：平衡时浓度： s 2s溶解度为：溶解度为：1413123222kgmol101 . 1kgmol4101 . 512Mg(OH)Mg(OH)bKss.溶度积常数与溶解度的关系：溶度积常数与溶解度的关系：对于任意的难溶电解质，能根据溶度积对于任意的难溶电解质，能根据溶度积比较溶解度的大小吗？比较溶解度的大小吗？对对A2B( (AB2)型：型： Ks = 4s3(b )-3yy对对AB型：型：Ks s = s2(b )-2yy对对A3B型：型： Ks = 27s4(b )

5、-4yyyyyyyy.例例3 25时，时， ， 。试通过计算说明上述两种银盐。试通过计算说明上述两种银盐 中，哪一种在水中溶解度较大？中，哪一种在水中溶解度较大？解：解：AgCl为为1-1型难溶强电解质型难溶强电解质，其溶解度为：，其溶解度为： Ag2CrO4为为2-1型难溶强电解质型难溶强电解质，其溶解度为：，其溶解度为： 因此因此Ag2CrO4 在水中的溶解度比在水中的溶解度比 AgCl 要大。要大。15110kgmol103 . 1kgmol108 . 1)AgCl()AgCl(bKss121.1 10(Ag2CrO4)sKyy(AgCl)=1.810-10sKy/p>

6、kgmol105 . 6kgmol4/101 . 14/ )CrOAg()CrOAg(bKss. 一般一般相同类型相同类型的难溶电解质其的难溶电解质其Ks愈大，愈大， 则溶解度则溶解度S也愈大；也愈大；Ks愈小，则溶解度愈小，则溶解度 S S也愈小。也愈小。 但对于但对于不同类型不同类型的难溶电解质（如的难溶电解质（如AgCl 和和Ag2CrO4），不能根据溶度积比较溶），不能根据溶度积比较溶 解度大小，解度大小，必须通过计算才可判断溶解必须通过计算才可判断溶解 度的大小。度的大小。.按按rGm (T) = - RTlnK，其，其K即即Ks；因此可以从热力学计算因此可以从热力学计算Ks。沉淀沉

7、淀- -溶解平衡溶解平衡 例题例题: : 根据根据热力学原理热力学原理计算计算AgCl的溶度积。的溶度积。rGm=55.67 kJ.mol-1= -22.458 lnK = =RTTG)( mryy解：解：=1.7610-10yyKyyKs = Ag+ + Cl- -AgCl(s)fGm,B(kJ.mol-1) -109.789 77.107 -131.228.二二、溶度积规则溶度积规则对于任一沉淀对于任一沉淀- -溶解反应：溶解反应：AmBn(s) mAn+(aq) + nBm-(aq)根据前面所学的知识可以得到下式：根据前面所学的知识可以得到下式：rGm = RT(lnB(bB/b)B -

8、 lnKs)rGm(T)=rGm (T)+RTlnB(bB/b )Byyyy.B(bB/b )B= =Ks rGm=0 yyB(bB/b )B Ks rGm Ks rGm 0yy溶度积规则溶度积规则: :判断沉淀的生成和溶解判断沉淀的生成和溶解根据离子积和溶度积的关系确定溶液中的情况：根据离子积和溶度积的关系确定溶液中的情况：yy 溶液饱和，溶液饱和，无沉淀；无沉淀；溶液未饱和，溶液未饱和，沉淀将溶解；沉淀将溶解；yyyy溶液过饱和，溶液过饱和，有沉淀析出。有沉淀析出。.三、沉淀平衡的移动三、沉淀平衡的移动CaCO3(s)Ca2+ + CO32-Na2CO32Na+ + CO32-即：即：yy

9、加入含有相同离子的易溶强电解质使加入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难溶电解质的溶解度降低同离子效应同离子效应B(bB/b ) B Ksyy.sMg(OH)2=1.410-4mol.kg-1在氨水中在氨水中1 -5kg0.003mol 5 . 0108 . 1)(OHBbKbb例题：例题：求求25时时Mg(OH)2在水中的溶解度、在在水中的溶解度、在 .kg-1.kg-1 MgCl2水中的溶解度。水中的溶解度。KsMg(OH)2=b(Mg2+).b(OH-)2/(b)-3在水中在水中1.210-11=4s3sMg(OH)2 = b(Mg2+)=1.310-6 (mol.kg-

10、1)= Ks/(0.003)2=1.210-11/0.0032 = Ks /b(OH-)2 y y. 在难溶电解质溶液中，加入与其在难溶电解质溶液中，加入与其不含相同不含相同离子的易溶强电解质离子的易溶强电解质，将使难溶电解质的，将使难溶电解质的溶解溶解度将略有增大度将略有增大，这种作用就称为，这种作用就称为盐效应盐效应。盐效应盐效应分析：分析：AB (s) A+(aq) + B-(aq)Ks = (A+)(B-) = A+(A+) B-(B-) yy加入强电解质时，离子浓度增大，加入强电解质时，离子浓度增大，I I增加，增加，减小，即减小，即AA+ + 和和B-增大增大。.必要必要条件：条件

11、：B(bB/b )BKsyy.例题例题50g 含含Ba2+离子浓度为离子浓度为0.01 molkg-1的溶液与的溶液与30g浓度为浓度为0.02molkg-1的的Na2SO4混合。混合。(1)是否会产是否会产生生BaSO4沉淀？沉淀？(2)反应后溶液中的反应后溶液中的Ba2+浓度为多少？浓度为多少？解：解：(1) 混合后各离子浓度为：混合后各离子浓度为：= 0.006250.0075 = 4.710-5 = 1.110-10，所以应有，所以应有BaSO4沉淀生成。沉淀生成。)kgmol(0075. 080/ )3002. 0(1SO24b)kgmol(00625. 080/ )5001. 0(

12、1Ba2bB(bB/b )By y B(bB/b )BKsyy.(2) 设平衡时溶液中的设平衡时溶液中的Ba2离子浓度为离子浓度为x molkg-1则则BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)起始浓度起始浓度(molkg-1) 0.00625 0.0075 平衡浓度平衡浓度(molkg-1)x 0.0075 - (0.00625 - x) = 0.00125 + x故有故有x (0.00125 + x) = 1.110-10由于由于x很小，很小， 0.00125 + x代入上式，解得：代入上式，解得：x = 8.810-8molkg-1，沉淀完全。沉淀完全。沉淀完全沉淀完全：

13、残留在溶液中的某种离子浓度：残留在溶液中的某种离子浓度小于小于10-5 molkg-1. 溶液中同时含有几种可被沉淀的离子时，溶液中同时含有几种可被沉淀的离子时，加加沉淀的现象叫沉淀的现象叫分步沉淀分步沉淀。沉淀的顺序是可以计算的。沉淀的顺序是可以计算的。.b(Ag+)1= 8.5110- -17/0.01= 8.5110- -15mol.kg-1b(Ag+)2= 1.7710- -10/0.01= 1.7710- -8mol.kg-1由由b(Ag+)1 b(Ag+)2可知可知, 解：若要生成解：若要生成AgI和和AgCl，各需，各需Ag+多少？多少？ .kg-1Cl-.kg-1 I-的溶的溶

14、 液中液中, 逐滴加入逐滴加入AgNO3溶液溶液, 谁先沉淀？谁先沉淀？又问：又问：当当AgCl开始沉淀时，溶液中开始沉淀时，溶液中b(I- -)= =？b(I-)=8.5110-17/1.7710-8 = 4.8110-9 mol.kg-1 若离子浓度小于若离子浓度小于1.010-5molkg-1 则可认为这种离子已沉淀完全了。则可认为这种离子已沉淀完全了。这就是对物质进行这就是对物质进行沉淀分离沉淀分离的原理。的原理。.例：例： 欲使欲使 1.0 g BaCO3 沉淀转化为沉淀转化为 BaCrO4 沉淀沉淀, 需要加入多少克需要加入多少克0.10 molkg-1 K2CrO4 溶液？溶液？

15、解：沉淀转化反应为：解：沉淀转化反应为： 反应的标准平衡常数为：反应的标准平衡常数为： 若加入若加入0.10 molkg-1 K2CrO4 溶液的质量为溶液的质量为 m(K2CrO4)，则沉淀转化完全后，溶液中，则沉淀转化完全后，溶液中 的的浓度为：浓度为：22102 . 1106 . 2)(BaCrO)(BaCO/ )CrO(/ )CO(109432423ssKKbbbbK223443BaCO (s)CrO(aq)BaCrO (s)CO(aq)23CO)CrO(Kmol101 . 5)CrO(Kmol4g1.0g/179.3)CrO()CO()CO(42342-1422323mmKmnb. 的浓度为：的浓度为： 将将 和和 的平衡浓度代入沉淀转化反应的平衡浓度代入沉淀转化反应 的标准平衡常数表达式中：的标准平衡常数表达式中： 欲使欲使 1.0 g BaCO3 沉