p04多相离子平衡

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1、,上一内容,下一内容,第四章 难溶强电解质的多相离子平衡,Heterogeneous Ion Equilibrium of,Spasingly,Soluble Strong Electrolytes,第一节 多相离子平衡与溶度积,第二节 溶度积常数与溶解度的关系,第三节多相离子平衡的移动-同离子效应与盐效 应,第四节溶度积规则及其应用,第五节 多相离子平衡在医学中的应用（自学）,第四章 难溶强电解质的多相离子平衡,难溶强电解质：,强电解质中，有一类在水中,溶解度,较,小,，但它们在水中溶解的部分是,全部解离,的。,难溶,通常是指在25时溶解度 0.01,g/100g(H,2,O)。,例如,Ag

2、Cl、CaCO,3,、PbS,等。,第四章 难溶强电解质的多相离子平衡,第一节,多相离子平衡和溶度积,Ba,2+,SO,4,2-,一定,T,时,:,Ba,2+,(aq,)+,SO,4,2-,(aq),溶解,沉淀,BaSO,4,(s),饱和溶液中，,v,溶解,=,v,沉淀,，,达到,固体,难溶强电解质与,溶液,中离子间的平衡，称,多相离子平衡(沉淀溶解平衡),.,第一节,多相离子平衡和溶度积,Ba,2+,(aq,)+,SO,4,2-,(aq),溶解,沉淀,BaSO,4,(s),平衡时,K,=,Ba,2+,SO,4,2-,BaSO,4,(s),Ba,2+,SO,4,2-,=,K,BaSO,4,(s

3、),=,K,sp,K,sp,称为,溶度积常数,简称,溶度积,(solubility product).,表明,一定温度下，难溶强电解质的,饱和溶液,中离子浓度幂的乘积为一常数。,K,sp,=,Ag,+,Cl,-,Ag,+,+,Cl,-,例1.,AgCl,(s),例,2.Mg(OH),2,(s),Mg,2,+,+2 OH,-,溶度积,K,sp,=,Mg,2+,OH,-,2,推广,A,m,B,n,(s),m,A,n,+,+,n,B,m,-,K,sp,=A,n+,m,B,m-,n,1.,K,sp,无单位（浓度,mol/L,）。,2.温度一定时，,K,sp,为一常数,有表可查。,5.表示难溶强电解质在

4、水中的溶解能力的大小,。,溶度积,说明：,3.只有当难溶电解质为,饱和溶液,时，上式才能成立。,4.,K,sp,为离子浓度幂的乘积而不是难溶电解质的浓度。,例:,AgCl,在298,K,时的溶度积为,1.7710,-10,，计算其溶解度。,解：,平衡浓度,/,mol,L,-1,S S,K,sp,=Ag,+,Cl,-,=,S,2,AgCl,(s,)Ag,+,+,Cl,-,1.已知溶度积,K,sp,，求算溶解度,S,第二节 溶度积常数与溶解度的关系,K,sp,和,S,都表示物质的,溶解程度，他们间可进行换算。,例:,Mg(OH),2,在298,K,时的溶解度为1.1210,-4,molL,-1,，

5、,求该温度时,Mg(OH),2,的溶度积。,解：,平衡浓度,/,mol,L,-1,S 2S,K,sp,=Mg,2+,OH,-,2,=,S,(2,S,),2,=4,S,3,Mg(OH),2,(s)Mg,2+,+2 OH,-,K,sp,=4,(1.1210,-4,),3,=,5.6110,-12,第二节 溶度积常数与溶解度的关系,2.已知溶解度,S,，求算溶度积,K,sp,比较:,AgBr,AgCl,Mg(OH),2,溶度积,K,sp,5.3510,-13,1.7710,-10,5.6110,-12,结论,相同类型，,K,sp,S,.,第二节 溶度积常数与溶解度的关系,不同类型,不能用,K,sp,

6、判断,S,的大小,溶解度/,mol,L,-1,7.3110,-6,1.3310,-5,1.1210,-4,K,sp,数据可用于估计和比较难溶电解质溶解度大小。,同离子效应,在难溶强电解质溶液中加入含,相同离子,的,易溶强电解质,，使难溶电解质溶解度,降低,的现象。,2.,盐效应,在难溶强电解质饱和溶液中加入,不含,相同离子的强电解质，将使难溶电解质的溶解度,略为增大,的现象。,第三节,多相离子平衡的移动,解：,平衡浓度,/,mol,L,-1,S,2,S,2,+,0.01,K,sp,BaSO4,=Ba,2+,SO,4,2-,=,S,2,（,S,2,+,0.01,）,BaSO,4,(s)Ba,2+

7、,+SO,4,2-,例:,已知,BaSO,4,的,溶度积为,8.710,-11,，试计算298,K,时，,BaSO,4,在,水中及在,0.01molL,-1,Na,2,SO,4,溶液中,的,溶解度。,近似处理,S,2,+,0.01,0.01,设,BaSO,4,在水中溶解度为,s,1,K,sp,BaSO4,=Ba,2+,SO,4,2-,=,S,1,2,=,8.710,-11,得：,S,1,=9.33,10,-6,molL,-1,设,BaSO,4,在,Na,2,SO,4,溶液,中溶解度为,s,2,Ba,2+,SO,4,2-,=0.01,S,2,=,8.710,-11,S,2,=,8.710,-9,

8、molL,-1,可见,BaSO,4,在,Na,2,SO,4,溶液,中的,s,要比水中的小约1000倍。,第四节 溶度积规则极其应用,Q,和,K,sp,表达方式相同但概念不同，,Q,表示任意情况下,离子浓度,幂的乘积，,K,sp,表示沉淀溶解平衡时,离子浓度,幂的乘积。,2,溶度积规则,Q,=,K,sp,饱和溶液 平衡状态,Q,K,sp,过饱和溶液 有沉淀析出,1,离子积,Q,(ion product),A,m,B,n,(s,),m,A,n,+,+,n,B,m,-,根据,K,sp,可判断溶液中有无沉淀生成或沉淀能否溶解,。,K,sp,是,Q,的一个特例。,一、,溶度积规则,1.,加入沉淀剂,例,

9、在,20ml 0.002molL,-1,Na,2,SO,4,溶液中加入,20 ml 0.02molL,-1,BaCl,2,溶液，有无,BaSO,4,沉淀生成？并判断,SO,4,2-,离子是否沉淀完全（,SO,4,2-,10,5,molL,-1,）,？已知,BaSO,4,的,K,sp,=1.0710,-10,.,解,:,（,1,）,c(,Ba,2+,)=0.01 molL,-1,Q,=,c(,Ba,2+,),c(,SO,4,2-,),=,0.01,0.001,=,10,-5,K,sp,有,BaSO,4,沉淀生成,二、沉淀的生成（,Q,K,sp,）,即,1.0710,-10,0.009,x,设平衡

10、时,SO,4,2-,=,x,mol,L,-1,故加入,BaCl,2,可使,SO,4,2-,沉淀完全,K,sp,=Ba,2+,SO,4,2-,=,(0.009,+,x,),x,假设生成,BaSO,4,0.001,mol,L,-1,，,剩余的,Ba,2+,为,0.009,mol,L,-1,BaSO,4,(s),Ba,2+,+SO,4,2-,0.009+,x,0.009,x,很小,平衡浓度,/mol,L,-1,0.009+,x x,x,=SO,4,2-,1.210,-8,mol L,-1,10,5,molL,-1,二、沉淀的生成（,Q,K,sp,）,例 计算,298K,时使,0.01molL,-1,

11、Fe,3+,开始沉淀和沉淀完全（,Fe,3+,10,-5,mol,L,-1,）,时溶液的,pH,值。已知,Fe(OH),3,的,K,sp,=2.6410,-39,。,解：,Fe(OH),3,(s)Fe,3+,+3OH,-,开始沉淀所需,OH,-,的最低 浓度,K,sp,Fe,3+,OH,-,3,pOH,=13lg 6.42=12.19,pH=1.81,2.控制溶液的,pH,值,沉淀完全,Fe,3+,10,-5,mol,L,-1,pH=14(12lg6.42)=2.81,即溶液,pH,值必须大于2.81才能沉淀完全,三、沉淀的溶解,Q,K,sp,（,一）,生成弱电解质,（,水、弱酸、弱碱,）,例

12、,Mg(OH),2,为什么可以溶解于,NH,4,Cl,溶液中？,Mg(OH),2,(s),Mg,2,+,+2OH,-,+,解释,2NH,4,Cl,2,NH,4,+,+2,Cl,-,2NH,3,+,2H,2,O,平衡移动方向,由于生成弱电解质,NH,3，,使,OH,-,减少，因而,Mg,2+,OH,-,2,K,sp,平衡向,溶解方向进行。,三、沉淀的溶解,Q,K,sp,（,二）,生成难解离的配离子,解释,AgCl,沉淀能溶于氨水的原因。,AgCl,(s),Ag,+,+,Cl,-,+,平衡移动方向,2NH,3,Ag(NH,3,),2,+,Ag,+,降低，,Q,K,sp,AgCl,沉淀溶解,三、沉淀

13、的溶解,Q,K,sp,（,三）利用氧化还原反应使沉淀溶解,解释金属硫化物,CuS(,K,sp,1.2710,-36,),可溶于,HNO,3,。,CuS(s,),Cu,2+,+S,2-,+,HNO,3,S,+,NO,3,CuS,8HNO,3,3Cu(NO,3,),2,3S,2NO,4H,2,O,总反应式：,三、沉淀的溶解,Q,K,sp,（,四）沉淀转化,平衡移动方向,AgI,K,sp,AgI,K,sp,AgCl,AgCl,(s),Cl,-,+Ag,+,KI =K,+,+I,-,例 某溶液中,Cd,2+,和,Zn,2+,的浓度均为,0.01mol,L,-1,，为使,Cd,2+,生成,CdS,沉淀与

14、,Zn,2+,分离，应控制,S,2-,在什么范围？已知,解：,使,Cd,2+,沉淀完全（,10,-5,mol,L,-1,）,所需,S,2-,的最低浓度为,:,使,Zn,2+,不沉淀，,S,2-,的最高浓度为,S,2-,范围：,1.4010,-24,S,2-,2.9310,-23,(mol/L),四、分步沉淀和沉淀的转化,用一种沉淀剂，使溶液中的几种离子按先后顺序（,Q,先达到,K,sp,）沉淀出来的方法。,（一）,分步沉淀,(,fractional precipitate),0.10,mol L,-1,Cl,-,滴加,AgNO,3,0.10 mol L,-1,I,-,Ag,Cl,Ag,I,K,

15、sp,大,小,所需最低,Ag,+,大,小,后沉淀,先沉淀,说明,：,相同浓度的离子，同一类型，,K,sp,小的先沉淀；,不同类型，,通过计算判断。,(,一,),分步沉淀,例,溶液中,Cl,-,、,CrO,4,2-,离子浓度均为,0.001mol,L,-1,，,若逐滴加入,AgNO,3,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,：,先产生,AgCl,沉淀,K,sp,=,Ag,+,Cl,-,K,sp,=,Ag,+,2,CrO,4,2-,(1),开始沉淀,K,sp,=,Ag,+,Cl,-,当加入的,c,(Ag,+,)

16、,3.310,-5,molL,-1,时，,Ag,2,CrO,4,开始沉淀，此时溶液中剩余的,Cl,-,浓度为,故,AgCl,已沉淀完全,(Cl,-,10,-5,molL,-1,),(二)沉淀的转化,某一沉淀溶液,适当试剂,另一种沉淀,例,锅炉的锅垢中含有,CaSO,4，,可以用,Na,2,CO,3,溶液处理，使,CaSO,4,转化为疏松的可溶于酸的,CaCO,3,沉淀,CaSO,4,(s)+CO,3,2-,CaCO,3,(s)+SO,4,2-,例,锅炉的锅垢中含有,CaSO,4，,可以用,Na,2,CO,3,溶液处理，使,CaSO,4,转化为疏松的可溶于酸的,CaCO,3,沉淀，如果将,0.01mol,的固体,CaSO,4,溶解在,1L Na,2,CO,3,溶液中，问,Na,2,CO,3,的最初浓度应为多少？,解：,CaSO,4,(s)+CO,3,2-,CaCO,3,(s)+SO,4,2-,已知,Na,2,CO,3,的最初浓度为,0.01+7.110,-7,0.01(molL,-1,),溶解1,mol CaSO,4,需1,mol,Na,2,CO,3，,而计算出的,CO,3,2-,=,7