溶解度与溶度积

沉淀溶解平衡—溶解度与溶度积主讲内容溶解度1溶解度与溶度积的关系3溶度积规则4溶度积2学习目标了解难溶物在水中的溶解情况，认识沉淀溶解平衡的建立过程。理解溶度积的概念，掌握溶解度与溶度积之间的关系，会进行两者之间的换算。熟悉溶度积规则。学习目标情景引入当我们外出旅游，沉醉于秀美的湖光山色时，一定会惊叹大自然的鬼斧神工。石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成各种奇形异状的溶洞。你知道它是如何形成的吗？石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。溶解度定义：在一定温度下，体系达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度。通常以符号S表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每100g水所含溶质的质量来表示，即以g/100g水表示。溶解度的表示：g/100g水，g·L-1，mol·L-1溶解性在水中溶解时，能形成水合阳离子和阴离子的无机化合物，称其为电解质。根据电解质溶解度的差异，习惯将其划分为易溶、可溶、微溶和难溶四个等级。难溶微溶可溶易溶0.01110（Sg/100g水）S10g易溶S1~10g可溶S0.01~1g微溶S0.01g难溶本章主题—沉淀溶解平衡，主要讨论研究微溶和难溶的无机化合物，下文将其统称为难溶电解质。利用物质溶解度的差异，我们可以对物质进行分离和提纯。重结晶法分离或提纯物质就是对溶解度的差异的应用。溶度积在一定温度下，将难溶电解质放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。以BaSO4为例：Ba2+SO42-H2O作用下BaSO4溶解过程BaSO4沉淀过程难溶电解质的溶解和沉淀是两个相互可逆的过程。沉淀溶解平衡将BaSO4晶体放入水中，开始时溶解速率较大，沉淀速率较小。在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可表示如下：溶解)(aqSO(aq)Ba(s)BaSO2424沉淀])/(SO][)/(Ba[)BaSO4(242+=ccccKsp)(SO)(Ba)BaSO4(242=cc简写为：Ksp—溶度积常数，简称溶度积。Ksp不同类型的难溶电解质，溶度积的表达式不同如：PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq)对于一般沉淀反应：(aq)mB(aq)nA(s)BAnmmnmBnAθspnmccK=222=ClPbθspPbClccK（2）难溶电解质的溶度积是相应沉淀溶解平衡的标准平衡常数，其数值在稀溶液中不受其他离子存在的影响，只取决于温度，温度升高，多数难溶电解质的溶度积增大。（1）沉淀溶解平衡的前提—多相离子平衡体系中，必须有未溶解固相的存在。注意：常见物质的KΘspAgCl1.8×10-10AgBr5.2×10-13AgI8.3×10-17Ag2CrO41.1×10-12BaCO35.1×10-9BaSO41.1×10-10CaCO32.8×10-9CaC2O41.46×10-10CaC2O4·H2O4×10-9CaSO49.1×10-6CdS8.0×10-27CuS6.3×10-36HgS4×10-53Fe(OH)28×10-16Fe(OH)34×10-38Mg(OH)21.8×10-11Mn(OH)22.06×10-13MnS2.5×10-13溶度积与溶解度的关系联系：溶度积与溶解度均可表示难溶电解质的溶解性，两者之间可以相互换算。区别：溶度积是一个标准平衡常数，只与温度有关。而溶解度不仅与温度有关，还与系统的组成、pH值的改变及配合物的生成等因素有关。溶度积和溶解度的相互换算在溶度积的计算中，离子浓度必须是物质的量的浓度，其单位为mol·L-1；而溶解度的单位有g/100g水，g·L-1，mol·L-1。计算时一般要先将难溶电解质的溶解度S的单位换算为mol·L-1。对于难溶物质饱和溶液浓度极稀，可作近似处理：(xg/100gH2O)×10/M~mol·L-11.AB型(如AgCl、AgI、CaCO3)AB(S)A+(aq)+B–(aq)溶解度：SSKsp=c(A+)c(B–)=S2spSK=2.AB2或A2B型(Mg(OH)2、Ag2CrO4)AB2(S)A2+(aq)+2B–(aq)溶解度：S2SKsp=c(A+)c2(B–)=S(2S)2=4S334spKS=3.AB3或A3B型(如Fe(OH)3、Ag3PO4)A3B(s)3A+(aq)+B3-(aq)溶解度：3SSKsp=c3(A+)c(B3-)=(3S)3S=27S4427spKS=例1：25oC时，AgCl的溶解度为1.92×10-3g·L-1，求同温度下AgCl的溶度积。)L/(mol1SS平衡浓度3.143Mr(AgCl)=解：已知1313Lmol1034.1Lmol3.1431092.1×=×=S)aq(Cl-(aq)Ag+AgCl(s)Ksp(AgCl)=c(Ag-)c(Cl-)=S2=1.8×10-102/(mol·L-1）xx平衡浓度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg102.2Lg331.7105.6×=××=S5312105.6,4101.1×==×xx例2：25oC，已知(Ag2CrO4)=1.1×10-12，求同温度下S(Ag2CrO4)/g·L-1。Ksp)aq(CrO(aq)2Ag(s)CrOAg442224242)CrO()Ag()CrOAg(=ccKsp解：例3.查表知PbI2的Ksp为1.4×10-8,估计其溶解度s（单位以g·L-1计）。解：设其溶解度为xmol·L-1PbI2(s)=Pb2+(aq)+2I-(aq)平衡浓度/mol·L-1x2xKsp=c(Pb2+)c(I-)2=(x)(2x)2=4x3x=(Ksp/4)1/3=(1/4×1.4×10-8)1/3=1.5×10-3(mol·L-1)s=1.5×10-3×461.0g·L-1=6.9×10-1g·L-1几种类型的难溶物质溶度积、溶解度比较物质类型难溶物质溶度积Ksp溶解度/mol·L-1换算公式ABAgCl1.77×10-101.33×10-5Ksp=S2BaSO41.08×10-101.04×10-5Ksp=S2AB2CaF23.45×10-112.05×10-4Ksp=4S3A2BAg2CrO41.12×10-126.54×10-5Ksp=4S3对于同种类型化合物而言，Ksp，S。但对于不同种类型化合物之间，不能根据Ksp来比较S的大小。)Ag2CrO4()AgCl(ss)Ag2CrO4()AgCl(KspKsp三、溶度积规则在难溶电解质溶液中，有关离子浓度幂的乘积称为浓度积，用符号QC表示，它表示任一条件下离子浓度幂的乘积。QC和Ksp的表达形式类似，但其含义不同。Ksp表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂的乘积，仅是QC的一个特例。对某一溶液，当(1)QC=Ksp表示溶液是饱和的。这时溶液中的沉淀与溶解达到动态平衡，既无沉淀析出又无沉淀溶解。(2)QCKsp表示溶液是不饱和的。溶液无沉淀析出，若加入难溶电解质，则会继续溶解。(3)QCKsp表示溶液处于过饱和状态。有沉淀析出。以上的关系称溶度积规则（溶度积原理），是平衡移动规律总结，也是判断沉淀生成和溶解的依据。当判断两种溶液混合后能否生成沉淀时，可按下列步骤进行。(1)先计算出混合后与沉淀有关的离子浓度；(2)计算出浓度积Qc；(3)将Qc与Ksp进行比较，判断沉淀能否生成。溶度积规则的应用判断是否有沉淀生成原则上只要Qc＞Ksp便应该有沉淀产生，但是只有当溶液中含约10-5g·L-1固体时，人眼才能观察到混浊现象，故实际观察到有沉淀产生所需的离子浓度往往要比理论计算稍高些。判断沉淀的完全程度没有一种沉淀反应是绝对完全的，通常认为溶液中某离子的浓度小于1×10-5mol·L-1时，即为沉淀完全。平衡体系研究对象研究对象平衡移动的判据平衡常数表达式升温对平衡常数的影响化学平衡2SO2+O22SO3△H﹤0C+H2OCO+H2△H﹥0电离平衡H2OH++OH-CH3COOHCH3COO-+H+NH3·H2ONH4++OH-水解平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-沉淀溶解平衡AgCl（s）Ag+（aq）+Cl-（aq）可逆反应弱电解质水溶液增大增大增大增大增大增大减小Kc=[SO3]2[O2][SO2]2·Kc=[CO]·[H2O][H2]Ka=[CH3COO-]·[CH3COOH][H+]Kb=[NH4+]·[NH3·H2O][OH-]能水解的盐溶液Kw=[H+]·[OH-]Ksp=[Ag+]·[Cl-]难溶或微溶物的浊液①化学平衡移动原理②Q与K相对大小四大平衡的比较：某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示，下列说法正确的是（）A、加入NaSO4可以是溶液由a点到b点B、通过蒸发可以是溶液由d点到c点C、d点无BaSO4沉淀生成D、a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp拓展、某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如右下图所示。①abcd四个点中处于平衡状态的是：②v(溶解)﹥v(沉淀)的是：③Q﹥Ksp的是：acdb金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH:Fe3+:2.7～3.7Cu2+:5.2～6.4思考：如何分离酸性溶液中的Cu2+、Fe3+？加氧化铜调节pH