文档介绍：第八章电离平衡和酸碱理论
§本章摘要§
溶度积常数溶度积常数与溶解度的关系
沉淀的生成沉淀的溶解沉淀分离法沉淀的转化
本章讨论的对象是难溶性强电解质。难溶性物质一般是指在 100 克水中溶解的量少于 克的物质。但是有些物质并不符合这个标准,例如:
PbCl2 CaSO4 Hg2SO4
g/100g H2O
由于这些物质的式量很大,所以其饱和溶液的体积摩尔浓度相当小,故这些化合物仍作为难溶性化合物讨论。
§1. 溶度积和溶解度
AgCl 在 H2O 中有如下平衡,AgCl(s) (aq) + (aq) K = [][]
式中的 K 是标准平衡常数,各浓度是相对浓度。由于左侧是固体物质,不写入平衡常数的表达式。故 K 的表达式是乘积形式。所以沉淀溶解平衡的平衡常数 K 称为溶度积常数,写作 Ksp 。关于平衡常数的规定和平衡常数的性质, Ksp 均适用。
应该指出,严格讲 Ksp 是平衡时的活度之积,即因为难溶盐的饱和溶液的浓度肯定非常小,所以用浓度代替活度是合理的。比较 Ksp 和 Q 的大小,可以判断反应进行的方向。例如,AgCl + 某时刻有 Qi = [ ] [ ] , 这里的反应商也是乘积形式,故称 Qi 为离子积。
Qi > Ksp 时,平衡左移,生成沉淀; Qi < Ksp 时,平衡右移,沉淀溶解; Qi = Ksp 时,平衡。上述结论有时称之为溶度积原理。
二溶度积常数与溶解度的关系
溶解度用 S 表示,其意义是实现沉淀溶解平衡时,某物质的体积摩尔浓度。它的单位是。S 和 Ksp 从不同侧面描述了物质的同一性质——溶解性,尽管二者之间有根本的区别,但其间会有必然的数量关系。
例 1 已知 CaCO3 的 Ksp = , 求 CaCO3 在水中的溶解度。
Ksp 与 S 之间存在数量关系,是由于某些离子的浓度与 S 有关,例如在本例中[ ] 和[ ] 均等于 S 。
例 3 求 AgCl 在纯 H2O 中的溶解度,已知 Ksp = 。
若在 1 的盐酸中, AgCl 的溶解度又是多少?
例 2 298 K 时,Ag2CrO4 的溶解度为 , 求 Ag2CrO4 的溶度积。
分析:关键的问题是,找出与 S 有明确数量关系的离子浓度。本例中,每有 1 mol Ag2CrO4 溶解,则有 2 mol 和 1 mol 生成,因此[ ] 等于Ag2CrO4 的溶解度,而[ ] 等于 Ag2CrO4 的溶解度的 2 倍。
通过例1,例2,总结解题的一般步骤:
1) 写出化学方程式;
2) 用溶解度 S 表示出平衡浓度; * 关键步骤
3) 写出 Ksp 的表达式;
4) 将已知数据代入后,求值或解方程。
在 1 的盐酸中, AgCl 的溶解度明显变小。这是
同离子效应。例 3 告诉我们,在这种情况下,溶解度 S 发生变化,但是溶度积不变。可见溶度积的意义更重要。
比较例 1 和例 2 的结果,观察 AgCl 和 Ag2CrO4 的 Ksp 和 S 的数值大小关系:
两者的 Ksp 和 S 的数值大小关系