普通化學(xué) 課件 第三章-水化學(xué).ppt

普通化學(xué) 第三章水化學(xué)與水污染 主要內(nèi)容 3 1稀溶液的通性3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性3 1 2電解質(zhì)溶液的通性3 2水溶液中的單相離子平衡3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡3 3難溶電解質(zhì)的多相離子平衡3 3 1多相離子平衡與溶度積3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用3 4膠體與界面化學(xué) 溶液由溶質(zhì)和溶劑組成 由于溶質(zhì)性質(zhì)不同 所形成的溶液物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)各有所不同 但溶液又具有一些共同性質(zhì) 即 與純?nèi)軇┫啾?溶液的蒸氣壓下降 沸點升高 凝固點下降 溶液具有滲透壓 如果溶質(zhì)是難揮發(fā)的非電解質(zhì) 形成的又是稀溶液 上面的四個性質(zhì)可以定量表示 四個定量式總稱稀溶液依數(shù)性定律 3 1稀溶液的通性 稀溶液的依數(shù)性 溶液的蒸汽壓下降 沸點上升 凝固點下降和溶液的滲透壓 稀溶液定律 難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的性質(zhì)與一定量溶劑中所溶解溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比 此定律叫做稀溶液定律 又稱為依數(shù)性定律 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 蒸發(fā) 能量較大的分子克服液體分子間的引力從表面逸出 成為蒸氣分子的過程叫做蒸發(fā) 或氣化 蒸發(fā)是吸熱過程 凝聚 蒸氣分子撞到液面 被液體分子所吸引而重新進入液體中 這個過程叫做凝聚 凝聚是放熱過程 1 蒸氣壓 1 溶液的蒸氣壓下降 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 蒸氣壓 當凝聚的速率和蒸發(fā)的速率達到相等時 液體和它的蒸氣就處于平衡狀態(tài) 此時 蒸氣所具有的壓力叫做該溫度下液體的飽和蒸氣壓 簡稱蒸氣壓 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 蒸氣壓下降 同一溫度下 純?nèi)軇┱魵鈮号c溶液的蒸氣壓之差叫做溶液的蒸氣壓下降 用 P表示 溶液的濃度越大 蒸氣壓下降的越顯著 2 蒸氣壓下降 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 拉烏爾定律 在一定溫度下 稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶劑摩爾分數(shù)的乘積 P P AxA 設(shè)xB為溶質(zhì)摩爾分數(shù) 由于xA xB 1P P A 1 xB P A P P AxB P P AxB 拉烏爾定律也可描述為 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液蒸氣壓下降與溶質(zhì)的摩爾分數(shù)成正比 與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān) 由上式看出 nB n越大 P越大 即溶液濃度越大 蒸氣壓下降越顯著 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 2 溶液的沸點上升沸點 當某一液體的蒸氣壓力等于外界壓力時 液體會沸騰 此時的溫度稱為該液體的沸點 以Tbp表示 當外界壓力為101 325kPa時 H2O的沸點為100 6 6 的NaCl水溶液沸點為101 25 5 的NaCl水溶液沸點為105 4 3 的NaOH水溶液沸點為101 17 的NaOH水溶液沸點為105 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 1 溶液濃度越大 蒸氣壓下降的越多 沸點上升越高 Tbp越大 2 如果溶液為難揮發(fā)的非電解質(zhì)的稀溶液 Tbp kbpm 3 2 kbp 溶劑的沸點上升常數(shù) 單位為K kg mol 1 m 溶液的質(zhì)量摩爾濃度 1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量 mol kg 1 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 3 溶液的凝固點下降凝固點 熔點 物質(zhì)的液相蒸氣壓力和固相蒸氣壓力相等時的溫度 以Tfp表示 溶液濃度越大 蒸氣壓下降越多 凝固點下降的越顯著 如果溶液為非電解質(zhì)的稀溶液 其凝固點下降值可表示為 Tfp kfpm 3 3 kfp 凝固點下降常數(shù) 單位為K kg mol 1 m 溶液的質(zhì)量摩爾濃度 1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量 mol kg 1 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 4 滲透壓滲透是通過半透膜才能實現(xiàn)的 半透膜 只能讓溶劑分子通過 而不允許溶質(zhì)分子通過的薄膜 滲透 溶劑通過半透膜進入溶液或溶劑通過半透膜從稀溶液進入濃溶液的現(xiàn)象 滲透壓 為維持被半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的額外壓力 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 CRT n V RT或 V nRT 3 4 R 8 314Pa m3 mol 1 K 1適用范圍 難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液 如果溶液為難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液 其滲透壓可按下式計算 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 例3 1計算298 15K時 0 100mol dm 3溶液的滲透壓 解 由于R 8 314Pa m3 mol 1 K 1 8 314J mol 1 K 1C 0 100mol dm 3 0 100 103mol m 3所以 CRT 0 100 103mol m 3 8 314Pa m3 mol 1 K 1 298K 248kPa 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 依數(shù)性的應(yīng)用 1 測定分子的摩爾質(zhì)量 例1把1 09g葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101325Pa下沸點升高了0 156K 求葡萄糖的摩爾質(zhì)量M 已知水的Kbp 0 512K mol 1Kg 解 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 M 178 8g mol 1 例2把0 322g萘溶于80g苯中所得溶液的凝固點為278 34K 求萘的摩爾質(zhì)量 已知苯的凝固點為278 50K kfp 5 10K mol 1Kg 解 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 例31dm3溶液中含5 0g馬的血紅素 在298K時測得溶液的滲透壓為1 82 102Pa 求馬的血紅素的摩爾質(zhì)量 解 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 2 制作防凍劑和制冷劑 例為防止汽車水箱在寒冷的冬天凍裂 需使水的冰點下降到253K即 Tfp 20 0K 則在每1000g水中應(yīng)加入甘油多少克 已知甘油的分子式為C3H8O3 M 92g mol 1 Kfp 1 86k kg mol 1 3 1 1非電解質(zhì)溶液的通性 解 電解質(zhì)溶液也具有 溶液的蒸汽壓下降 沸點上升 凝固點下降和溶液滲透壓的通性拉烏爾定律不適用于電解質(zhì)溶液 電解質(zhì)在溶劑中發(fā)生離解 溶液中溶質(zhì)粒子的實際數(shù)量應(yīng)為溶質(zhì)濃度的i倍 可用依數(shù)性定律進行估算 3 1 2電解質(zhì)溶液的通性 p i xB pA Tfp i kfpm i CRT Tbp i kbpmi T fp 電解質(zhì)溶液 Tfp 非電解質(zhì)溶液 AB型i 2 A2B型或AB2型i 2 3 強電解質(zhì)溶液 3 1 2電解質(zhì)溶液的通性 各種溶液的通性可定性比較 分三種情況 1 同濃度不同種物質(zhì)其沸點高低或滲透壓大小的順序為 A2B型或AB2型強電解質(zhì)溶液 AB型強電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì)溶液 非電解質(zhì)溶液 而蒸氣壓或凝固點的順序則相反 2 同種物質(zhì)不同濃度濃度大的影響大 3 不同種物質(zhì)不同濃度 考慮物質(zhì)濃度和離解程度 粒子數(shù)量 溶液通性的定性比較 3 1 2電解質(zhì)溶液的通性 1 0 1mol dm 3NaCl 0 1mol dm 3C6H12O60 1mol dm 3HAc滲透壓大小的順序 例3 2定性比較下列溶液的通性 3 1 2電解質(zhì)溶液的通性 2 0 1mol dm 3NaCl 1mol dm 3C6H12O6的凝固點的高低順序 3 1 2電解質(zhì)溶液的通性 1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論的要點 凡能給出質(zhì)子的物質(zhì) 分子或離子 都是酸 如HCl HAc NH4 HS H2O HCO3 H2PO4 凡能與質(zhì)子結(jié)合的物質(zhì) 分子或離子 都是堿 如 NH3 HS S2 H2PO4 H2O 其中H2O HS HCO3 HPO42 H2PO4 即可接受質(zhì)子 也可以給出質(zhì)子 所以它們既是酸又是堿 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 3 2水溶液中的單相離子平衡 酸給出質(zhì)子的過程是可逆的 酸給出質(zhì)子后余下的部分是堿 堿又可接受質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)樗?以通式表示 酸 堿 質(zhì)子HCl aq Cl aq H aq HAc aq Ac aq H aq NH4 aq NH3 aq H aq H2PO4 aq HPO42 aq H aq HCO3 aq CO32 aq H aq 這種相互依存 相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系叫酸堿共軛關(guān)系 上面的每一對酸 堿稱為共軛酸堿對 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 1 擴大酸堿的范圍酸和堿可以是分子 也可以是陽離子或陰離子有的酸和堿在某對共軛酸堿中是堿或酸 但在另一對共軛酸堿對中是酸或堿 質(zhì)子論中不存在鹽的概念 它們分別是離子酸或離子堿 2 擴大酸堿反應(yīng)的范圍NH3 HCl NH4 Cl 1 解離 Ac aq H2O l HAc aq OH aq 水解 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 酸堿質(zhì)子理論的意義 2 酸和堿在水溶液中的離子平衡及PH值的計算 1 一元酸 以醋酸為例HAc aq H2O l H3O aq Ac aq 簡寫為 HAc aq H aq Ac aq Ka越大 平衡時CH 越大 即該酸的酸性越強 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 由于C 1mol dm 3 一般在不考慮Ka的單位時 可將上式簡化為 設(shè)一元酸的濃度為C 解離度為 則 3 6 3 5 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 當 很小時 1 1 則Ka C 2 3 7 C HAc 3 8 注 時 可用上式 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例3 1計算0 10mol dm 3HAc溶液的 H 和pH 已知 由于Ka很小 所以0 10 x 0 10X 1 33 10 3mol dm 3 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 方法二 pH lg 1 33 10 3 2 88 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 因為C Ka 400 解 NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq C平 0 100 xxx方法一 Kb 1 77 10 5因為Kb較小所以0 100 x 0 100所以Kb x2 0 100 1 77 10 5C OH x 1 33 10 3 mol dm 3 例 計算0 100mol dm 3氨水溶液的OH 濃度及pH值Kb 1 77 10 5 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 C 1 33 10 3 mol dm 3 POH lg1 33 10 3 2 88PH 14 2 88 11 12 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 方法二 因為C Kb 400 例 計算0 100mol dm 3NH4Cl溶液中的H 濃度及PH值 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例已知25 C下 0 02mol L 1氨水的pH值為11 27 計算溶液中OH 濃度 解離度 和解離常數(shù)Kb 解 NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq pH 11 27 pOH 2 73 c OH 1 9 10 3mol dm 3 1 9 10 3 0 02 0 95 Kb c 2 1 1 8 10 5 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 分子中含2個或2個以上的H 或OH 的弱酸 弱堿叫多元弱酸 弱堿 多元弱電解質(zhì)都是分步電離的 每一步都有相應(yīng)的電離常數(shù) 如 H2S aq H aq HS aq HS aq H aq S2 aq 2 多元酸 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例 已知H2S的Ka1 9 1 10 8 Ka2 1 1 10 12 計算在0 1mol dm 3H2S溶液中的H HS S2 的濃度和溶液的pH值 一般情況下 二元酸的Ka1 Ka2 所以 溶液中的H 主要來自第一步電離 解 一級解離為 H2S aq H aq HS aq 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 C HS C H 9 5 10 5mol dm 3 二級解離為 HS aq H aq S2 aq C HS C H C S2 1 1 10 12mol dm 3 pH lg 9 5 10 5 4 0 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 1 同離子效應(yīng)和緩沖溶液在弱酸溶液中加入該酸的共軛堿 或在弱堿溶液中加入該堿的共軛酸時 可使這些弱酸或弱堿的解離度降低 這種現(xiàn)象叫做同離子效應(yīng) HAc aq H aq Ac aq NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq 3 緩沖溶液和溶液pH值的控制 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例如果在0 10mol dm 3的HAc溶液中加入固體NaAc 使NaAc的濃度達0 20mol dm 3 求該HAc溶液中的 H 和解離度 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例已知氨水溶液的濃度為0 20mol dm 3 1 求該溶液中OH 的濃度 pH和氨的解離度 2 在上述溶液中加入NH4Cl晶體 使其溶解后NH4Cl的濃度為0 20mol dm 3 求所得溶液OH 的濃度 pH和氨的解離度 氨水的Kb 1 77 10 5 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 2 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 在弱酸溶液中加入該酸的共軛堿 或在弱堿溶液中加入該堿的共軛酸組成的混合溶液 其pH值能夠在一定范圍內(nèi)不因稀釋或外加的少量酸或堿而發(fā)生顯著變化 緩沖作用緩沖溶液 有緩沖作用或緩沖能力的溶液 組成緩沖溶液的一對共軛酸堿也稱為緩沖對 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 計算說明 同離子效應(yīng)可大大降低弱堿在溶液中的解離度 實驗事實 1 向純水 pH 7 0 中加入少量酸或堿 pH值會發(fā)生顯著變化 例如往1升純水溶液中加入1 00ml1 00mol dm 3HCl或40mgNaOH后 則溶液的pH值變?yōu)?或11 2 向HAc NaAc混合液中加入少量酸或堿 溶液的pH值幾乎不變 例如往100ml含有0 100mol dm 3HAc和0 100mol dm 3NaAc緩沖溶液中加入1 00ml濃度1 00mol dm 3HCl或1 00ml的1 00mol dm 3NaOH溶液后 則溶液的pH值由4 75變?yōu)? 66或4 84 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 緩沖作用分析 HAc aq H aq Ac aq 濃度大 濃度小 NaAc aq Na aq Ac aq 濃度大 H aq HAc aq 加酸 H aq Ac aq HAc aq 加堿 H aq OH aq H2O aq HAc aq H aq Ac aq pH值能夠在一定范圍內(nèi)不因稀釋或外加的少量酸或堿而發(fā)生顯著變化 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 Pka lgka 根據(jù)共軛酸堿之間的平衡 HAc H Ac 可得 3 16 3 17 緩沖溶液pH值的計算 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例3 3 計算含0 100mol dm 3HAc與0 100mol dm 3NaAc的緩沖溶液的水合H 濃度 pH和HAc的解離度 Ka 1 76 10 5 解 設(shè)溶液中H 濃度為x 根據(jù) 3 16 Ceq HAc C HAc x C HAc 0 100mol dm 3Ceq Ac C Ac x C Ac 0 100mol dm 3Ceq H x 1 76 10 5 0 100 0 100 mol dm 3 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例 1 計算含有1 00mol dm 3NH3 H2O和1 00mol dm 3NH4Cl緩沖溶液的pH值 2 取上述緩沖溶液50 0cm3 加入1 00cm31 00mol L 1NaOH 則溶液的pH值變?yōu)槎嗌?3 將同量的NaOH加入到50 0cm3純水中引起的pH值變化 Kb 1 8 10 5 解 1 pOH pKb lg C共軛堿 C共軛酸 lg1 8 10 5 lg 1 00 1 00 4 74pH 14 00 pOH 9 26 2 在50 0cm3緩沖溶液中含NH3 H2O和NH4 各為0 050mol 加入的NaOH相當于0 001molOH 它將消耗0 001mol的NH4 并生成0 001molNH3 H2O分子 故有 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 pOH pKb lg C共軛堿 C共軛酸 lg1 8 10 5 lg 0 050 0 001 0 050 0 001 4 73pH 9 27 加入這些NaOH后 溶液的pH值幾乎沒有變化 3 將NaOH加入到50cm3純水中 可求得 OH OH 0 001mol 0 051dm 3 0 020mol dm 3pOH 1 7 pH 12 3 加入這些NaOH后 純水的pH值變了5 3個單位 平衡時的濃度 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 緩沖溶液的pH值取決于 共軛酸堿對中弱酸的Ka值緩沖對的兩種物質(zhì)濃度之比值兩者濃度之比值最好趨近于1如果此比值為1 則Ceq H KapH pKa或pOH pKb 緩沖溶液的選擇 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 例 欲配制1 0dm3 pH 10 25 C 氨水 1 0mol L 1的緩沖液 需固體NH4Cl多少克 查表可知NH4Cl NH3緩沖對的pKa 9 25 解 忽略加NH4Cl后總體積的變化 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 具體配制 將5 35gNH4Cl固體加入1 0dm3濃度為1 0mol dm 3氨水中 搖勻即可 氨水濃度為1 0mol dm 3C NH4 1 0 10 1 0 1C NH4 0 1mol dm 3m NH4Cl 0 1mol dm 3 53 5g mol 1 5 35g 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 P15814 取50 0cm30 100mol dm 3某一元弱酸溶液 與20 00cm30 100mol dm 3KOH溶液混合 將混合溶液稀釋至100cm3 測得此溶液的pH為5 25 求此一元弱酸的解離常數(shù) 解 混合溶液總體積為100cm3 則某一元弱酸HA的濃度為0 100mol dm 3 50 0cm3 100cm3 0 050mol dm 3KOH溶液的濃度0 100mol dm 3 20 00cm3 100cm3 0 020mol dm 3一元弱酸HA與KOH中和后 HA過量 組成HA A 緩沖溶液 C HA 0 050 0 020 mol dm 3 0 030mol dm 3C A 0 020mol dm 3pH 5 25 lg H H 5 62 10 6mol dm 3Ka c H c A C HA 5 62 10 6 0 020 0 030 3 7 10 6 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 P15815 在燒杯中盛放20 00cm30 100mol dm 3氨的水溶液 逐步加入0 100mol dm 3HCl溶液 試計算 1 當加入10 00cm3HCl后 混合液的pH 2 當加入20 00cm3HCl后 混合液的pH 3 當加入30 00HCl后 混合液的pH Ka 5 65 10 10 解 1 20 00cm30 100mol dm 3NH3與10 00cm30 100mol dm 3HCl混合后 NH3過量 反應(yīng)又生成了NH4Cl 所以組成NH4 NH3緩沖溶液 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 2 20 00cm30 100mol dm 3NH3與20 00cm30 100mol dm 3HCl混合后 等量中和 生成NH4 其濃度為 3 20 00cm30 100mol dm 3NH3與30 00cm30 100mol dm 3HCl混合后 HCl過量 HCl的濃度為 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 溶液中H 濃度 或pH值 的計算 1 單一溶液 混合溶液物質(zhì)不反應(yīng) 1 強酸 強堿 Ceq H C HCl 2 弱酸 堿 Ceq H 3 弱酸 堿 共軛堿 酸 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 2 酸堿不等摩爾中和 強酸 堿 過量 Ceq H C HCl 弱酸 堿 過量 弱酸 堿 共軛堿 酸 緩沖溶液 2 酸堿進行中和反應(yīng) 1 酸堿等摩爾中和 共軛堿 酸 Ceq H 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 3 共軛酸堿Ka與Kb的關(guān)系 NH4 aq NH3 aq H aq NH3 aq H2O l NH4 aq OH aq 兩式相加得 H2O H OH 兩常數(shù)相乘得 Ka Kb Kw 3 15 Ka與Kb互成反比關(guān)系 3 2 1酸和堿在水溶液中的解離平衡 1 難溶電解質(zhì)的多相離子平衡電解質(zhì)溶解度 3 3難溶電解質(zhì)的多相離子平衡 3 3 1多相離子平衡與溶度積 3 3 1多相離子平衡與溶度積 在一定條件下 當溶解與結(jié)晶的速度相等時 便建立了固體與溶液中離子之間的動態(tài)平衡 這叫做多相離子平衡 又稱溶解平衡 平衡常數(shù)關(guān)系式為 K KS Ag2CrO4 Ceq Ag aq C 2 Ceq CrO42 aq C 在不考慮K的單位時 可將上式簡化為 KS Ag2CrO4 Ceq Ag aq 2 Ceq CrO42 aq 上式表明 在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中 當溫度一定時 其離子濃度積是一常數(shù) 這個平衡常數(shù)KS叫做溶度積常數(shù) 簡稱溶度積 3 3 1多相離子平衡與溶度積 溶度積的表達式 對于通式 AnBm s nAm aq mBn aq 溶度積的表達式為 KS AnBm Ceq Am C n Ceq Bn C m簡化為 KS AnBm Ceq Am n Ceq Bn m 3 3 1多相離子平衡與溶度積 Fe OH 3 s Fe3 aq 3OH aq KS Fe OH 3 Ceq Fe3 Ceq OH 3Ca3 PO4 2 s 3Ca2 aq 2PO43 aq KS Ca3 PO4 2 Ceq Ca2 3 Ceq PO43 2上式僅適用難溶電解質(zhì) 且為飽和溶液Ks與電解質(zhì)本性 溫度有關(guān) 與濃度無關(guān) 例如 3 3 1多相離子平衡與溶度積 例3 9CaF2溶解度為2 59 10 3克 100克水 求其溶度積 M CaF2 78 08g mol 1 解 S CaF2 2 59 10 3 1000 100 78 08 3 32 10 4mol dm 3CaF2 s Ca2 aq 2F aq Ceq Ca2 3 32 10 4mol dm 3Ceq F 2 3 32 10 4mol dm 3KS CaF2 Ceq Ca2 Ceq F 2 3 32 10 4 2 3 32 10 4 2 1 46 10 10 3 3 1多相離子平衡與溶度積 溶解度和溶度積的關(guān)系 都表示物質(zhì)溶解能力 溶解度可表示易溶物和難溶物 溶度積一般表示難溶物 溶解度 s 和溶度積 Ks 的換算 AB型Ks s sA2B型 AB2型Ks 2s 2 s 4s3A3B型Ks 3s 3 s 27s4 3 3 1多相離子平衡與溶度積 P130例3 4在25 時 氯化銀的溶度積為1 77 10 10 鉻酸銀的溶度積為1 12 10 12 試求氯化銀和鉻酸銀的溶解度 以mol dm 3表示 解 1 設(shè)氯化銀的溶解度為S1mol dm 3則根據(jù)AgCl s Ag aq Cl aq S1S1KS Ceq Ag Ceq Cl S1 S1 S12S1 1 33 10 5mol dm 3 3 3 1多相離子平衡與溶度積 2 設(shè)Ag2CrO4的溶解度為S2 mol dm 3為單位 則根據(jù)Ag2CrO4 s 2Ag aq CrO42 aq 2S2S2KS Ceq Ag 2 Ceq CrO42 2S2 2 S2 4S23 6 54 10 5mol dm 3 KS Ag2CrO4 S1說明 不同類型的難溶電解質(zhì)不能以KS直接比較 3 3 1多相離子平衡與溶度積 1 溶度積規(guī)則內(nèi)容 根據(jù)溶度積大小預(yù)測沉淀的生成或溶解 對一給定難溶電解質(zhì) AnBm 相對離子濃度的乘積為 Q C Am C n C Bn C m簡寫為 Q C Am n C Bn mQ KS有沉淀析出Q KS飽和溶液Q KS不飽和溶液 無沉淀析出或可使沉淀溶解 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 例求25 時 AgCl在0 0100mol dm 3NaCl溶液中的溶解度 KS AgCl 1 77 10 10 解 設(shè)AgCl的溶解度為Smol dm 3即AgCl s Ag aq Cl aq Ceq mol dm 3 S0 0100 S由KS Ceq Ag Ceq Cl 得 1 77 10 10 S 0 0100 S 由于AgCl的溶解很小 0 0100 S 0 0100 所以1 77 10 10 S 0 0100 S 1 77 10 8mol dm 3 因加入含有共同離子的強電解質(zhì) 而使難溶電解質(zhì)溶解度降低的現(xiàn)象叫同離子效應(yīng) 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 例計算25 下CaF2 s 1 在水中 2 在0 010mol L 1Ca NO3 2溶液中 3 在0 010mol L 1NaF溶液中的溶解度 mol L 1 比較三種情況下溶解度的相對大小 已知Ks CaF2 1 4 10 9 解 1 CaF2 s 在水中的溶解度為s1 設(shè)s1 xmol L 1Ks CaF2 c Ca2 c F 21 4 10 9 x 2x 2 4x3X 7 0 10 4s1 7 0 10 4mol L 1 2 CaF2 s 在0 010mol L 1Ca NO3 2溶液中的溶解度為S2 設(shè)s2 ymol L 1CaF2 Ca2 2F 平衡濃度0 010 y2y 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 1 4 10 9 0 010 y 2y 20 010 y 0 010y 1 9 10 4S2 1 9 10 4mol L 1 3 CaF2 s 在0 010mol L 1NaF溶液中的溶解度為S3 設(shè)s3 Zmol L 1CaF2 Ca2 2F 平衡濃度Z0 010 2Z1 4 10 9 Z 0 010 2Z 2Z 1 4 10 5S3 1 4 10 5mol L 1 說明CaF2在含有相同離子的強電解質(zhì)溶液中溶解度均有所降低 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 2 沉淀的生成根據(jù)溶度積規(guī)則 在難溶電解質(zhì)的溶液中 若Q Ks 則有沉淀生成 工業(yè)廢水中往往含有重金屬離子達不到排放標準 人們往往在廢水中加入石灰乳 使重金屬離子以其氫氧化物的形式沉淀下來 如 Pb2 aq 2OH aq Pb OH 2 沉淀 由Ks Pb OH 2 計算出OH 濃度 CPb2 COH 2 Ks Pb OH 2 通過控制溶液的PH 使Pb2 濃度達到排放標準 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 例將10ml 0 010mol L 1BaCl2溶液和30ml0 0050mol L 1NaSO4溶液相混合 問是否有BaSO4沉淀產(chǎn)生 Ks BaSO4 1 08 10 10 解 Ba2 0 010 10 40 2 50 10 3mol L 1 SO42 0 0050 30 40 3 75 10 3mol L 1Q Ba2 SO42 2 50 x10 3 3 75 10 3 9 38 10 6Q Ks BaSO4 所以有沉淀析出 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 例向1 0 10 3mol dm 3的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液 求開始有Ag2CrO4沉淀生成時的 Ag CrO42 沉淀完全時 Ag 是多大 解 Ag2CrO4 2Ag CrO42 Ks Ag 2 CrO42 當 Ag 4 5 10 5mol dm 3時 開始有Ag2CrO4沉淀生成 一般來說一種離子與沉淀劑生成沉淀物后在溶液中的殘留量不超過1 0 10 5mol dm 3時 則認為已沉淀完全 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 例向0 10mol dm 3ZnCl2溶液中通H2S氣體至飽和 c H2S 0 10mol dm 3 時 溶液中剛好有ZnS沉淀生成 求此時溶液的 H Ka1 1 3 10 7 Ka2 7 1 10 15 Ks 2 0 10 22 于是當 CrO42 1 0 10 5mol dm 3時的 Ag 為 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 2 利用配位反應(yīng)AgBr s 2S2O32 aq Ag S2O3 2 3 aq Br 3 利用氧化還原反應(yīng)3CuS s 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 aq 3S s 2NO g 4H2O l 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 4 沉淀的轉(zhuǎn)化 把一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 例0 15dm31 5mol dm 3的Na2CO3溶液可以使多少克BaSO4固體轉(zhuǎn)化掉 解 設(shè)平衡時 SO42 xmol dm 3 初始濃度1 50平衡濃度1 5 xx 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 例將SrSO4 s 轉(zhuǎn)化SrCO3 可用Na2CO3溶液與SrSO4反應(yīng) 如果在1 0LNa2CO3溶液中溶解0 010mol的SrSO4 Na2CO3的開始濃度最低應(yīng)為多少 解 SrSO4 s 與Na2CO3之間發(fā)生的離子反應(yīng)為 SrSO4 s CO32 SrCO3 SO42 平衡時 c SO42 0 010mol L 1 c CO32 0 010 6 1 102 1 6 10 5mol L 1C0 Na2CO3 0 010mol L 1 1 6 10 5mol L 1 0 010mol L 1 3 3 2溶度積規(guī)則及其應(yīng)用 2 分散相與分散介質(zhì) 被分散的物質(zhì)稱為分散相 分散相所處的介質(zhì)為分散介質(zhì) 例如 云 牛奶 珍珠 一基本概念 1 分散系統(tǒng)一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng) 3 4膠體與界面化學(xué) 1 按分散相粒子的大小分類 1 分子分散體系 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶 沒有界面 是均勻的單相 分子半徑大小在10 9m 1nm 以下 通常把這種體系稱為真溶液 如CuSO4溶液 2 膠體分散體系 分散相粒子的半徑在1nm 100nm之間的體系 目測是均勻的 但實際是多相不均勻體系 也有的將