溶解度与溶度积教学内容.ppt

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1、溶解度与溶度积 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。溶解度溶解度定义：在在一一定定温温度度下下，体体系系达达到到溶溶解解平平衡衡时时，一一定定量量的的溶溶剂剂中中含含有有溶溶质质的的质质量量，叫叫做做溶溶解解度度。通通常常以符号以符号

2、S 表示。表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每对水溶液来说，通常以饱和溶液中每100g 水所含水所含溶质的质量来表示，即以溶质的质量来表示，即以g/100g水表示。水表示。溶解度的表示：溶解度的表示：g/100g水，水，gL-1，molL-1溶解性溶解性 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。难溶难溶难溶难溶 微溶微溶微溶微溶 可溶可溶可溶可溶 易溶易溶易溶易溶0.01 1 10 0.01 1 10 （S g/100gg/100g水）水）水）水）S 10g S 10g 易溶易溶易溶易溶 S 11

3、0g S 110g 可溶可溶可溶可溶 S 0.011g S 0.011g 微溶微溶微溶微溶 S 0.01g S 0.01g 难溶难溶难溶难溶 本本章章主主题题沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡，主主要要讨讨论论研研究究微微溶溶和和难难溶溶的的无无机机化化合合物物，下下文文将将其其统统称称为为难难溶电解质溶电解质。利利用用物物质质溶溶解解度度的的差差异异，我我们们可可以以对对物物质质进进行行分分离离和和提提纯纯。重重结结晶晶法法分分离离或或提提纯纯物物质质就就是对溶解度的差异的应用。是对溶解度的差异的应用。溶度积溶度积 在一定温度下，将难溶电解质放入水中时，在一定温度下，将难溶电解质放入水中时，就发生溶解

4、和沉淀两个过程。就发生溶解和沉淀两个过程。以以BaSO4为例：为例：Ba2+SO42-H H H H2 2 2 2O O O O作用下作用下作用下作用下BaSO4溶解过程溶解过程BaSO4沉淀过程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。沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 将将BaSOBaSO4 4晶晶体体放放入入水水中中，开开始始时时溶溶解解速速率率较较大大，沉沉淀淀速速率率较较小小。在在一一定定条条件件下下，当当溶溶解解和和沉沉淀淀速速率率相相等等时时，便便建建立立了了一一种种动动态态的的多多相相离离子子平平衡衡，可表示如下：可表示如下：溶解溶解溶解溶解沉淀沉淀沉淀沉淀 )/(SO)/(B

5、a)BaSO4(2 24 42 2+-=cccc)(SO)(Ba)BaSO4(2 24 42 2-+=cc简写为：溶度积常数溶度积常数，简称，简称溶度积。溶度积。不同类型的难溶电解质，溶度积的表达式不同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：对于一般沉淀反应：(aq)mB(aq)nA (s)BAn nm mm mn n-+（2）难难溶溶电电解解质质的的溶溶度度积积是是相相应应沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡的的标标准准平平衡衡常常数数，其其数数值值在在稀稀溶溶液液中中不不受受其其他他离离子子存存在在的的影影响响，只只取取决决于于温

6、温度度，温温度度升升高高，多数难溶电解质的溶度积增大。多数难溶电解质的溶度积增大。（1）沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡的的前前提提多多相相离离子子平平衡衡体体系系中，必须有未溶解固相的存在中，必须有未溶解固相的存在。注意：注意：常见物质的KspAgCl 1.810-10AgBr 5.210-13AgI 8.310-17Ag2CrO4 1.110-12BaCO3 5.110-9BaSO4 1.110-10CaCO3 2.810-9CaC2O4 1.4610-10CaC2O4H2O 410-9CaSO4 9.110-6CdS 8.010-27CuS 6.310-36HgS 410-53Fe(OH)2 8

7、10-16Fe(OH)3 410-38Mg(OH)2 1.810-11Mn(OH)2 2.0610-13MnS 2.510-13溶度积与溶解度的关系溶度积与溶解度的关系联联系系：溶溶度度积积与与溶溶解解度度均均可可表表示示难难溶溶电电解解质质的的溶溶解解性性，两者之间可以相互换算。两者之间可以相互换算。区区别别：溶溶度度积积是是一一个个标标准准平平衡衡常常数数，只只与与温温度度有有关关。而而溶溶解解度度不不仅仅与与温温度度有有关关，还还与与系系统统的的组组成成、pH值值的的改改变变及配合物的生成等因素有关。及配合物的生成等因素有关。溶度积和溶解度的相互换算溶度积和溶解度的相互换算 在溶度积的计

8、算中，离子浓度必须是物质的量的浓度，其单位为molL-1；而溶解度的单位有g/100g水水，gL-1，molL-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molL-1。对于难溶物质饱和溶液浓度极稀，可作近似处理：(xg/100g H2O)10/M mol L-11.AB型型(如如AgCl、AgI、CaCO3)AB(S)A+(aq)+B(aq)溶解度：溶解度：S S Ksp=c(A+)c(B)=S2 2.AB2或或A2B型型(Mg(OH)2、Ag2CrO4)AB2(S)A2+(aq)+2B(aq)溶解度：溶解度：S 2S Ksp=c(A+)c2(B)=S(2S)2=4S3 3.AB

9、3或或A3B型型(如如 Fe(OH)3、Ag3PO4)A3B(s)3A+(aq)+B3-(aq)溶解度：溶解度：3S S Ksp=c3(A+)c(B3-)=(3S)3S =27S4例1：25oC时，AgCl的溶解度为1.9210-3gL-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)+2 /(molL-1）xx平衡浓度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg102.2Lg331.7105.6-=S5312105.6 ,4101.1

10、-=xx例2：25oC，已知 (Ag2CrO4)=1.110-12，求同温度下S(Ag2CrO4)/gL-1。)aq(CrO(aq)2Ag (s)CrOAg4422-+24242)CrO()Ag()CrOAg(-+=cc解：例3.查表知PbI2的Ksp为 1.4 10-8,估计其溶解度 s（单位以gL-1计）。解：设其溶解度为x molL-1 PbI2(s)=Pb2+(aq)+2 I-(aq)平衡浓度/molL-1 x 2x Ksp=c(Pb2+)c(I-)2=(x)(2x)2=4x3 x=(Ksp/4)1/3=(1/4 1.4 10-8)1/3=1.5 10-3(molL-1)s=1.5 1

11、0-3 461.0 gL-1=6.9 10-1 gL-1几种几种类类型的型的难难溶物溶物质质溶度溶度积积、溶解度比、溶解度比较较物质类型难溶物质溶度积Ksp溶解度/molL-1换算公式ABAgCl1.7710-101.3310-5Ksp=S2 BaSO41.0810-101.0410-5Ksp=S2 AB2CaF23.4510-112.0510-4 Ksp=4S3A2BAg2CrO41.1210-12 6.5410-5 Ksp=4S3对于同种类型化合物而言，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，但对于不同种类型化合物之间，不能根据不能根据Ksp来比较来比较S的大小

12、。的大小。)Ag2CrO4()AgCl(ss三、溶度积规则三、溶度积规则在难溶电解质溶液中，有关离子浓度幂的在难溶电解质溶液中，有关离子浓度幂的乘积称为浓度积，用符号乘积称为浓度积，用符号QC 表示表示，它表，它表示任一条件下离子浓度幂的乘积。示任一条件下离子浓度幂的乘积。QC和和Ksp的表达形式类似，但其含义不同。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表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂的乘积，仅是度幂的乘积，仅是QC的一个特例。的一个特例。对某一溶液，当对某一溶液，当对某一溶液，当对某一溶液，当(1)(1)QC=Ksp=Ksp 表示溶液是饱和的。这时溶表示溶液

13、是饱和的。这时溶表示溶液是饱和的。这时溶表示溶液是饱和的。这时溶液中的沉淀与溶解达到动态平衡，既无沉淀析出液中的沉淀与溶解达到动态平衡，既无沉淀析出液中的沉淀与溶解达到动态平衡，既无沉淀析出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。又无沉淀溶解。又无沉淀溶解。又无沉淀溶解。(2)(2)QC Ksp Ksp Ksp 表示溶液处于过饱和状态。表示溶液处于过饱和状态。表示溶液处于过饱和状态。表示溶液处于过饱和状态。有沉淀析出。有沉淀析出。有沉淀析出。有沉淀析出。以上的关系称溶度积规则（溶度积原理），是平衡以上的关系称溶度积规则（溶度积原理），是平衡以上的关系称溶度积规则（溶度积原理），

14、是平衡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。移动规律总结，也是判断沉淀生成和溶解的依据。移动规律总结，也是判断沉淀生成和溶解的依据。移动规律总结，也是判断沉淀生成和溶解的依据。当当判判断断两两种种溶溶液液混混合合后后能能否否生生成成沉沉淀淀时时，可按下列步骤进行。可按下列步骤进行。(1)先先计计算算出出混混合合后后与与沉沉淀淀有有关关的的离离子子浓浓度；度；(2)计算出浓度积计算出浓度积Qc；(3)将将Qc与与Ksp进进行行比比较较，判判断断沉沉淀淀能能否否生成。生成。溶度积规则的应用溶度积规则的应用判断是否有沉淀生成判断是否有沉淀生成 原原则

15、则上上只只要要Qc Ksp 便便应应该该有有沉沉淀淀产产生生，但但是是只只有有当当溶溶液液中中含含约约10-5gL-1固固体体时时，人人眼眼才才能能观观察察到到混混浊浊现现象象，故故实实际际观观察察到到有有沉沉淀淀产产生生所所需需的的离离子子浓浓度度往往往往要要比比理理论论计计算稍高些算稍高些。判断沉淀的完全程度判断沉淀的完全程度 没没有有一一种种沉沉淀淀反反应应是是绝绝对对完完全全的的，通通常常认认为为溶溶液液中中某某离子的离子的浓浓度小于度小于110-5 molL-1时时，即，即为为沉淀完全。沉淀完全。平衡平衡体系体系 研究研究对象对象 研究研究对象对象 平衡移平衡移动的判动的判据据 平衡

16、常数平衡常数 表达式表达式 升温对平升温对平衡常数的衡常数的影响影响 化学化学平衡平衡 2SO2+O2 2SO3 H 0 C+H2O CO+H2 H 0 电离电离平衡平衡 H2O H+OH-CH3COOH CH3COO-+H+NH3H2O NH4+OH-水解水解平衡平衡 CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-沉淀溶解沉淀溶解平衡平衡 AgCl（s）Ag+（aq）+Cl-（aq）可逆可逆反应反应弱电解弱电解质水溶质水溶液液增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大减小减小Kc=SO32O2SO22Kc=CO H2OH2Ka=CH3COO-CH3COOHH+Kb=NH4+NH3H2O

17、OH-能水解的能水解的盐溶液盐溶液Kw=H+OH-Ksp=Ag+Cl-难溶或难溶或微溶物微溶物的浊液的浊液化化学平学平衡移衡移动原动原理理Q 与与 K相对相对大小大小四大平衡的比较：四大平衡的比较：某温度时，某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如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（下图所示，下列说法正确的是（）A、加入、加入NaSO4可以是溶液由可以是溶液由a点到点到b点点B、通过蒸发可以是溶液由、通过蒸发可以是溶液由d点到点到c点点C、d点无点无BaSO4沉淀生成沉淀生成D、a点对应的点对应的Ksp大于大于 c点对应的点对应的Ksp 拓展、某温度时，拓展、某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解在水中的沉淀溶解平衡曲线如右下图所示。平衡曲线如右下图所示。a b c d四个点中处于平衡状态的是四个点中处于平衡状态的是 ：v(溶解溶解)v(沉淀沉淀)的是的是 ：Q Ksp的是的是 ：acdb金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH:Fe3+:2.73.7 Cu2+:5.2 6.4思考：如何分离酸性溶思考：如何分离酸性溶液中的液中的Cu2+、Fe3+？加氧化铜调加氧化铜调节节pH此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢