大学无机化学第三章溶解与沉淀.ppt
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1、第三章第三章 溶解与沉淀溶解与沉淀化学平衡化学平衡补充知识补充知识一、一、化学反应的可逆性和化学平衡化学反应的可逆性和化学平衡(一)(一)化学反应的可逆性化学反应的可逆性1、不可逆反应不可逆反应:2KClO3 2KCl+3O2 2、可逆反应可逆反应:同一条件下,既可以按反应方程同一条件下,既可以按反应方程 式从左到右进行,又可以从右向左进行的反应。式从左到右进行,又可以从右向左进行的反应。化学符号化学符号“”正反应正反应:由左向右(反应物到生成物)方向进行由左向右(反应物到生成物)方向进行逆反应逆反应:由右向左(生成物到反应物)方向进行由右向左(生成物到反应物)方向进行MnO2(二)(二)化学
2、平衡化学平衡 tVV正正V逆逆化学平衡化学平衡V正正 V逆逆 0N2O4(g)2NO2(g)无色无色 棕红色棕红色化学平衡状态化学平衡状态:正逆反应的速率相等时,反应正逆反应的速率相等时,反应物和生成物的浓度物和生成物的浓度不再不再随时间而随时间而改变改变的状态。的状态。特点:特点:1)“动动”化学平衡是化学平衡是动态平衡动态平衡:V正正 V逆逆 0。2)“定定”,化学平衡状态时,化学平衡状态时,V正正 V逆逆,一定温度下,一定温度下,平衡状态体现该条件下反应进行的平衡状态体现该条件下反应进行的最大限度最大限度。3)“变变”,化学平衡是有条件的,即,化学平衡是有条件的,即“定定”是相对的、是相
3、对的、暂时的,而暂时的,而“动动”则是绝对的。则是绝对的。外界因素改变,原平外界因素改变,原平衡被破坏,直至建立新的平衡。衡被破坏,直至建立新的平衡。1.标准平衡常数标准平衡常数K二、标准平衡常数二、标准平衡常数K K相对平衡浓度相对平衡浓度:相对平衡分压相对平衡分压:无量纲量无量纲量任意浓度:任意浓度:c 平衡浓度:平衡浓度:编编号号起始浓度起始浓度/moldm-3平衡浓度平衡浓度/moldm-3CO2H2COH2OCO2H2COH2O1 0.01 0.01000.0040.0040.0060.0062.32 0.01 0.02000.0022 0.0122 0.00780.00782.33
4、 0.01 0.01 0.00100.0041 0.0041 0.00690.00592.44000.020.02 0.0082 0.0082 0.01180.01182.2CO2+H2 CO+H2O(1473K)化学平衡定律:化学平衡定律:在一定温度下,可逆反应达平衡时,在一定温度下,可逆反应达平衡时,生生成物的浓度成物的浓度以反应方程式中计量系数为指数以反应方程式中计量系数为指数幂的乘积幂的乘积与与反应物的浓度反应物的浓度以反应方程式中计以反应方程式中计量系数为指数量系数为指数幂的乘积幂的乘积之比之比是一个是一个常数常数。液相反应液相反应:aA+bB dD+eE气相反应气相反应:aA(g)
5、+bB(g)gG(g)+hH(g)K是量纲为一的量。是量纲为一的量。标准平衡常数是一定温度下,化学反应标准平衡常数是一定温度下,化学反应 可能进行的最大限度的量度。可能进行的最大限度的量度。K,产物产物,化学反应向右进行得越彻底。,化学反应向右进行得越彻底。K只与反应的本性和温度有关,只与反应的本性和温度有关,与浓度与浓度 或分压无关。温度不同,或分压无关。温度不同,K不同。不同。K 1,e.g.106,不可逆反应不可逆反应;K1,e.g.10-6,反应基本不发生反应基本不发生.(二二)书写和应用标准平衡常数表达式的注意事项书写和应用标准平衡常数表达式的注意事项1)纯固体,液体和稀溶液中水的浓
6、度不写入)纯固体,液体和稀溶液中水的浓度不写入K的表达式;的表达式;2)K值与反应方程式的写法有关,值与反应方程式的写法有关,例:在例:在373K时,时,K1=(K2)2=(K3)3N2O4(g)2NO2(g)1/2N2O4(g)NO2(g)1/3N2O4(g)2/3NO2(g)方程式的配平系数扩大方程式的配平系数扩大n倍时,平衡常数将变为倍时,平衡常数将变为Kn。3)逆反应的平衡常数与正反应的平衡常数互为倒数。逆反应的平衡常数与正反应的平衡常数互为倒数。K正正K逆逆=1浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响 增大反应物浓度或减少产物浓度,使反应熵增大反应物浓度或减少产物浓度,使反应熵Q减小
7、,减小,Q K,使化学平衡向正反应方向移动,直到使化学平衡向正反应方向移动,直到 Q=K,达到达到新新的的平衡平衡。aA+bB dD+eE 在平衡体系中,增大(或减小)某物质的浓度,平衡在平衡体系中,增大(或减小)某物质的浓度,平衡就向减小(或增大)该物质浓度的方向移动。就向减小(或增大)该物质浓度的方向移动。化学平衡化学平衡类型类型氧化还原氧化还原平衡平衡配位平衡配位平衡沉淀溶解沉淀溶解平衡平衡酸碱平衡酸碱平衡第三章第三章 溶解与沉淀溶解与沉淀一、溶解和水合作用一、溶解和水合作用1.溶液的基本概念溶液的基本概念 溶溶液液:一一种种或或几几种种物物质质以以分分子子、原原子子或或离离子子状状态态
8、分分 散于另一种物质中所形成的均匀而又稳定的分散系。散于另一种物质中所形成的均匀而又稳定的分散系。溶剂溶剂:能分散其它物质的化合物叫做溶剂。:能分散其它物质的化合物叫做溶剂。溶质溶质:被分散的物质叫溶质。:被分散的物质叫溶质。第一节第一节 溶溶 解解溶溶 液液固态溶液(合金)固态溶液(合金)液态溶液(生理盐水)液态溶液(生理盐水)气态溶液(空气)气态溶液(空气)气液组成气液组成固液组成固液组成液液组成液液组成 水是水是无机化学中最常见的溶剂,通常所说的无机化学中最常见的溶剂,通常所说的溶液一般指溶液一般指水溶液水溶液。溶液的任何部分都是均匀的,透明的。溶液的任何部分都是均匀的,透明的。2.水合
9、作用水合作用 离子晶体溶解时离开晶格的正、负离子分离子晶体溶解时离开晶格的正、负离子分别吸引水中的氧原子和氢原子,使得每个离别吸引水中的氧原子和氢原子,使得每个离子都被水分子包围,这种现象称为子都被水分子包围,这种现象称为水合作用水合作用。NaCl(s)Na+(aq)+Cl(aq)电解质电解质:是溶于水溶液中或在熔融状态下就:是溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电(电解离成阳离子与阴离子)并产能够导电(电解离成阳离子与阴离子)并产生化学变化的化合物。生化学变化的化合物。非电解质非电解质:在:在熔融熔融状态和水状态和水溶液溶液中都不能导中都不能导电的电的化合物化合物。这一概念是相对于。这一概念是
10、相对于电解质电解质而言而言的。的。强电解质强电解质:水溶液中几乎:水溶液中几乎完全完全发生发生电离电离 的电解质。的电解质。弱电解质弱电解质:水溶液中水溶液中部分部分电离电离的电解质。的电解质。弱电解质和强电解质,并不是物质在弱电解质和强电解质,并不是物质在本质上的一种分类,而是由于电解质本质上的一种分类,而是由于电解质在溶剂等不同条件下所造成的区别,在溶剂等不同条件下所造成的区别,彼此之间没有明显的界限。彼此之间没有明显的界限。二、溶解度和二、溶解度和“相似相溶相似相溶”1.溶解度溶解度 单位体积饱和溶液中所含溶质的量单位体积饱和溶液中所含溶质的量 (g或或mol)。即)。即饱和饱和溶液中溶
11、剂和溶质溶液中溶剂和溶质的相对含量。的相对含量。2.浓度:浓度:溶液中溶剂和溶质的相对含量。溶液中溶剂和溶质的相对含量。3.相似相溶相似相溶 极性相似的物质彼此容易溶解。极性相似的物质彼此容易溶解。1.质量分数质量分数 溶质溶质B的质量的质量mB与溶液与溶液m质量之比。质量之比。2.摩尔分数摩尔分数 某物质的物质的量分数的简称。某物质的物质的量分数的简称。溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法-补充补充 3.质量摩尔浓度质量摩尔浓度(mol/kg)溶质溶质B的物质的量除以溶剂的质量,符号的物质的量除以溶剂的质量,符号为为bB。4.质量浓度质量浓度(常用常用 gL-1)溶质溶质B的质量除以溶液的体
12、积。的质量除以溶液的体积。B=mB/v溶剂溶剂6.6.比例浓度比例浓度比例浓度比例浓度:将固体溶质将固体溶质将固体溶质将固体溶质1g1g或液体或液体或液体或液体1cm1cm3 3配制成配制成配制成配制成x x cmcm3 3溶液,符号为溶液,符号为溶液,符号为溶液,符号为1:1:x x。例如:例如:1:1000的高锰酸钾溶液是指将的高锰酸钾溶液是指将1g高锰高锰 酸钾加水溶解成酸钾加水溶解成1000 cm3的溶液。的溶液。5.物质的量浓度物质的量浓度(常用常用molL-3,moldm-3)溶质溶质B的物质的量除以混合物的体积。的物质的量除以混合物的体积。溶液溶液溶液浓度溶液浓度符号符号定定 义
13、义量量 纲纲 摩尔分数摩尔分数XBXB=nB/n总总质量分数质量分数WBWB=mB/m总总物质的量浓度物质的量浓度CBCB=nB/Vmolm-3;mol L-1;CB物质物质B的浓度,的浓度,B物质物质B的平衡浓度的平衡浓度质量浓度质量浓度B B=mB/VgL-1;mgL-1(用于未知相对分子质量的物质用于未知相对分子质量的物质)质量摩尔浓度质量摩尔浓度bBbB=nB/mAmolKg-1;表表1-1 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法第二节第二节 溶解溶解-沉淀平衡沉淀平衡 物物质质的的溶溶解解度度只只有有大大小小之之分分,没没有有在在水水中中绝绝对对不不溶溶的的物物质质,如如AgCl,Ca
14、CO3,PbS和和CaC2O4(肾肾结结石石的的主主要要成成分分)等等都都为为难难溶溶强强电电解解质质(溶溶解解度度小小于于0.01g/100g水)。水)。根根据据物物质质在在20时时的的溶溶解解度度的的大大小小,把把它它们们在在水水中的溶解性分为以下等级:中的溶解性分为以下等级:溶解度溶解度(g/kg水水):-10g-1g-0.1g-溶解性溶解性 易溶易溶 可溶可溶 微溶微溶 难溶难溶 其中难溶物质习惯上叫做其中难溶物质习惯上叫做不溶不溶物质。物质。结石发病率情况(每结石发病率情况(每10万人中)万人中)地区地区80年代年代90年代年代上升率上升率美国佛罗里达美国佛罗里达15.720.8+3
15、2.5%东莞(门诊统计)东莞(门诊统计)101140+38.6%深圳(普查统计)深圳(普查统计)1997年年:4870男男6120,女,女4070舍舍 利利主要内容主要内容-溶度积常数溶度积常数(一一)溶度积溶度积(二二)溶度积与溶解度溶度积与溶解度 (三三)溶度积规则溶度积规则难溶物:溶解度难溶物:溶解度 0.1g/1000g H2O研究对象研究对象:难溶难溶强强电解质电解质溶解:水合离子进入溶液。溶解:水合离子进入溶液。沉淀:水合离子在固体表面析出。沉淀:水合离子在固体表面析出。饱和溶液:饱和溶液:沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡时的溶液。时的溶液。固体难溶电解质与水合离子间的固体难溶电解质与水合
16、离子间的动态平衡动态平衡(一一)溶度积溶度积 基本概念基本概念(1)溶度积)溶度积 solubility product一、一、溶度积常数溶度积常数BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解溶解沉淀沉淀Ksp=Ba2+SO42-Ksp溶度积常数,简称溶度积常数,简称溶度积溶度积,只与温度有只与温度有关。它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。关。它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。(一一)溶度积溶度积 通式通式对任一难溶电解质对任一难溶电解质AaBb,在一定温度下达到平衡时在一定温度下达到平衡时 上式表明,在一定温度下,难溶电解质的饱上式表明,在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中离子
17、浓度幂之乘积为和溶液中离子浓度幂之乘积为常数常数。溶度积的大小只取决于难溶电解质的溶度积的大小只取决于难溶电解质的本性本性和和温度温度,与浓度无关;,与浓度无关;不同难溶电解质有不同的溶度积;不同难溶电解质有不同的溶度积;温度变化不大时,溶度积值变化也不大。温度变化不大时,溶度积值变化也不大。溶度积和其它平衡常数一样,也可以根据溶度积和其它平衡常数一样,也可以根据热力学数据来计算。热力学数据来计算。(一一)溶度积溶度积 特点特点溶解度溶解度(S):一定温度下,难溶电解质在一定温度下,难溶电解质在100 g溶剂中形成饱和溶液时所溶解的克数。溶剂中形成饱和溶液时所溶解的克数。本章中,本章中,S的单
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