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溶度积原理

溶度积原理
[教学目标]
1、熟悉难溶电解质溶液的沉淀溶解平衡。
2、掌握溶度积规则，能用溶度积规则判断沉淀的生成和沉淀的溶解。
[教学重点]
掌握溶度积规则。
[教学难点]
掌握溶度积规则。
[教学方法]
多媒体辅助讲授法，启发法
[教学时数]
30min学时
[教学过程]
一、溶度积常数
溶解
沉淀
在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态平衡。可表示如下：
AgCl(s) Ag+(aq)＋ Cl－ (aq)
K = [Ag+][Cl-]
溶解
沉淀
该常数称为溶度积常数，简称溶度积，用Ksp表示。
一般沉淀反应：AnBm(s) nAm+(aq)+mBn-(aq)
Ksp= [Am+]n[Bn-]m
溶度积常数的意义：一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子浓度的系数次方之积为一常数。 Ksp越大则难溶电解质在溶液中溶解趋势越大，反之越小。
Ksp只与温度有关。温度一定，值一定，不论含不含其它离子。溶度积为一常数，在数据表中可查得。
例：
Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Ksp = [Fe3+][OH-]3

二、溶度积规则
沉淀溶解平衡时: Ksp= [Am+]n[Bn-]m
非平衡态时：离子积J= {c(Am+)}n{c(Bn-)}m
任意时刻离子浓度的系数次方的乘积
沉淀—溶解平衡的反应商判据，即溶度积规则。
溶度积规则：
J < Ksp 不饱和溶液，无沉淀析出。
若原来有沉淀存在，则沉淀溶解，直至饱和为止。
J = Ksp 饱和溶液，处于平衡。
J > Ksp 过饱和溶液，沉淀析出，直至饱和为止。

例：0.100 mol·L-1 的MgCl2溶液和等体积同浓度的NH3水混合，会不会生成Mg(OH)2沉淀？已知 Ksp [Mg(OH)2] ＝5.61×10-12, Kb (NH3) ＝1.77×10-5。
解：MgCl2溶液与NH3水等体积混合，两者浓度均减半。
c(Mg2+)＝c (NH3)= 0.100/2=0.05 mol·L-1
c(NH3)/Kb>500
=9.41×10- 4 mol·L-1
J＝ c(Mg2+ ) c(OH- )2 =0.05× (9.41×10- 4)2 =4.4×10-8
J> Ksp 生成Mg(OH)2沉淀。
引深：
若在MgCl2溶液与NH3水等体积混合前，先加入一定量NH4Cl，使其在混合液中浓度为0.5 mol·L-1 ，是否还有沉淀？
解： c(OH-) = Kb c(NH3)/c( NH4Cl) =1.77×10-6 mol·L-1
J＝c(Mg2+ ) c(OH- )2=0.05× (1.77×10-6)2 = 1.56×10-13 < Ksp
不生成Mg(OH)2沉淀。
请思考： 若不生成Mg(OH)2沉淀，需加NH4Cl多少克？
三、溶度积与溶解度的关系
二者都表示物质的溶解能力。既有联系也有区别。
1. Ksp 与S可相互换算
溶解度S指在一定温度下饱和溶液的浓度。在有关溶度积的计算中，离子浓度必须是物质的量浓度，其单位为mol·L－1，而通常的溶解度的单位往往是g /100g水。因此，计算时有时要先将难溶电解质的溶解度 S 的单位换算为mol·L－1。
n :m型：AnBm(s) nAm+(aq)+mBn-(aq)
s ns ms
Ksp= [nS]n[mS]m = nnmmSn+m
1: 1型： Ksp＝S×S＝S2 如AgCl，CaCO3
1: 2或2: 1型：Ksp＝(2S)2×S＝4S3 如Mg(OH)2 , Ag2CrO4
1: 3或3: 1型： Ksp＝(3S)3×S＝27S4 如 Fe(OH)3 ，Ag3PO4
2: 3或3: 2型：Ksp＝(3S)3×(2S)2＝108S5 如Bi2S3， Ca3(PO4)2
例：已知BaSO4 在25 oC的水中溶解度为2.42×10-4 g ，求Ksp=?
解：∵ BaSO4 饱和溶液很稀
∴ 100 g水看作100 ml 溶液。
s=2.42 ×10-4 /233.4/0.1=1.04 ×10-5mol·L-1
Ksp= s 2 =1.08 ×10-10
2. 区别
①同种类型的难溶电解质：在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。
不同类型：则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。
②溶解度与溶液中存在的离子有关， Ksp却不变。
例：25 oC下，已知Ag2CrO4和AgCl的Ksp分别为1.12×10-12和1.77×10-10，则纯水中Ag2CrO4的溶解度小于AgCl，结论是否正确？
解：设Ag2CrO4的溶解度为x mol·L-1 ，AgCl的溶解度为y mol·L-1
Ag2CrO4 2Ag+(aq)+ CrO42- (aq)
2x x
Ksp(Ag2CrO4)= [Ag+]2[CrO42- ] = (2x)2(x)=4x3

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
Ksp(AgCl)= [Ag+][Cl-]
= (y)(y)=y2

x>y 所以结论不正确
[作业] p264 5、6、7