Ksp与S均可判断溶解度大小,二者有无关系?
根据溶度积常数关系式,可以进行溶度积和溶解度之间的计算。但在换算时必须注意采用物质的量浓度(单位用mol/L)作单位。另外,由于难溶电解质的溶解度很小,溶液很稀,难溶电解质饱和溶液的密度可认为近似等于水的密度,即1 kg/L。 例1 已知AgCl在298 K时的溶度积为1.8×10^-10 ,求AgCl的溶解度。
解:设AgCl的溶解度为x mol/L
∵ AgCl(s)=(可逆)= Ag+ + Cl-
Ksp(AgCl) = c(Ag+)×c(Cl-) = x^2
∴ x = 1.34×10^-5 mol/L
∴AgCl饱和溶液浓度为1.34×10^-5 mol/L
S=m(AgCl)=nM(AgCl)=c(AgCl)VM=1.9229×10^-3 g
例2: 298K时,Ag2CrO4 饱和溶液浓度为1.34×10^-4 mol/L,计算Ag2CrO4的溶度积。
S=4.316×10^-2 g
c(Ag)=2×1.34×10^-4 mol ·L=2.68×10^-4 mol ·L,
c(CrO4-)=1.34×10^-4 mol ·L;
Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag)^2·c(CrO4-)=(2.68×10^-4)^2×1.34×10^-4=9.62×10^-12。
从上述两例的计算可以看出,AgCl的溶度积(1.8×10^-10 )比Ag2CrO4的溶度积(9.62×10^-12)大,AgCl的溶解度却比Ag2CrO4 的溶解度(4.316×10^-2)小,这是由于AgCl的溶度积表达式与Ag2CrO4的溶度积表达式不同所致。因此,只有对同一类型的难溶电解质,才能应用溶度积来直接比较其溶解度的相对大小。而对于不同类型的难溶电解质,则不能简单地进行比较,要通过计算才能比较。
溶度积和溶解度的联系与差别
①与溶解度概念应用范围不同,Kspθ只用来表示难溶电解质的溶解度;
②Kspθ不受离子浓度的影响,而溶解度则不同。
③用Kspθ比较难溶电解质的溶解性能只能在相同类型化合物之间进行,溶解度则比较直观。
溶度积和Gibbs函数
溶度积和Gibbs函数可用实验测得,可用热力学方法计算
在化学热力学基础一章,曾学过平衡常数和Gibbs函数的关系式 Δ
因为溶度积也是一种平衡常数,所以上式可用来计算溶度积。
例 已知AgCl(s),Ag+和Cl-的标准Gibbs函数Δ 分别是-109.72,77.11和-131.17 kJ/mol,求298 K时AgCl的溶度积。
解: ∵ AgCl(s) === Ag+ + Cl
Δ /(kJ/mol) -109.72 77.11 -131.17
Δ = 77.11 +(-131.17)- (-109.72) = 55.66 kJ/mol
= = -9.7484 ∴ = 1.8×10-10
与其它平衡常数如电离平衡常数一样,也是温度T的函数。对大多数难溶盐来说,温度升高,溶解度增加,但温度对某些盐的影响不是很大,如NaCl。因此,在实际工作中,常用室温时的数据。 [引出] 往NaCl溶液中滴AgNO3,是否一定生成沉淀?如何判断能否生成沉淀? 溶度积规则---用于判断沉淀平衡移动的方向,即van’t Hoff等温式在沉淀溶解平衡中的应用。
根据溶度积常数,可以判断某一难溶电解质的多相系统中沉淀、溶解过程进行的方向。例如,在一定温度下,将过量的BaSO4固体放入水中,溶液达到饱和后,如果设法增大c(Ba2+)或c(SO42-),如加入BaCl2或Na2SO4,则平衡会发生移动,生成BaSO4沉淀 BaSO4(s) === Ba2+ + SO42- 平衡向左移动
由于沉淀的生成,系统中的c(Ba2+)或c(SO42-)会逐渐减小,当它们的乘积c(Ba2+)c(SO42-) = 时,系统达到了一个新的平衡状态。
如果设法降低上述平衡系统中的c(Ba2+)或c(SO42-),则平衡也会发生移动,使BaSO4溶解
BaSO4(s) === Ba2+ + SO42- 平衡向右移动
当c(Ba2+)c(SO42-)= 时,BaSO4沉淀溶解又达到了平衡。
难溶物饱和溶液的判断:
一定温度下,某物质在水中的溶解度为Qc;
当Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直到溶液到达新的平衡;
当Qc = Ksp,溶液恰好饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
当Qc
上述三条也称为 溶度积规则。它是难溶电解质关于沉淀生成和溶解平衡移动规律的总结。控制离子浓度,就可以使系统生成沉淀或使沉淀溶解。
溶度积规则的应用:
(1)判断沉淀的生成和溶解
(2)控制离子浓度使反应向需要的方向移动。
在某难溶电解质的溶液中,要使该物质的沉淀生成,根据溶度积规则,则必须达到沉淀生成的必要条件,即 Qc>Ksp
例:(1)将等体积的4 ×10-5 mol.L-1 AgNO3 和4 ×10-5 mol.L-1 K2CrO4 混合时,有无砖红色Ag2CrO4 沉淀析出?
Q = [Ag+] [CrO42-] = 8×10^-15 < Ksp= 9 ×10^-12。因此无Ag2CrO4 沉淀生成。
(2)改变AgNO3和K2CrO4的浓度为4.0´ 10-3mol dm-3 ,则 Q = [Ag+] [CrO42-] = 8×10^-9 > Ksp 因此有沉淀生成。