平衡常数与溶度积Word版
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求反应的平衡常数及微溶盐的活度积由热力学可知,反应的标准吉布斯自由能变化和平衡常数有如下关系Δr G mØ = -RTlnKØ而Δr G mØ = -zFEØ所以(7-15a)或(7-15b)这是电化学方法计算化学反应标准平衡常数的基本公式。
微溶盐的活度积有时也称为溶度积,用K sp表示,它实质上是微溶盐溶解过程的平衡常数。
如将微溶盐溶解形成离子的变化设计成电池,则可利用两电极的 Ø值求得值,从而计算K sp值。
例11.7 计算298.15K时HgO(s)的分解压解:HgO(s)的分解反应为HgO(s) = Hg(l) + 1/2 O2设计成对应电池为(Pt)O2 | OH -(aq) | HgO(s),Hg(l)负极反应正极反应HgO + H2O + 2e-→ Hg + 2OH -电池反应EØ由标准电极电势表查得298.15K时,EØ = ϕ+Ø- ϕ-Ø = 0.0984V - 0.401V = -0.302V上述反应的平衡常数与HgO的方解压PO2间有如下关系:= ( 5.883 × 10-11)2× 101325Pa = 3.507 × 10-16Pa 例11.8 用电动势法求298.15K时AgBr的活度积。
解: AgBr的活度积是如下溶解反应的平衡常数:AgBr(s) = Ag+ + Br-将上述反应设计成如下电池:Ag(s) | Ag+ || Br- | AgBr(s),Ag(s)查表7-1可得298.15K时因此EØ = ϕ+Ø-ϕ-Ø = (0.0711 - 0.799)V = -0.7279V求电解质溶液平均活度系数电动势法是实验测定电解质溶液中离子的平均活度系数的常用方法。
要测定溶液中离子平均活度系数γ±,需利用该溶液设计出一个电池,使其电动势的表达式中除基本常数及已知量外只含γ±,例如要测定不同浓度时HCl溶液的??而设计如下电池:(Pt)H2(PØ) | HCl(m) | AgCl(s),Ag(s)电池反应为1/2H2(PØ) + AgCl(s) → Ag(s) + Cl-(m) + H+(m)电池的电动势对于1-1价型电解质m+ = m- = m,故由此可得(7-16)测得不同浓度HCl溶液的电动势E和查得就可求出不同浓度时的γ±值。
1关于Ksp 的计算溶度积(平衡常数)——Ksp 1、定义:对于沉淀溶解平衡:(平衡时) M m A n (s) m M n +(aq)+ n A m —(aq) 固体物质不列入平衡常数,上述反应的平衡常数为: K sp =[c (M n +)]m ·[c (A m —)]n 在一定温度下,K sp 是一个常数,称为溶度积常数, 简称溶度积。
练习:写出下列物质达溶解平衡时的溶度积常数表达式 AgCl(s) ⇌ Ag+ (aq) + Cl- (aq) Ag 2CrO 4 (s) ⇌ 2Ag + (aq) + CrO 4 2-(aq) 2、溶度积规则:离子积Qc=[c (M n +)]m · [c (A m -)]n Qc > Ksp , ; Qc = Ksp , ; Qc < Ksp , 。
沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小,控制离子浓度的大小,可以使反应向所需要的方向转化。
一般来说,同种类型物质,K sp 越小其溶解度越 ,越 转化为沉淀。
3.溶度积K SP 反映了难溶电解质在水中的__ ______ ___,K SP 的大小和溶质的溶解度不同,它只与__ ______ 有关,与__ ______ 无关。
利用溶度积K SP 可以判断__ ______ __、__ ______ __以及__ _____ _ __。
4.沉淀的转化是__ _____ _ __的过程,其实质是__ _____ _ __。
5.计算 (一)判断沉淀情况 例1.在100 mL 0.1 mol/L KCl 溶液中,加入 100 mL 0.01 mol/L AgNO 3 溶液,有沉淀析出吗(已知 K SP (AgCl )=1.8×10-10) ? ∙ 解析: 本题主要利用浓度商与溶度积的大小比较,判断是否有沉淀生成。
通过计算可以看出加入溶液后Qc>Ksp(AgCl),因此应当有AgCl 沉淀析出。
离子和化合物之间的溶解度和平衡常数溶解度是指在一定温度下,某固体物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。
溶解度可以用质量(克)表示,也可以用体积(升)表示。
溶解度分为易溶、可溶、微溶和难溶四种。
平衡常数是指在一定温度下,化学反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值。
平衡常数的大小反映了反应进行的程度。
离子和化合物之间的溶解度和平衡常数有以下关系:1.溶解度与平衡常数的关系:对于一个离子化合物A,其在水中的溶解度可以用平衡常数Ksp表示,Ksp=[A^2+][B^2-]/[AB],其中[A^2+]和[B^2-]分别表示溶液中A离子和B离子的浓度,[AB]表示A和B离子结合形成的化合物的浓度。
溶解度越大,Ksp值越大。
2.离子化合物的溶解度与离子电荷的关系:离子化合物的溶解度与其离子的电荷数有关。
一般来说,离子电荷数越多,溶解度越小。
3.离子化合物的溶解度与离子大小的关系:离子化合物中,离子的大小也会影响其溶解度。
离子越大,溶解度越大。
4.同类型的离子化合物,其溶解度随着温度的升高而增加。
因为温度升高,离子运动速度加快,有利于离子从固体中脱离进入溶液。
5.平衡常数与温度的关系:对于一个放热反应,平衡常数随温度的升高而减小;对于一个吸热反应,平衡常数随温度的升高而增大。
6.离子化合物的溶解度与溶剂的关系:不同的溶剂对离子化合物的溶解度有不同的影响。
一般来说,极性溶剂对离子化合物的溶解度较大,非极性溶剂对离子化合物的溶解度较小。
7.离子化合物的溶解度与共存离子的关系:在溶液中,一些离子之间会相互影响溶解度。
例如,当溶液中存在Ag+离子时,会降低Cl-、Br-、I-等离子的溶解度。
8.平衡常数与反应物、生成物浓度的关系:在一定温度下,平衡常数是一个定值,不随反应物和生成物浓度的变化而变化。
但当反应物或生成物的浓度发生变化时,平衡会向浓度变化的方向移动,以维持平衡常数的值。
标准溶度积常数标准溶度积常数是描述溶解度的一个重要物理化学常数,它是指在特定温度下,溶液中某种物质的溶解度所对应的离子浓度乘积的常数。
在化学反应和溶解过程中,标准溶度积常数的大小直接影响着溶解度和溶液中离子浓度的变化,因此对于理解溶解平衡和溶解度规律具有重要意义。
标准溶度积常数通常用Ksp表示,它是溶解度积的平衡常数。
对于一般的离子化合物,比如AB,其溶解度平衡反应可以表示为:AB(s) ⇌ A+(aq) + B-(aq)。
在溶解度平衡达到动态平衡时,AB(s)溶解成A+和B-离子,而A+和B-离子又会重新结晶成AB(s),这时溶解度积Ksp定义为:Ksp = [A+][B-]其中[A+]和[B-]分别代表A+和B-离子在溶液中的浓度。
Ksp是一个与温度有关的常数,它描述了在特定温度下,溶质在溶剂中达到饱和溶解时的平衡状态。
对于一般的离子化合物,Ksp的大小与其溶解度直接相关。
当Ksp值较大时,溶质在溶剂中的溶解度较高,溶液中的离子浓度较大;反之,Ksp值较小时,溶质的溶解度较低,溶液中的离子浓度也较小。
因此,Ksp常数的大小可以直接反映出溶质在溶剂中的溶解度大小。
在实际应用中,Ksp常数对于溶解度的预测和控制具有重要意义。
通过测定不同条件下的Ksp值,可以预测溶质在溶剂中的溶解度,从而指导实际生产和实验操作。
此外,Ksp常数还可以用于溶解度限度的控制,对于一些需要控制溶解度的工业生产过程,Ksp常数的准确测定和控制具有重要意义。
需要注意的是,Ksp常数只描述了溶质在溶剂中的溶解度大小,并不能直接反映出溶质在溶液中的活性系数。
在实际应用中,为了更准确地描述溶质在溶液中的行为,还需要结合活度系数等因素进行综合考虑。
综上所述,标准溶度积常数是描述溶解度的重要物理化学常数,它直接反映了溶质在溶剂中的溶解度大小。
通过对Ksp常数的测定和控制,可以预测和调控溶质在溶剂中的溶解度,具有重要的理论和应用价值。
攻略04 沉淀溶解平衡1.溶度积的相关计算(1)溶度积和离子积以A m B n (s)m A n+(aq)+n B m-(aq)为例:溶度积离子积概念沉淀溶解的平衡常数溶液中有关离子浓度幂的乘积符号K sp Q c表达式K sp(A m B n)=c m(A n+)·c n(B m-),式中的浓度都是平衡浓度Q c(A m B n)=c m(A n+)·c n(B m-),式中的浓度是任意浓度应用判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解:①Q c>K sp:溶液过饱和,有沉淀析出;②Q c=K sp:溶液饱和,处于平衡状态;③Q c<K sp:溶液未饱和,无沉淀析出。
(2)已知溶度积求溶解度以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl−(aq)为例,已知K sp,则饱和溶液中c(Ag+)=c(Cl−)=,结合溶液体积即可求出溶解的AgCl的质量,利用公式=即可求出溶解度。
(3)已知溶解度求溶度积已知溶解度S(因为溶液中溶解的电解质很少,所以溶液的密度可视为1 g·cm−3),则100 g水即0.1 L溶液中溶解的电解质的质量m为已知,则1 L溶液中所含离子的物质的量(离子的物质的量浓度)便可求出,利用公式即可求出K sp。
(4)两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能产生多种沉淀时判断产生沉淀先后顺序的问题,均可利用溶度积的计算公式或离子积与浓度积的关系加以判断。
2.溶度积的应用(1)沉淀的生成原理:当Q c>K sp时,难溶电解质的溶解平衡向左移动,就会生成沉淀。
方法:①调节pH法。
如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水中,再加入氨水调节pH至7~8,可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。
反应的离子方程式为Fe3++3NH3·H2O Fe(OH)3↓+3。
②加沉淀剂法。
如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS 等,也是分离、除杂常用的方法。
考纲要求1.了解化学平衡常数(K)的含义。
2.能利用化学平衡常数进行相关计算。
考点一化学平衡常数1.概念在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K 表示。
2.表达式对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ,K=(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。
3.意义及影响因素(1) K 值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
(2) K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3) 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
4.应用(1) 判断可逆反应进行的程度。
(2) 利用化学平衡常数,判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 的任意状态,浓度商:Q c=。
Q<K,反应向正反应方向进行;Q=K,反应处于平衡状态;Q>K,反应向逆反应方向进行。
(3) 利用K 可判断反应的热效应:若升高温度,K 值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K 值减小,则正反应为放热反应。
深度思考1.正误判断,正确的打“√” ,错误的打“×”(1) 平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度( )(2) 催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数( )(3) 平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动( )(4) 化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生变化( )(2)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)(5) 平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度( )(6) 化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热( )2.书写下列化学平衡的平衡常数表达式。
(1) Cl2+H2O HCl +HClO(3) CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O(4) CO+H2O HCO+OH-(5) CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)3.一定温度下,分析下列三个反应的平衡常数的关系①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K1②N2(g)+H2(g) NH3(g) K2③2NH3(g) N2(g)+3H2(g) K3(1) K1和K2,K1=K。
溶度积常数表达式溶度积常数表达式是mA+nB<==>pC+qD。
在一定温度下达到化学平衡时,其平衡常数表达式为:K={[C]^p+[D]^q}/{[A]^m+[B]^n}溶度积常数,沉淀在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时,各离子浓度保持不变(或一定),其离子浓度幂的乘积为一个常数,这个常数称之为溶度积常数。
溶度积定义对于物质AnBm(s)= n A(aq)+ mB(aq), 溶度积(Ksp)=C(A) C(B)溶度积的应用很广泛。
在定性分析中,利用金属硫化物、氢氧化物、碳酸盐等溶度积的差异分离金属离子。
若往氯化铅饱和溶液中加入氯化钾时,溶液中Cl浓度增大,C(Pb )C(Cl大于氯化铅的溶度积大,这时将有部分离子发生Pb+2Cl =PbCl2 ↓的反应,将过剩的PbCl2沉淀出来,直至两种离子的浓度幂之积等于氯化铅的溶度积为止。
因此,为使溶解度小的物质完全沉淀,需要加入含有共同离子的电解质。
人教版化学选修4化学反应原理第三章沉淀的溶解平衡涉及溶度积的计算溶解度与溶度积的关系溶解度和溶度积的互相换算:换算说明:根据溶度积常数关系式,难溶电解质的溶度积和溶解度之间可以互相换算。
但在换算时,应注意浓度单位必须采用mol·L;另外,由于难溶电解质的溶解度很小,溶液浓度很小,难溶电解质饱和溶液的密度可近似认为等于水的密度。
1、已知溶度积 , 计算溶解度( →)例、已知BaSO4在298.15K时的溶度积为1.08×10,求BaSO4在298.15K时的溶解度。
解:设BaSO4的溶解度()为mol·L因BaSO4为难溶强电解质,且Ba、SO4基本上不水解,所以在BaSO4饱和溶液中: BaSO4(s) Ba + SO4离子浓度/(mol·L)(Ba)(SO4)= (BaSO4)()·= 1.08×10== 1.04×10则(BaSO4) = 1.04×10 mol·L(1)AB型难溶强电解质计算结果表明:对于基本上不水解的AB 型难溶强电解质,其溶解度()在数值上等于其溶度积的平方根。