平衡理论综合应用

25℃时， Ksp = C(Pb2+)C(I-)2 = 7.1×10-9 mol3•L-3 ℃ ×
溶度积(K 的性质 溶度积 sp )的性质 溶度积(Ksp )的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的 溶度积 的大小与难溶电解质性质和温度有关， 的大小与难溶电解质性质和温度有关 量无关. 不同的难溶电解质在相同温度下K 不同。 量无关 不同的难溶电解质在相同温度下 sp不同。 几种难熔电解质在25℃时的溶解平衡和溶度积： 几种难熔电解质在 ℃时的溶解平衡和溶度积： AgCl(s) AgBr(s) AgI(s) Ag+ + ClAg+ + BrAg+ + IKsp= C(Ag+)（Cl-） = 1.8×10-10mol2•L-2 （ × Ksp= C(Ag+)(Br-) = 5.0×10-13mol2•L-2 × Ksp= C(Ag+)(Br-) = 8.3×10-17mol2•L-2 ×
× 的饱 练1: 25℃时， Ksp (AgBr)= 5.0×10-10 mol2•L-2求AgBr的饱 ℃ 和溶液中的C(Ag+)和C(Br-) 和溶液中的 和
练2: 25℃时， Ksp (Mg(OH)2)= 5.6×10-12mol3•L-3求Mg(OH)2 ℃ × 的饱和溶液中的C(Mg2+)和C(OH-) 的饱和溶液中的 和
2.沉淀的转化 2.沉淀的转化
ZnS沉淀转化为 沉淀转化为CuS沉淀 沉淀转化为 沉淀
(1).在1试管中加入 在 试管中加入 试管中加入ZnSO4溶液，再滴入 2S溶液，观察现象。 溶液，再滴入Na 溶液 观察现象。 溶液， (2).静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。 静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀 次 静置后倾去上层清液 (3).向沉淀中滴加适量的 向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。 溶液，观察现象。 向沉淀中滴加适量的 现象：先有白色沉淀出现，后白色沉淀转化成为黑色沉淀。 现象：先有白色沉淀出现，后白色沉淀转化成为黑色沉淀。 为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的 沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？ 沉淀？ 为什么白色的 沉淀会转化成为黑色的 沉淀
时间(s)
0
1 0.01
2 0.008
3 0.007
4 0.007
n(NO)(mol) 0.020
• 08上海：在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表： • ⑴写出该反应的平衡常数表达式： K= 。 热反应。 • 已知：K300℃＞K350℃，则该反应是 • ⑵右图中表示NO2的变化的曲线是 。 • 用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v= 。 • ⑶能说明该反应已达到平衡状态的是 。 • a．v(NO2)=2v(O2) b．容器内压强保持不变 • c．v逆 (NO)=2v正 (O2) d．容器内密度保持不变
2 2
升温，K值增大； 降温K值减小。
例：乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可利用下列反应制取乙醇： 乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可利用下列反应制取乙醇：
①
2CO2(g)＋6H2(g) ＋ 2CO(g)＋4H2(g) ＋
催化剂
CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) ＋ CH3CH2OH(g)＋H2O(g) ＋
ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS) >Ksp(CuS),CuS的溶解 与 是同类难溶物， 是同类难溶物 的溶解 度远小于ZnS的溶解度。 的溶解度。 度远小于 的溶解度
ZnS(s)
Zn2+(aq)
+
S2-(aq) + Cu2+(aq)
平衡向右移动
ZnS沉淀转化为 沉淀转化为CuS沉淀的总反应： 沉淀的总反应 沉淀转化为 沉淀的总反应： ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+
化学平衡理论的综合应用
2008.11.16
一、平衡常数
• 1、化学反应的平衡常数：可逆反应达化学平衡时，生 成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。K值越 大，反应进行的越完全，反应物转化率越大。 • mA(g) + n B(g) pC(g) + qD(g) • 平衡状态时： • • 非平衡状态时：
1.在1L溶液中，其中含有 在 溶液中 其中含有0.0001mol的NaCl和0.01mol的K2CrO4,逐滴 溶液中， 的 和 的 逐滴 加入AgNO3溶液时，设溶液的体积不变，谁先沉淀？ 溶液时，设溶液的体积不变，谁先沉淀？ 加入 Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2•L-2 Ksp (Ag2CrO4)= 1.1×10-12 mol3•L-3 × × 解：其中含有0.0001mol的NaCl和0.01mol的K2CrO4,逐滴加入 其中含有 的 和 的 逐滴加入 AgNO3溶液时，设溶液的体积不变，谁先沉淀？ 溶液时，设溶液的体积不变，谁先沉淀？
600
700
800
n(H2)/n(CO2) 1.5 2 3
45 60 83
33 43 62
20 28 37
12 15 22
比值增大， 值 增大、减小或不变） ①仅 n(H2)/n(CO2) 比值增大，K值 （增大、减小或不变） 在右图的坐标中作图，说明压强变化对反应①的化学平衡的影响。 ②在右图的坐标中作图，说明压强变化对反应①的化学平衡的影响。 ，纵坐标的含义是 。 图中横坐标的含义是
cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B)
=K
= Q (反应商 反应商) 反应商
• A、B、C、D不能是固体或纯液体；K的表达式与方程 式的写法也有关系，但只要温度恒定，K就是定值。
• 【思考】对于可逆反应来说，温度升高， K值 （增大或减小）;温度降低， K值 （增大或减小）。
难溶电解质的K 越小，溶解度越小，越难溶。 难溶电解质的 sp越小，溶解度越小，越难溶。 如: Ksp (AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI) 溶解度:AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI) 溶解度
有关计算 (1).利用溶度积计算某种离子的浓度 利用溶度积计算某种离子的浓度
CuS(s)
沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。 沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转 化为更难溶的沉淀，难溶物的溶解度相差越大， 化为更难溶的沉淀，难溶物的溶解度相差越大，这种转化的 趋势越大。 趋势越大。 如： 加入Na 溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。 沉淀。 在CaSO4(s)加入 2CO3溶液可转化为 加入 沉淀
沉淀溶解平衡的应用 （1）、沉淀的溶ห้องสมุดไป่ตู้与生成 ）、沉淀的溶解与生成 离子的Q 和离子积K 的关系： 离子的 c和离子积 sp的关系：
时是过饱和溶液，离子生成沉淀即反应向生成 (1).当 Qc > Ksp时是过饱和溶液，离子生成沉淀即反应向生成 当 沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。 沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。 (2).当 Qc = Ksp时是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。 当 时是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态 沉淀溶解平衡状态。 (3).当 Qc < Ksp时是不饱和溶液，沉淀溶解即反应向沉淀溶解 当 时是不饱和溶液，沉淀溶解即反应向沉淀溶解 的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。 的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。
25℃时，K = 2.95×1011
②
催化剂
25℃时，K = 1.71×1022
（1）写出反应①的平衡常数表达式 ）
相比， （2）条件相同时，反应①与反应②相比，转化程度更大的是 ）条件相同时， 的实验数据如下： （3）在一定的压强下，测得反应①的实验数据如下： ）在一定的压强下，
温度 500 CO2转化 （K） 率
• 平衡常数的应用： 判断可逆反应进行的 方向 Q < K 反应朝正方向进行 Q = K 反应达平衡 Q > K 反应朝逆方向进行
例：
N2 + 3H2
2NH3
△H=－92.22KJ·mol－1
c(NH )2 c (N )·c(H )3
3 2 2
<K
• 例:在密闭针筒中进行下列反应： N2O4(g) 2NO2(g)，反应达平衡 后，保持温度不变，移动活塞压缩混合 气体，再次到达平衡时，NO2的浓度会 如何变化？ 【分析】①可用勒夏特列原理解释 ②可用平衡常数
溶液能否有效除去误食的Ba 已 例. 用0.1 mol/L的Na2SO4溶液能否有效除去误食的 2+?已 的 －5 -10mol2•L-2 （Ba2+的浓度低于 的浓度低于10 mol/L 知:Ksp(BaSO4)=1.1×10 × 的浓度低于 解： C (Ba2+)=Ksp/C(SO4）
2－
=(1.1×10-10mol2•L-2)/ (0.1mol/L) × =1.1×10-9mol•L-1 × • 因为剩余的C(Ba2+)< 10-5mol/L 因为剩余的 所以有效除去了误食的 所以有效除去了误食的Ba2+。 有效除去了误食的
• 【答案】温度升高，K值可能增大也可能减小; 温度降低，K值可能增大也可能减小。 N2 + 3H2 2NH3 △H=－92.22KJ·mol
K=
－1
c(NH )2 c (N )·c(H )3
3 2 2
升温，K值减小； 降温K值增大。
N2 + O2
2NO
△H=
180.0KJ·mol －1
K=
c(NO)2 c (N )·c(O )
K=
c(NO )2 c (N O )
2 2 4
2、溶解平衡： 、溶解平衡： 尽管PbI2固体难溶于水，但仍有部分 2+和I-离开固体表面 固体难溶于水，但仍有部分Pb 尽管 进入溶液，同时进入溶液的Pb 又会在固体表面沉淀下来， 进入溶液，同时进入溶液的 2+和I-又会在固体表面沉淀下来， 当这两个过程速率相等时， 的沉淀与PbI2固体的溶 当这两个过程速率相等时， Pb2+和I-的沉淀与 沉淀溶解平衡状态.PbI2固体在水中的 解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态 解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态 Pb2+ + 2I沉淀溶解平衡可表示为： 沉淀溶解平衡可表示为：PbI2 (s) 溶度积常数或溶度积(Ksp )： 溶度积常数或溶度积 ： 难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时， 难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，离子浓度保 持不变（或一定）。 ）。其离子浓度的方次的乘积为一个常数 持不变（或一定）。其离子浓度的方次的乘积为一个常数 这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积 溶度积常数简称为溶度积， 表示。 这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积，用Ksp表示。 PbI2(s) Pb2+ + 2I-
ZnS在水中存在沉淀溶解平衡： 在水中存在沉淀溶解平衡： 在水中存在沉淀溶解平衡 ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.6×10-24mol2•L-2 ×
CuS在水中存在沉淀溶解平衡： 在水中存在沉淀溶解平衡： 在水中存在沉淀溶解平衡 CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.3×10-36mol2•L-2 ×
【思考】向硝酸银溶液中滴加极稀的氯化钠溶液，是否 一定有沉淀生成？ 溶液与4× 例1：将4×10-3mol•L-1的AgNO3溶液与 ×10-13mol•L-1的NaCl ： × • • 溶液等体积混合能否有沉淀析出 等体积混合能否有沉淀析出？ 溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)= 1.8×10-10mol2•L-2 × 离子才能生成沉淀。 解：只有当 Qc > Ksp时，离子才能生成沉淀。 混合后： 混合后：C(Ag+)=2 ×10-3mol•L-1,C(Cl-)= 2 ×10-13mol•L-1 • • • • Qc=C(Ag+)C(Cl-)=2 ×10-3mol•L-1 × 2 ×10-13mol•L-1 =4.0 ×10-16mol2•L-2 <1.8×10-10mol2•L-2 × Qc<Ksp,所以有没 所以有没AgCl沉淀析出。 沉淀析出。 所以有没 沉淀析出 练习： 溶液与4× 练习：将4×10-3mol•L-1的Pb(NO3)2溶液与 ×10-3mol•L-1的KI × • • 溶液等体积混合能否有沉淀析出 等体积混合能否有沉淀析出？ 溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(PbI2)= 7.1×10-9mol3•L-3 × 解：Qc=C(pb2+)C(I-)2 =2 ×10-3mol•L-1 ×( 2 ×10-3mol•L-1)2 • • =8×10-9 > Ksp(PbI2) × 所以有PbI2沉淀析出。 沉淀析出。 所以有