Ⅰ 根據AgCl和Ag2CrO4的溶度積計算這兩種物質:
()設AgCl在水中的溶解度為S1(mol/L), Ag2CrO4的溶解度為S2(mol/L)
則 AgCl ==== Ag+ + Cl-
S1 S1 S1
Ksp(AgCl)=c(Ag+)*c(Cl-)= S1^2 = 1.8 * 10^(-10)
解得S1=1.342 * 10^(-5) mol/L
Ag2CrO4 ==== 2Ag+ + CrO4-
S2 2 * S2 S2
Ksp(Ag2CrO4)= c(Ag+) ^2 * c(CrO4-) =( 2 * S2)^2 * S2
=2.0 *10^(-12)
解得 S2 = 7.937 * 10^(-5) mol/L
(2)設AgCl在0.10 mol/L AgNO3 溶液中的溶解度為S3(mol/L), Ag2CrO4的溶解度為S4(mol/L)
AgCl ==== Ag+ + Cl-
S3 S3 +0.1 S3
由於同離子效應,S3《0.1,故S3+0.1≈0.1
Ksp(AgCl)=c(Ag+)*c(Cl-)= 0.1 * S3 =1.8 *10^(-10)
解得 S3 = 1.8 * 10^(-9) mol/L
Ag2CrO4 ==== 2Ag+ + CrO4-
S4 2 * S4 + 0.1 S4
由於同離子效應 2*S4《 0.1 ,所以 2 * S4 + 0.1 ≈0.1
Ksp(Ag2CrO4)= c(Ag+) ^2 * c(CrO4-) = 0.1^2 * S4 =2.0*10^(-12)
解得 S4 = 2 * 10^(-10) mol/L
Ⅱ AgI的KSP=8.51×10-17,計算其在純水中的溶解度為多少mol•l-
agcl(s)==ag+(aq)
+
cl-(aq)
ksp=[ag+][cl-]=s^2=1.77x10^-10
溶解度s=1.33x10^-5mol/l
第二道題裡面k2cro4是用來指示cl-是否和ag+完全沉澱了的。根據反應agno3+nacl=agcl+nano3可得氯化鈉的物質的量與硝酸銀的物質的量相等,即0.1045mol/l
x
14.58ml=0.001524mol,氯化鈉的質量m=(22.99+35.45x2)x0.001524=0.1431g。
因此生理鹽水的氯化鈉的含量是0.1431g/10ml=1.431g/100ml
Ⅲ 計算agcl在純水中的溶解度是在0.10mol/lnacl溶液中解度的多少倍
^氯化銀的溶度積為氯化銀的溶度積是:298K時 1.56×10^-10,k=c(Ag+)*c(Cl-)/c(AgCl),c(AgCl)=1,所以純水中內c(Ag+)=c(Cl-)=1.25x10^-5mol/L,假設溶解了amol/L,k=c(Ag+)*c(Cl-)/c(AgCl)=ax(0.1+a)/1=1.56x10^-10,a=1.56x10^-9mol/L,所以純水中是氯容化鈉的1.25x10^-5/1.56x10^-9=8000倍
Ⅳ 溶解與沉澱
1.活度及活度系數
理論上講,溶液中離子之間或分子之間沒有相互作用,這種溶液稱為理想溶液。地下水是一種真實溶液,不是理想溶液。水中各種離子(或分子之間)相互作用,它包括相互碰撞及靜電引力作用,作用的結果是化學反應相對減緩,一部分離子在反應中不起作用了。因此,如果仍然用水中各組分的實測濃度進行化學計算,就會產生一定程度的偏差。
為了保證計算的精度,必須對水中組分的實測濃度加以校正,校正後的濃度稱為校正濃度,即活度。活度指實際參加化學反應的物質濃度,或指研究的溶液體系中,化學組分的有效濃度。
質量作用定律中,濃度以活度表示。活度是真實濃度(實測濃度)的函數,一般情況下,活度小於實測濃度。活度與實測濃度的函數表示式為:
a=γ×m (3—10)
式中:m為實測濃度,mol/L;γ為活度系數,量綱為一;a和m的單位相同,均為mol/L。
活度系數隨水中溶解固體(即礦化度)增加而減小,但一般都小於1。當水中總溶解固體(TDS)很低時,γ趨近於1,活度趨近於實測濃度。例如,TDS小於50mg/L時,大多數離子的γ值為0.95或更大些;TDS為500mg/L左右,二價離子的γ值可低至0.70;TDS濃度很高時,某些二價離子的γ值可能低於0.40。嚴格來說,水中單個離子的活度系數的測量不可能做到,但應用熱力學模型可算出單個離子的活度系數。按規定,不帶電的分子(包括水分子)和不帶電的離子對的活度系數為1。
(1)迪拜—休克爾(Debye—Hückel)方程
計算活度系數的公式較多,但在水文地球化學研究中,應用最普遍的是迪拜—休克爾方程。當離子強度I<0.1時,方程(3—11)具有很好的精確性。
水文地球化學基礎
式中:γ為活度系數;Z為離子的電荷數;I為離子強度,mol/L;A和B為取決於水的介電常數、密度和溫度的常數(表3—1);a是與離子水化半徑有關的常數(表3—2)。
離子強度I的計算公式:
水文地球化學基礎
式中:I為離子強度,mol/L;Zi為i離子的電荷數;mi為離子的濃度,mol/L。
表3—1 迪拜—休克爾方程中的A和B值
表3—2 迪拜—休克爾方程中各種離子的a值
(2)戴維斯(Davies)—TJ方程
對於地下水來說,其I值一般都小於0.1mo 1/L,所以廣泛應用迪拜—休克爾方程計算活度系數。但對於TDS高的地下水,迪拜—休克爾方程就不適用了。為此,戴維斯、Tresdell和Jones等人提出了擴展的迪拜—休克爾方程,也稱為戴維斯—TJ方程。該方程的應用范圍是I<2mol/L。
水文地球化學基礎
與式(3—11)相比,它增加了「bI」項,增加了校正參數b,且式(3—13)中的a值與式(3—11)中的a值不同,詳見表3—3和表3—4。
表3—3 戴維斯—TJ方程中的參數a和b(主要離子)
表3—4 戴維斯—TJ方程中的參數a(次要離子,b=0)
2.全等溶解和非全等溶解
全等溶解(dissolve congruently)礦物與水接觸產生溶解反應時,其反應產物都是溶解組分,這種溶解反應稱為全等溶解。例如:方解石(CaCO3)、硬石膏(CaSO4)等礦物的溶解,其溶解反應的產物為Ca2+、
非全等溶解(dissolve incongruently)礦物與水接觸產生溶解反應時,其反應產物除溶解組分外,還有新生成的一種或多種礦物或非晶質固體組分,這種反應稱為非全等溶解。
例如,鈉長石(NaAlSi3O8)和正長石(KAlSi3O8)的溶解。
水文地球化學基礎
上述溶解反應的產物除了溶解組分之外,還有固體組分高齡石[Al2Si2O5(OH)4],括弧中的「s」是指固體組分。包氣帶及含水層中大部分硅鋁酸鹽礦物的溶解反應,多屬非全等溶解。這種溶解反應在地下水化學成分的形成和演化中有重要作用。除了硅鋁酸鹽外,如含水系統中同時存在多種礦物,雖然單個礦物的溶解均屬全等溶解,但由於多種礦物的存在,且其溶解度不同,則可能產生一種礦物的溶解,另一種礦物的沉澱。
3.溶度積和溶解度
溶度積 當難溶電解質溶於水而成飽和溶液時,溶液中同時存在溶解離子和未溶解的固體。按質量作用定律,在給定的溫壓下,溶液中相應方次的離子活度的乘積是一個常數,稱為平衡常數K;對於難溶鹽來說,這個常數稱為「溶度積」或「溶度積常數」。溶度積常用符號Ksp表示。
溶解度 在給定的溫度和壓力下,溶解達平衡時,溶液中溶解物質的總量。在水文地球化學研究中,溶解度單位為mg/L。難溶鹽溶解度的大小,可根據溶度積進行粗略計算。
方解石(CaCO3)、螢石(CaF2)及石膏(CaSO4·2H2O)的溶度積已知(表3—5),其溶解度的估算如下。
【例題3—4】CaSO4·2H2O=Ca2++
水文地球化學基礎
設CaSO4·2H2O溶解度為x,則Ksp=x2,x2=10—4.85,x=10—2.425mol/L。
CaSO4·2H2O溶解度的摩爾質量為172g/mol,則其溶解度為647mg/L。
【例題3—5】
Ksp=[Ca2+][F—]2
設CaF2的溶解度為x,則Ksp=x(2x)2=4x3
4x3=10—10.58,
【例題3—6】
據反應式,1mol的CaCO3溶解後,產生1mol的Ca2+和1mol
水文地球化學基礎
x2=10—8.4,x=10—4.2(mol/L)
CaCO3的摩爾質量為100g/mol,則CaCO3的溶解度為6.3mg/L。
將上述計算結果與表3—5中的數據比較,按Ksp公式計算得到的溶解度比表3—5中所列的數據小得多。原因是例題3—4中的計算是在假定活度等於濃度的情況下,所以出現偏差。例3—5雖有F—的水解但因HF的水解常數Ka很小,可忽略水解,所以情況與例3—4相同。但例3—6的情況明顯不同,因為
表3—5 一些礦物的平衡常數及溶解度(100kPa,25℃,pH=7)
①CO2分壓為1000 Pa,pK=—lgK(pK有改動);②CO2分壓為104Pa。 (據Freeze,1979)
【例題3—7】當CaSO4·2H2O溶解反應在標准狀態下達到平衡時,如果考慮溶液中Ca2+和
解:(1)查附錄Ⅲ,石膏的Ksp=10—4.85,那麼
(2)查表3—1和表3—2:A=0.5085,B=0.3281,a(Ca2+)=6,a(
(3)按照質量作用定律,
水文地球化學基礎
(4)根據算出的
水文地球化學基礎
(5)如此反復運算,達到所規定的前後兩次運算結果差值的數學精確度後(<0.0001),運算終止。下述是反復運算七次、
S石膏=6.946×10—3×172×1000=1195(mg/L)
此數值接近假定活度等於濃度的溶解度(647mg/L)的一倍。
上述計算說明,活度在化學運算中十分重要。然而,在溶解度的運算中,除應考慮活度外,離子的配合也是十分重要的因素。此外,CO2分壓對難溶碳酸鹽礦物等的溶解度影響也很大,如方解石(CaCO3),當25℃,CO2分壓等於10—8Pa和10—1Pa時,其溶解度分別為100mg/L和500mg/L。
4.同離子效應
一種礦物溶解於水溶液中,如若水溶液中有與礦物溶解相同的離子,則這種礦物的溶解度就會降低,這種現象稱為同離子效應。
【例題3—8】將AgCl溶於兩種溶液:一種是不含Cl—和Ag+的純水溶液,另一種是含有0.1mol NaCl的溶液。AgCl的Ksp=10—9.8,如不考慮活度的影響,分別計算AgCl的溶解度。
(1)純水中AgCl的溶解度計算。根據Ksp=[Ag+][Cl—]=10—9.8,S=
(2)0.1mol/L NaCl溶液中AgC1的溶解度計算。
設有x mo1/L AgCl溶解,原溶液中已有0.1mol/L的Cl—,所以
Ksp=[Ag+][Cl—]=[x][x+0.1]=10—9.8
[0.1x]+[x2]=10—9.8
由於[x]很小,所以[x2]更小,假設[x2]可忽略,則[x]=10—8.8,AgCl的溶解度S=10—8.8mol/L。
上述計算結果說明,純水溶液與0.1mol NaCl溶液相比,前者的AgCl溶解度遠大於後者,所以,同離子效應在某些情況下,對礦物的溶解度的影響比活度系數變化的影響更大。在地下水系統中,同離子效應也常常遇到。
5.飽和指數
飽和指數是確定水與礦物處於何種狀態的參數,以符號「SI」表示。研究下列反應:
aA+bB=cC+dD
按照質量作用定律,當反應達到平衡時,
水文地球化學基礎
上式左邊形式在平衡和不平衡時皆稱為活度積,以「AP」表示;如所有組分均為離子,則稱離子活度積,以「IAP」表示。當達到溶解平衡時,AP(或IAP)=K,即AP/K或IAP/K等於1,如AP/K或IAP/K>1,反應向左進行;如AP/K或IAP/K<1,反應向右進行。據上述原理,SI的數學表達式為
SI=IAP/K (3—15)
或
水文地球化學基礎
以CaCO3與水的反應為例:
水文地球化學基礎
根據式(3—15),當SI=l時,或根據式(3—16),SI=0時,CaCO3達到溶解平衡狀態。
根據式(3—15),當SI<1,或根據式(3—16)SI<0時,CaCO3處於非飽和狀態,反應向右進行,CaCO3繼續溶解。
根據式(3—15),當SI>1,或根據式(3—16)SI>0時,CaCO3處於過飽和狀態,反應向左進行,產生CaCO3沉澱。
有學者認為,以SI值判斷礦物的溶解比較可靠;而用SI值判斷礦物沉澱往往不可靠。他們認為,有些礦物,特別是方解石、白雲石和許多硅酸鹽礦物,盡管SI值為比較大的正值,處於過飽和狀態時,也可能不產生沉澱。例如,雖然海水中方解石和白雲石均處於過飽和狀態,但無沉澱趨勢,產生這種情況的化學機理比較復雜,一般來說,根據SI值判斷水與岩石、礦物的反應狀態,對於地下淡水來說很有用。
【例題3—9】一水樣分析結果如下,Na+含量為120mg/L,K+含量為15mg/L,Ca2+含量為38mg/L,Mg2+含量為22mg/L,Sr2+含量為0.8mg/L,
解:(1)把分析結果換算為物質的量的濃度單位(mol/L),求I值。
水文地球化學基礎
(2)據式(3—11)求
查表3—1(15℃)和表3—2得:A=0.5000,B=0.3262,
水文地球化學基礎
(3)求Sr2+和
水文地球化學基礎
(4)求15℃時的
查附錄Ⅱ,
水文地球化學基礎
代入式(3—9),
(5)求SI值。
據式(3—15),
SI<1,所以SrSO4和水處於非飽和狀態,SrSO4將繼續被溶解。
Ⅳ 比較AgCl和AgBr在水中的溶解度大小,並說明理由.
常溫下
Ksp(AgBr) = 7.7×10-13,所以c(Ag+)=c(Br-)==8.8×10-7 mol·L-1;
Ksp(AgCl) = 1.8×10-10,所以c(Ag+)=c(Cl-)==1.3×10-5 mol·L-1;
1L 水中,溶解度是100g水,要除以10
AgCl溶解度=1.3×10^-5×143.5/10= 1.86×10^-4g
AgBr溶解度=8.8×10^-7×188.5/10= 1.65×10^-5g
1.86×10^-4>1.65×10^-5
所以AgCl的溶解度大於AgBr的溶解度.
Ⅵ 如何計算溶解度. 已知:Ksp AgCl:1.8x10^-10計算1.純水2.1mol/L的鹽酸中AgCl的溶解度。 謝謝了~
^1.純水
s=(Ksp)^0.5=1.34x10^-5mol/l
2.1mol/L鹽酸內
AgCl = Ag+ + Cl-
x x+1
Ksp=x(x+1)
近似處容理Ksp=x*1
s=x=Ksp=1.8x10^-10mol/L
Ⅶ 一道大學物理化學的應用題,求AgCl溶解度的問題,高手進!
德拜休克爾公式計算出粒子平均活度因子,然後從溶度積求出氯化銀的活度(帶著未知的溶解度c)。從活度因子和活度可以得到溶解度。
Ⅷ 已知KspAgCl=1.77X10-10 計算AgCl 在0.20 mol•L-1 NaCl 溶液中的溶解度
選a
歡迎追問
氯化銀的溶度積為氯化銀的溶度積是:298k時
1.56×10^-10,k=c(ag+)*c(cl-)/c(agcl),c(agcl)=1,所以純水中c(ag+)=c(cl-)=1.25x10^-5mol/l,假設溶解了amol/l,k=c(ag+)*c(cl-)/c(agcl)=ax(0.1+a)/1=1.56x10^-10,a=1.56x10^-9mol/l,所以純水中是氯化鈉的1.25x10^-5/1.56x10^-9=7500倍
Ⅸ 1. 已知AgCl的溶度積常數KSP=1.77×10-10,分別計算AgCl在純水以及0.20mol/LAgNO3溶液中的溶解度
解析:
(1)在純水中:
Ksp(AgCl)= c(<Ag>+)× c(<Cl>-)
又知c(<Ag>+)= c(<Cl>-),
所以此時Ksp(AgCl)= [ c(<Ag>+)] ^(2)
故此時 c(<Ag>+)= [ Ksp(AgCl)] ^(1/2)
= [ 1.77 ×10^(-10)] ^(1/2)
= 1.3304 ×10^(-5)mol/L
此時AgCl在純水中的溶解度 = 1.3304 ×10^(-5)mol/L × 143.353 g/mol = 1.9072 ×10^(-3) g/L
(2)在0.2 mol/L AgNO3溶液中:
Ksp(AgCl)= c(<Ag>+)× c(<Cl>-)
故此時 c(<Cl>-)= Ksp(AgCl)/ c(<Ag>+)
c(<Ag>+)可近似認為 0.2 mol/L
則此時 c(<Cl>+)= Ksp(AgCl)/ c(<Ag>+)
= 1.77 ×10^(-10) / 0.2 mol/L
= 8.85 ×10^(-10)mol/L
此時AgCl在0.2 mol/L AgNO3溶液中的溶解度 = 8.85 ×10^(-10)mol/L × 143.353 g/mol = 1.2687 ×10^(-7) g/L
兩者溶解度相差1萬倍。
Ⅹ 如何已知溶度積求溶解度.如AgCl的Ksp=1.8X10
首先溶解度是在純水中的溶解度,因此必然CAg+=CCl-,代入KSP可求
利用w=CM/1000p公式,w是質量分數,C是溶質濃度,M是摩爾質量,p是溶液密度
因為AgCl在水中溶解度極小,因此其溶液密度與水密度非常接近,可以直接使用1g/cm~3,代入可求質量分數
求出質量分數就很簡單了,比如質量分數是1%,就是1g溶質能溶解在99g水中,再換成100g水就是溶解度