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沉澱-溶解平衡

高中化學根據分析離子物料衡算和固定於 25 °C 的濃度溶度積，計算有限劑量所導致的沉澱或溶解

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關於此實驗

混合離子溶液，或向水中加入有限劑量的固體，並可選擇加入共同離子。測量平衡後的溶解離子和剩餘固體；對於釋放兩個陰離子的鹽，採用正確的化學計量關係。

學習目標

  • 將初始離子積與溶度積進行比較。
  • 在沉澱過程中套用化學計量消耗關係。
  • 區分存在過量固體時的飽和平衡與有限劑量固體完全溶解的情況。

使用方法

  1. 1從銀離子開始，逐次少量加入氯化物溶液。
  2. 2混合後，記錄平衡時的沉澱量和游離離子濃度。
  3. 3將氟化鈣與一比一鹽進行比較，並查看氟離子項的平方。
  4. 4切換到溶解模式，去除共離子背景，再次加入共離子，並比較剩餘固體。

模型

此模型使用的陰離子化學計量數為 1 或 2。
此處的 s 是儲存在固相中的化學式單位濃度。
平衡互補條件同時處理未飽和溶液和過量固相。

假設

  • 25 °C下的教學用數值為：AgCl 1.8×10的負10次方，BaSO4 1.1×10的負10次方，CaF2 3.9×10的負11次方。
  • 以濃度取代活度。不考慮錯合、酸鹼副反應及固體多晶型的變化。
  • 溶解模式從100 mL水開始；混合模式則計入兩種儲備溶液的體積。固體質量根據守恆關係決定，而非透過目測顆粒數量決定。
  • 假設每次添加後都達到平衡。顆粒外觀經過放大處理，不代表成核或沉降速率。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼完全溶解後，Q仍可能低於Ksp？
  2. Q2為什麼加入相同的陰離子，對氟化鈣和氯化銀的影響卻不同？

常見問題

Ksp 較小，就一定代表莫耳溶解度比另一種鹽更小嗎？

不一定。化學計量關係會改變莫耳溶解度對離子積的影響。除了比較 Ksp 的數值，也要比較溶解反應方程式。

沉澱會移除所有離子嗎？

不會。存在固體時，平衡會保留非零的溶解濃度，並符合溶度積。