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沉淀-溶解平衡

高中化学根据分析离子物料衡算和固定在 25 °C 下的浓度溶度积，计算有限剂量所导致的沉淀或溶解

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关于此实验

混合离子溶液，或向水中加入有限剂量的固体，并可选择加入共同离子。测量平衡后的溶解离子和剩余固体；对于释放两个阴离子的盐，采用正确的化学计量关系。

学习目标

  • 将初始离子积与溶度积进行比较。
  • 在沉淀过程中应用化学计量消耗关系。
  • 区分存在过量固体时的饱和平衡与有限剂量固体完全溶解的情况。

使用方法

  1. 1从银离子开始，逐次少量加入氯化物溶液。
  2. 2混合后，记录平衡时的沉淀量和游离离子浓度。
  3. 3将氟化钙与一比一盐进行比较，并查看氟离子项的平方。
  4. 4切换到溶解模式，去除共离子背景，再次加入共离子，并比较剩余固体。

模型

该模型使用的阴离子化学计量数为 1 或 2。
这里的 s 是储存在固相中的化学式单位浓度。
平衡互补条件同时处理未饱和溶液和过量固相。

假设

  • 25 °C下的教学用数值为：AgCl 1.8×10的负10次方，BaSO4 1.1×10的负10次方，CaF2 3.9×10的负11次方。
  • 用浓度代替活度。不考虑络合、酸碱副反应和固体多晶型的变化。
  • 溶解模式从100 mL水开始；混合模式则计入两种储备溶液的体积。固体质量根据守恒关系确定，而不是通过目测颗粒数量确定。
  • 假设每次添加后都达到平衡。颗粒外观经过放大处理，不代表成核或沉降速率。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么完全溶解后，Q仍可能低于Ksp？
  2. Q2为什么加入相同的阴离子，对氟化钙和氯化银的影响却不同？

常见问题

Ksp 较小，就一定意味着摩尔溶解度比另一种盐更小吗？

不一定。化学计量关系会改变摩尔溶解度对离子积的影响。除了比较 Ksp 的数值，也要比较溶解反应方程式。

沉淀会除去所有离子吗？

不会。存在固体时，平衡会保留非零的溶解浓度，并满足溶度积。