二、影響微溶電解質(zhì)溶解度的因素
影響微溶電解質(zhì)溶解度的因素較多,這里只討論有其它電解質(zhì)存在時(shí)對溶解度的影響。
。ㄒ) 同離子效應(yīng)
在微溶電解質(zhì)溶液中,加入含有同離子的強(qiáng)電解質(zhì)時(shí),微溶電解質(zhì)多相平衡將發(fā)生移動(dòng)。例如,在AgCL的飽和溶液中加入AgNO3,由于Ag+濃度增大,平衡將向生成AgCL沉淀的方向移動(dòng),即降低了AgCL的溶解度。這種結(jié)果也是同離子效應(yīng)。反應(yīng)如下:
。ǘ)鹽效應(yīng)
如果在微溶電解質(zhì)溶液中,加入不含同離子的強(qiáng)電解質(zhì),則微溶電解質(zhì)的溶解度會(huì)增加。例如,AgCL在KNO3溶液中要比在純水中的溶解度大。這種結(jié)果稱為鹽效應(yīng)。
嚴(yán)格地講,溶度積應(yīng)是電解質(zhì)離子活度的乘積。以AgCL為例:
Ksp=αAg+.αc1=[Ag+].fAg+.[Cl-].fcl-
由于在單純的AgCL的溶液中,離子強(qiáng)度極低,fAg+和fCl-均接近于1,所以
Ksp=[Ag+][Cl-]
但是,當(dāng)溶液中同時(shí)存在一定量KNO3時(shí),溶液的離子強(qiáng)度大為增加,fAg+和fCL-都不接近于1,而是比1小。為了保持Ksp不變,[A+]及[CL-]都要相應(yīng)增大,即AgCL的溶解度有所增大 ,這就是鹽效應(yīng)的結(jié)果。
三、沉淀的生成和溶解
在某微溶電解質(zhì)溶液中,各有關(guān)離子濃度冪之乘積稱為離子積。對于MmAa微溶電解質(zhì)來說,溶液中[M]m[A]n稱為它的離子積它可以是任意數(shù)值,不是常數(shù),因?yàn)椴⑽醋⒚魇秋柡腿芤。離子積和溶度積兩者的概念是有區(qū)別的。①當(dāng)溶液中[M]m[A]n<Ksp時(shí),是未飽和溶液,如果體系中有固體存在,將繼續(xù)溶解,直至飽和為止;②當(dāng)[M]m[A]n = Ksp時(shí),是飽和溶液,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡;③當(dāng)[M]m[A] n>Ksp時(shí),將會(huì)有MmAn沉淀析出,直至成為飽和溶液。以上三點(diǎn)稱為溶度積規(guī)則,它是微溶電解質(zhì)多相離子平衡移動(dòng)規(guī)律的總結(jié)。根據(jù)溶度積規(guī)則可以控制離子濃度,使沉淀生成或溶解。
(一)沉淀的生成
根據(jù)溶度積的規(guī)則,在微溶電解質(zhì)溶液中,如果離子積大于溶度積常數(shù)Ksp,就會(huì)有沉淀生成。因此,要使溶液析出沉淀或要使沉淀得更完全,就必須創(chuàng)造條件,使其離子積大于溶度積。
例9 AgCL的Ksp=1.80×10-10,將0.001 mol·L-1NaCL和0.001 mol·L-1AgNO3溶液等體積混合,是否有AgCl 沉淀生成.
解: 兩溶液等體積混合后, Ag+ 和CL-濃度都減小到原濃度的1/2.
[Ag+]=[CL-]=1/2×0.001=0.005(mol·L-1)
在混合溶液中,則[Ag+][CL-]=(0.005)2=2.5 ×10-7
因?yàn)閇Ag+][CL-]>Ksp,所以有AgCl 沉淀生成.
例10 在0.1 mol·L-1KCL和0.1 mol·L-1K2CrO4混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液,問AgCL和AgCrO4兩種微溶電解質(zhì),哪個(gè)最先產(chǎn)生沉淀?
解:設(shè)混合液中產(chǎn)生AgCL沉淀時(shí),所需[Ag+]為x mol·L-1,而產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀時(shí),所需[Ag+]為y mol·L-1;已知AgCL的Ksp=1.80×10-10,Ag2CrO4的Ksp=1.1×10-12.
根據(jù)溶度積常數(shù)表達(dá)式,則
因?yàn)閤《y ,就是說產(chǎn)生AgCL沉淀時(shí)所需Ag+的濃度遠(yuǎn)小于產(chǎn)生AgCrO4沉淀 時(shí)所需Ag+的濃度。所以,在混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液時(shí),最先析出AgCL白色沉淀;只有溶液中[Ag+]達(dá)到3.3×10-6mol·L-1以上時(shí),才能析出Ag2CrO4磚紅色沉淀。醫(yī)學(xué)全在線www.med126.com
由此可見,溶液中有兩種以上都能與同種離子反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的離子時(shí),最先析出的是溶解度較小的化合物,這就是分步沉淀。
例11 BaSO4在水中的溶解度是1.05×10-5 mol·L-1,問在0.01 mol·L-1Na2SO4溶液中BaSO4的溶解度是多少?
解: BaSO4的Ksp =1.1×10-10,BaSO4在溶液中的離解平衡:
設(shè)在0.01 mol·L-1Na2SO4溶液中BaSO4的溶解度為x mol·L-1,則[Ba2+]=x mol·L-1,[SO2-4]=(0.01+x) mol·L-1因?yàn)閤值遠(yuǎn)小于0.01,可以忽略不計(jì),則(0.01+x)≈0.01,所以
x×0.01=1.1×10-10
x=1.1×10-8
由此可見,在微溶電解質(zhì)飽和溶液中,加入含有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)時(shí),將使微溶電解質(zhì)的溶解度降低,這就是前面所講到的同離子效應(yīng).所以,加入適當(dāng)過量的沉淀劑,可以使沉淀更趨完全,達(dá)到我們所要求的目的.