第一节 沉淀溶解平衡
在进行分析检验时,常常要利用沉淀的生成或溶解进行物质的提纯、制备、分离以及组成的测定等。掌握影响沉淀生成与溶解平衡的有关因素,才能有效地控制沉淀反应的进行,只有搞清沉淀形成的机理,才有可能控制一定的沉淀条件,获得良好而且纯净的沉淀,实现有效的分离,得到准确的测定结果。
一、溶度积常数
电解质依据溶解度的大小可分为易溶电解质和难溶电解质,通常把在100g水中溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。难溶电解质也有强弱之分,有些是难溶的强电解质,如BaSO4、AgCl等,虽然它们的溶解度很小,但在水中溶解的部分是全部解离的。在含有难溶强电解质的饱和溶液中,存在着未溶固体与由其溶解生成的离子之间的平衡,称为沉淀溶解平衡。
例如,在一定温度下将BaCO3晶体投入水中时,晶体表面的Ba2+和在水分子的作用下,离开晶体表面以水合离子的形式进入水中,这个过程称为溶解过程。同时,已溶解的Ba2+和在溶液中相互碰撞,重新结合成BaCO3晶体,这个过程称为沉淀过程。在一定温度下,当沉淀和溶解速率相等时,就达到了沉淀溶解平衡。此过程可表示为:
沉淀溶解平衡是一种化学平衡,遵循化学平衡的一般规律。根据平衡原理,得
称为溶度积常数,简称溶度积。与其他平衡常数相同,溶度积常数是温度的函数,它反映了物质的溶解能力。
溶度积的一般表示式为:
练一练
请写出PbI2、Cu(OH)2、BaSO4、CaCO3、Al(OH)3、CuS的沉淀溶解平衡与溶度积的表达式。
二、溶度积与溶解度的关系
溶度积和溶解度都可用来衡量难溶电解质的溶解能力,两者可以相互换算。换算时所用溶解度的单位是mol/L。
【例3-1】25℃ BaSO4的溶解度为2.43×10-3g/L,求(BaSO4)。
解:先将BaSO4的溶解度2.43×10-3g/L换算为以mol/L为单位的溶解度
s = 2.43× 10-3/233.4= 1.04× 10-5(mol/L)
难溶电解质BaSO4的沉淀溶解平衡式为:
则有
【例3-2】已知室温下,Ag2CrO4的溶度积是1.12×10-12,问Ag2CrO4的溶解度s为多少?
解:设Ag2CrO4的溶解度为s,Ag2CrO4的沉淀溶解平衡式为:
则有
即Ag2CrO4的溶解度为6.54×10-5mol/L。
小结
1.AB型难溶强电解质(如BaSO4、AgCl、CaCO3等),。
2.AB2或A2B型难溶强电解质(如PbI2、Ag2S、Ag2CrO4等),。
对于相同类型的难溶电解质,溶度积越大,溶解度也越大;但对于不同类型的电解质,不能通过溶度积的数据直接比较溶解度的大小。