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5.2 沉淀溶解平衡的移動

和弱電解質溶液的解離平衡一樣,在難溶電解質的沉淀溶解平衡系統中,加入相同離子、不同離子都會引起多相離子平衡的移動,改變難溶電解質的溶解度。

5.2.1 影響難溶電解質溶解度的因素

5.2.1.1 同離子效應

在難溶電解質的溶液中加入含有相同離子的強電解質,難溶電解質的多相平衡將發生移動。例如在AgCl的飽和溶液中加入NaCl溶液時,在原來澄清的AgCl飽和溶液中仍會有AgCl沉淀析出。這是因為AgCl飽和溶液中存在著下列平衡:

當在溶液中加入與AgCl含有相同離子的NaCl時,溶液中Cl-濃度增大,平衡將向生成AgCl沉淀的方向移動,即有沉淀析出。直到溶液中,建立新的平衡時沉淀才停止析出。這時Cl-濃度大于AgCl溶解在純水中的Cl-濃度,這是由于加入NaCl溶液造成的,而Ag+濃度則小于AgCl溶解在純水中Ag+的濃度。AgCl的溶解度可用達到平衡時的Ag+的濃度來表示,因此,AgCl在NaCl溶液中的溶解度比在純水中要小。這種因加入含有相同離子的易溶強電解質,而使難溶電解質溶解度降低的效應,稱為同離子效應,與酸堿平衡中的同離子效應相同。

【例5-3】 已知室溫下BaSO4在純水中的溶解度為1.05×10-5mol·L-1,BaSO4在0.010mol·L-1Na2SO4溶液中的溶解度比在純水中小多少?已知=1.1×10-10

 設BaSO4在0.010mol·L-1Na2SO4溶液中的溶解度為xmol·L-1,則溶解平衡時

因為溶解度x很小,所以  0.010+x≈0.010

0.010x=1.1×10-10

x=1.1×10-8(mol·L-1

計算結果與BaSO4在純水中的溶解度相比較,溶解度為原來的1.1×10-8/1.05×10-5,即約為0.1%。

5.2.1.2 鹽效應

實驗表明,在一定溫度下,AgCl等難溶電解質在KNO3溶液中的溶解度比在純水中大,并且KNO3濃度越大難溶電解質的溶解度也越大。例如AgBrO3在0.01mol·L-1KNO3溶液中的溶解度要比在純水中大15%,這種因加入強電解質使難溶電解質的溶解度增大的效應,稱為鹽效應

不但加入不同離子的電解質能使沉淀的溶解度增大,就是加入具有同離子的電解質,在產生同離子效應的同時,也能產生鹽效應。但鹽效應大都要比同離子效應的影響小得多,所以一般可以不考慮鹽效應。

5.2.2 沉淀的溶解

降低難溶強電解質飽和溶液中陰離子或陽離子的濃度,使難溶電解質的離子積小于溶度積,則難溶電解質的沉淀就會溶解,直到建立新的平衡狀態。通常用來使沉淀溶解的方法有下列幾種。

5.2.2.1 生成弱電解質使沉淀溶解

難溶的弱酸鹽、氫氧化物等都能溶于酸而生成弱電解質。例如,在含有固體CaCO3的飽和溶液中加入鹽酸后,系統中存在著下列平衡的移動:

由于H+結合生成弱酸H2CO3,后者又分解為CO2和H2O,使CaCO3飽和溶液中的離子濃度大大減少,,因而CaCO3溶解了。這種由于加酸生成弱電解質而使沉淀溶解的方法,稱為沉淀的酸溶解。

金屬硫化物也是弱酸鹽,在酸溶解時,H+和S2-先生成HS-,HS-又進一步和H+結合成H2S分子,結果S2-減少,使,則金屬硫化物開始溶解。例如FeS的酸溶液可用下列平衡表示:

難溶的金屬氫氧化物,如Mg(OH)2、Mn(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等都能溶于酸,這是由于H+與OH-生成H2O,使得OH-不斷減少,金屬氫氧化物不斷溶解。金屬氫氧化物溶于強酸的總反應式為:

5.2.2.2 通過氧化還原反應使沉淀溶解

有些金屬硫化物的數值特別小,因而不能用鹽酸溶解。如CuS的為1.27×10-36,如要使其溶解,則c(H+)需達到106mol·L-1,這是根本不可能的。如果使用具有氧化性的硝酸,則發生氧化還原反應,使金屬硫化物飽和溶液中S2-濃度大大降低,離子積小于溶度積,從而金屬硫化物溶解。例如CuS溶于硝酸的反應如下:

HgS的溶度積更小,為6.44×10-53,則需用王水來溶解,即利用濃硝酸的氧化作用使S2-的濃度降低,同時利用濃鹽酸Cl-的配位作用使Hg2+的濃度也降低,反應如下:

5.2.2.3 生成配合物使沉淀溶解

許多難溶的鹵化物不溶于酸,但能生成配離子而溶解,這種以生成配離子而使沉淀溶解的過程叫沉淀的配位溶解。例如AgCl不溶于酸,但可溶于NH3溶液,其反應如下:

由于NH3和Ag+結合生成穩定的配離子[Ag(NH32+,降低了Ag+的濃度,使,則固體AgCl開始溶解。

難溶鹵化物還可以與過量的鹵素離子形成配離子而溶解,例如

兩性氫氧化物在強堿性溶液中也能生成羥合配離子而溶解,如Al(OH)3與OH-反應,生成配離子

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