2010级大学化学 沉淀溶解平衡与有关分析方法(I)
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《沉淀溶解平衡》讲义一、沉淀溶解平衡的概念在一定温度下,当沉淀溶解和沉淀生成的速率相等时,形成电解质的饱和溶液,达到平衡状态,我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
例如,将难溶电解质 AgCl 放入水中,尽管 AgCl 难溶于水,但仍有少量的 Ag⁺和 Cl⁻离开固体表面进入溶液,成为溶解过程;同时,溶液中的 Ag⁺和 Cl⁻又会在固体表面结合成沉淀。
当溶解速率和沉淀速率相等时,就达到了沉淀溶解平衡。
二、沉淀溶解平衡的特征1、动态平衡沉淀溶解平衡是一种动态平衡,溶解和沉淀这两个过程仍在不断进行,只是速率相等。
2、等速进行v(溶解)= v(沉淀)。
3、各离子浓度不变达到沉淀溶解平衡时,溶液中各离子的浓度不再发生变化。
4、改变条件平衡移动当改变外界条件,如温度、浓度等,沉淀溶解平衡会发生移动,直到建立新的平衡。
三、沉淀溶解平衡的表达式以 AgCl 为例,其沉淀溶解平衡的表达式为:AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq)需要注意的是,在表达式中,固体物质的浓度视为常数 1,不写在平衡表达式中。
四、影响沉淀溶解平衡的因素1、内因物质本身的性质是影响沉淀溶解平衡的主要内因。
不同的难溶电解质,在相同条件下,溶解度差别很大。
2、外因(1)温度大多数难溶电解质的溶解过程是吸热的,升高温度,平衡向溶解方向移动,溶解度增大;少数难溶电解质的溶解过程是放热的,升高温度,平衡向沉淀方向移动,溶解度减小。
(2)浓度向平衡体系中加入相同的离子,平衡向沉淀方向移动;向平衡体系中加入能与体系中某些离子反应的物质,平衡向溶解方向移动。
(3)同离子效应在难溶电解质的饱和溶液中,加入含有相同离子的强电解质,会使难溶电解质的溶解度降低。
例如,在 AgCl 的饱和溶液中加入 NaCl 固体,由于溶液中 Cl⁻浓度增大,会使 AgCl 的溶解度减小。
五、溶度积(Ksp)1、定义在一定温度下,难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时,离子浓度幂的乘积是一个常数,这个常数称为溶度积常数,简称溶度积,用符号 Ksp 表示。
沉淀溶解平衡及在分析化学中的应Ksp = [A+]^m [B-]^n其中,A和B表示溶解物的化学式,m和n分别代表溶解物的n个阳离子和n个阴离子的个数。
方括号代表浓度的量,[A+]表示溶液中阳离子A的浓度,[B-]表示溶液中阴离子B的浓度。
溶液中各离子浓度的平方根乘积即为溶解度积常数,它描述了在平衡状态下溶质离子的溶液中的浓度。
在分析化学中,沉淀溶解平衡可以应用于以下几个方面:1.离子的定性分析:通过观察沉淀物的形成和溶解情况,可以判断溶液中特定离子的存在与否。
例如,在定性分析中,常用银盐溶液与盐酸反应,生成白色沉淀AgCl。
如果有Cl-离子存在,则AgCl会形成;反之,则不会形成。
通过观察沉淀的生成与溶解情况,可以准确判断溶液中是否存在Cl-离子。
2.离子的定量分析:利用沉淀溶解平衡的原理,可以根据溶解度积常数的大小来确定溶质的浓度。
当溶质离子的浓度超过了其溶解度积常数所对应的溶解度时,沉淀会形成。
因此,可以通过测定沉淀物质的质量或体积,推断溶质离子的浓度。
3.沉淀的分离与富集:通过沉淀与溶解的平衡关系,可以实现一些物质的分离与富集。
例如,在水样中存在微量的离子,无法直接检测。
通过加入适当的沉淀剂,可以将目标离子与其他离子形成沉淀,然后从溶液中分离出来。
这种方法常用于微量元素的分离和富集。
4.反应的驱动力分析:在一些化学反应中,沉淀溶解平衡的变化可以用来解释反应的驱动力。
当反应物的浓度高于其溶解度时,会形成沉淀,从而减少反应物的浓度,使反应向生成沉淀的方向转移。
总结起来,沉淀溶解平衡是分析化学中一个重要的理论基础,它可以应用于离子的定性和定量分析、沉淀的分离与富集以及反应驱动力的分析。
通过深入理解和应用沉淀溶解平衡的原理,可以更好地开展分析化学研究和实验工作。