16.13: 离子沉淀

预测沉淀

描述固体碳酸钙及其溶剂化离子之间平衡的方程是：

重要的是要认识到，这种平衡是在任何含有 Ca2+ 和 CO32 离子的水溶液中建立的，而不仅仅是在用碳酸钙饱和水形成的溶液中。 例如，考虑混合碳酸钠和硝酸钙的可溶化合物水溶液。 如果混合物中的钙离子和碳酸盐离子浓度未产率 a 反应商， Q ，超过溶度积， KSP ，则不会发生沉淀。 如果离子浓度产率 a 反应商大于 the 溶度积 (离子浓度值为 A) ，则将发生沉淀，降低这些浓度直到建立平衡 (Q = KSP)。 将 Q 与 KSP 进行比较以预测沉淀是预测反应方向的一般方法的一个示例。 对于溶解度平衡的特定情况：

Q < KSP ：反应沿前进方向进行 (溶液未饱和；未观察到沉淀)

Q > KSP ：反向反应 (溶液已过饱和；将发生沉淀)

在含有两个或更多离子的溶液中，可能会形成具有相同反离子的不溶化合物，可使用称为选择性沉淀的实验策略从溶液中去除单个离子。 通过以受控方式增加反离子浓度，溶液中的离子可能会被单独沉淀，前提是其化合物溶解性完全不同。 在靶离子浓度相等的溶液中，形成最不溶解化合物的离子首先会沉淀 (在反离子的最低浓度下)。 其他离子随后随着其化合物的溶解度而沉淀。

银色卤素沉淀

a 溶液每升含 0.00010 毫升 KBr 和 0.10 毫升 KCl。 AgNO3 逐渐添加到此溶液中。 哪些先打印纸，实心琼脂或实心琼脂？

涉及的两个平衡是：

如果溶液含有大约相等浓度的氯化萘^和溴化萘，则使用较小的氯化萘 (琼脂) 的银盐首先会沉淀。 但是，浓度不相等，因此必须计算琼脂开始沉淀的 [Ag+] 和琼脂开始沉淀的 [Ag+]。 下部 [A++] 形成的盐首先沉淀。

当 Q = KSP 时， AgBr 会加速 AgBr

当 [Ag+] 为 5.0 × 10⁻⁹ M 时， AgBr 开始加速

对于 AgCl ：

当 Q 等于 KSP 时， AGCL 会在 AgCl (1.6 × 10-10) 下沉淀。 当 [CL ^– ] = 0.10 M 时：

当 [Ag+] 为 1.6 × 10-9 M 时， AGCL 开始加速

AGCL 开始在低于 AgBr 的 [A++] 处沉淀，因此 AgCl 首先开始沉淀。 注意：初始混合物的氯化离子浓度明显是大于 the b溴 化离子浓度，因此，尽管有一个氯化银大于，但氯化银首先沉淀。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第 15.1 章：沉淀和溶解。

如果将两种离子化合物溶液混合在一起，例如将碘化钠溶液和 II 价硝酸铅溶液混合在一起，那么，一种溶液中的阳离子可以结合 另一种溶液中的阴离子。硝酸钠作为一种交叉反应产物，因为它溶于水，所以钠离子和硝酸根离子 继续留在溶液中，同时铅离子和碘离子会生成 碘化铅沉淀。Q 是溶解反应的反应商，等于铅离子和碘离子 浓度的乘积。与溶度积 Ksp 不同，反应商涉及到任何阶段的离子浓度，而不仅仅是平衡状态。通过比较反应商 Q 和溶度积 Ksp 的值 可以预测是否会发生沉淀反应。现在考虑向硝酸铅溶液中滴加 碘化钠溶液。开始时，反应商 Q 小于溶度积 Ksp，铅离子、碘离子、钠离子和硝酸根离子 都存在于溶液中。现在是不饱和溶液。随着加入更多碘化钠，碘离子浓度继续增加。反应商 Q 等于溶度积 Ksp 时，反应达到平衡。在这个阶段，少量固态碘化铅 与它的离子处于动态平衡，形成饱和溶液。进一步加入碘化钠，使反应商 Q 大于溶度积 Ksp，反应 向沉淀方向移动。现在是过饱和溶液，沉淀一直进行，直到离子 浓度降低到它们的平衡值。例如，假设碘化钠和 II 价硝酸铅的 混合溶液中 含有 1.6 10⁻⁴ 摩尔铅离子 和 4.0 10⁻⁴ 摩尔的碘离子。这里，碘化铅的反应商 Q 等于 2.6 10⁻¹¹，溶度积 Ksp 等于 1.4 10⁻⁸。因为反应商 Q 小于溶度积 Ksp，所以碘化铅不会沉淀。预测沉淀反应 在离子化合物分离过程中非常有用。请考虑一下含有 II 价铅和 II 价铜两种金属离子的溶液。如果在这种溶液中加入盐酸，II 价氯化铅会沉淀，因为它的溶度积 Ksp 很小，而 II 价氯化铜在水中的溶解度非常高，所以会留在溶液中。这种技术叫做选择性沉淀。