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难溶电解质是指在水中溶解度很小的电解质。虽然称为难溶,但它们在水中仍会发生微弱的电离,建立动态的沉淀溶解平衡。以氯化银为例,固体氯化银会少量溶解产生银离子和氯离子,同时溶液中的离子也会重新结合形成沉淀,最终达到平衡状态。
溶度积常数Ksp是定量描述难溶电解质溶解能力的重要参数。对于氯化银,Ksp等于银离子浓度与氯离子浓度的乘积。Ksp值越小,表示化合物越难溶解。通过Ksp曲线可以看出,当离子浓度的乘积等于Ksp时,溶液达到饱和状态。不同银盐的Ksp值差异很大,这决定了它们不同的溶解度。
同离子效应是沉淀溶解平衡中的重要现象。当向氯化银的饱和溶液中加入含有相同离子的化合物时,会使平衡发生移动。例如,加入氯化钠会增加氯离子浓度,根据勒夏特列原理,平衡会向左移动,即向生成更多氯化银沉淀的方向移动,从而降低银离子的浓度。这种效应在分离和提纯化学物质时有重要应用。
判断沉淀的生成与溶解需要比较离子积Qc与溶度积Ksp的大小关系。离子积Qc是指某一时刻溶液中离子浓度的乘积。当Qc大于Ksp时,溶液过饱和,会生成沉淀;当Qc等于Ksp时,溶液饱和,处于平衡状态;当Qc小于Ksp时,溶液未饱和,沉淀会溶解。这个原理广泛应用于化学分析和工业生产中。
沉淀溶解平衡在实际生产和生活中有广泛应用。在金属离子的分离提纯中,利用不同化合物溶度积的差异,可以选择性地使某些离子形成沉淀而分离出来。在水处理工程中,通过控制pH值和加入适当试剂,可以除去水中的有害重金属离子。在分析化学中,沉淀滴定法是重要的定量分析方法。此外,地质学中许多矿物的形成也遵循沉淀溶解平衡的规律。