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向难溶盐饱和体系加入同离子,为什么溶解度会降低?

青云教研中心

内容摘要:同温、稀溶液近似且无显著副反应时,同离子通常使该盐相对于纯水的平衡溶解度降低。但向已有饱和体系加入含同离子的溶液,可能同时引起稀释,应先按混合后的浓度计算Qsp;只有Qsp>Ksp时才向沉淀方向调整,Qsp<Ksp且存在固体时则发生净溶解。比较最终离子浓度与加入前浓度,还须计入外加量和体积变化;补加原固体也不同于加入可溶性同离子盐。

同离子怎样影响溶解平衡
原创教学关系示意图,非实测比例。

直接回答

同温、稀溶液近似且无显著副反应时,同离子通常使该盐相对于纯水的平衡溶解度降低。但向已有饱和体系加入含同离子的溶液,可能同时引起稀释,应先按混合后的浓度计算Qsp;只有Qsp>Ksp时才向沉淀方向调整,Qsp<Ksp且存在固体时则发生净溶解。比较最终离子浓度与加入前浓度,还须计入外加量和体积变化;补加原固体也不同于加入可溶性同离子盐。

直接回答:先区分平衡溶解度与具体加料方向

在同温、稀溶液近似且无显著副反应时,含同离子的溶液通常使难溶盐相对于纯水的平衡溶解度降低。这是在不同溶剂背景下比较该盐的平衡溶解能力,并不意味着向一个已有饱和体系加入任何含同离子的溶液,都必然立即产生净沉淀。

实际加料还可能引起稀释,必须先按混合后的浓度计算离子浓度积Qsp。只有Qsp>Ksp时,才有向沉淀方向调整的趋势;Qsp

浓度比较也要写清时间基准。若发生沉淀,两种离子都会相对于混合瞬间被消耗;但外加同离子的最终浓度仍可能高于加入前。另一离子最终是否低于加入前,也不能脱离体积变化与具体平衡条件直接断言。

概念与条件:同离子、溶度积与实际浓度

同离子是难溶盐溶解时也会产生、同时又由外加物质提供的离子。例如某难溶盐释放金属离子和阴离子,外加盐若提供其中之一,就形成同离子条件。判定依据是离子身份相同,不是两种盐名称相近,也不是都含某一种元素。

对一比一型难溶盐,可把溶解平衡写成固体⇌阳离子+阴离子,稀溶液近似下Ksp用两种离子浓度的乘积表示。若忽略稀释等影响,补入同离子使混合瞬间Qsp>Ksp,则随后沉淀会消耗离子,使浓度积恢复为Ksp。比较最终浓度与加入前浓度时,还须计入外加量及体积变化。

对其他计量类型,还要使用正确幂次。例如一种固体溶解产生一个金属离子和两个阴离子,溶度积中阴离子浓度应平方。不能只记“有同离子就除一下”,却忽略具体溶解方程的计量关系。

外加溶液可能引起稀释,应使用混合后的浓度判断方向。若Qsp

判断步骤:先算扰动,再看恢复

  1. 写出溶解平衡。确认难溶固体产生哪些离子,各自系数是多少,明确哪一种离子由外加物质提供。
  2. 核对加入方式。区分加入可溶性同离子盐、加入无同离子的物质和直接补加原难溶固体,并确认是否有固体共存。
  3. 使用混合后浓度。计入外加离子的量与总体积,按正确幂次计算Qsp,并与同温度的Ksp比较。
  4. 按比较结果描述变化。Qsp>Ksp时向沉淀方向调整;Qsp

两个教学自拟情境练习

练习一:共同离子浓度增加,另一离子怎样变化?

教学设定:假想一比一型盐MX在给定温度下的Ksp为1×10⁻⁸,采用浓度近似且不发生其他反应。纯水中饱和时两离子浓度相同。另一体系中存在共同离子M,平衡时其浓度为1×10⁻²摩尔每升。比较两个体系中X的平衡浓度。

答案与解释:纯水中设两离子浓度为s,则s²=1×10⁻⁸,得到s=1×10⁻⁴摩尔每升。共同离子体系中,X浓度为Ksp除以M浓度,即1×10⁻⁶摩尔每升。若X仅来自MX溶解,它也表示该背景下MX的摩尔溶解度,低于纯水中的值;不能把外来M的全部浓度都算成MX新溶解的数量。这是两个平衡体系的比较,不能单独据此判断某次混合瞬间是否沉淀。

练习二:多加原固体,是否也产生同样影响?

教学设定:三个相同容器都装有与过量Mg(OH)₂固体共存的饱和溶液,保持温度不变,忽略加入造成的体积变化与其他作用。甲加入可溶性MgCl₂,乙加入KOH,丙再加入一些Mg(OH)₂固体。三者如何区别?

答案与解释:甲补入同离子Mg²⁺,混合瞬间Qsp>Ksp,随后向沉淀方向调整,OH⁻最终浓度低于加入前;乙补入同离子OH⁻,同样使Qsp>Ksp,Mg²⁺最终浓度低于加入前。丙只是增加已有固体数量,原溶液已饱和且仍有固体共存,两种离子的平衡浓度不因补加固体而改变。上述浓度方向依赖本题忽略体积变化与其他作用的设定。

易错点:不能把常数与变量互换

  • 把溶解度降低写成Ksp降低。在温度保持的给定模型中,改变的是平衡组成,不能因加入同离子就宣布常数随之改变。
  • 把所有离子都当成来自难溶盐。存在外来同离子时,其总浓度包含外加部分,不能继续把两种离子都无条件设为同一个s。
  • 把增加固体量当成增加浓度。已有固体共存的饱和体系中,单纯多加同种固体,通常只增加未溶固体数量。

还要区分Qsp与Ksp。Qsp用当前浓度计算,可能因加入物质立即改变;Ksp对应给定温度下的平衡关系。Qsp大于Ksp时,模型预示沉淀方向的调整,不能把扰动后的Qsp直接当成新的Ksp。

稀释可以改变加料方向。例如MX的Ksp=10⁻⁸,原饱和溶液中两离子浓度均为10⁻⁴摩尔每升。加入等体积、M浓度为10⁻⁶摩尔每升且不含X的溶液后,混合瞬间[M]=5.05×10⁻⁵、[X]=5.00×10⁻⁵摩尔每升,Qsp=2.525×10⁻⁹

迁移方法:画清三种物质来源

可以把离子来源分成原溶液已有、外加物质提供、难溶盐继续溶解或沉淀改变三部分。计算时先合并前两部分的物质的量,再除以混合后的体积形成瞬间浓度,随后根据Qsp与Ksp列出变化量。这样能避免在有共同离子时仍照搬纯水中两离子等浓度的写法。

对于定性题,先检查是否已有固体、是否饱和、是否同温、是否显著稀释。对于定量题,再写离子浓度积。不能仅凭“加入某盐”四个字就跳过条件;描述变化时,应明确相对于加入前、混合瞬间还是重新平衡后。

小结

同离子通常降低难溶盐相对于纯水的平衡溶解度,具体加料后净溶解还是净沉淀,则要看混合后的Qsp与Ksp。先认离子与计量,再查体积和共存固体,最后明确比较时刻,才能分别判断溶解度、离子浓度和固体数量的变化。

常见问题

同离子是指含有同一种元素吗?

不是,必须是相同的离子物种,不能只看元素名称。

加入同离子后Ksp一定变小吗?

不能这样说;同温、稀溶液近似且无显著副反应的给定模型中,改变的是平衡组成,Ksp仍按原温度取值。

被加入的同离子浓度也一定降低吗?

不一定。若Qsp>Ksp,沉淀会消耗混合瞬间已有的两种离子,但同离子最终浓度可能仍高于加入前。若混合后Qsp<Ksp且有固体,则发生净溶解,应另行计算浓度变化。

已有固体的饱和体系再加原固体,会改变离子浓度吗?

在同温、体积及其他条件不变的简化模型下,只增加未溶固体,平衡离子浓度不变。

有共同离子时,两种离子还都等于溶解度s吗?

通常不能,外来同离子的贡献必须计入其总浓度,还要根据溶解方程考虑各离子的计量系数。

加入溶液时为什么要先考虑体积?

混合会同时改变离子的量和浓度。应先算混合后的Qsp:Qsp>Ksp时向沉淀方向调整;Qsp<Ksp且有固体时净溶解,因此加入含同离子的溶液不必然产生沉淀。

资料来源与学习边界

本文用于公考常识基础学习;情境练习为教学自拟,并非官方真题或命题预测。

引用与权威来源

  1. 加入含共同离子的可溶性盐后,难溶盐的溶解情况怎样判断:同离子效应(官方基础资料)

常见问题

同离子是指含有同一种元素吗?

不是,必须是相同的离子物种,不能只看元素名称。

加入同离子后Ksp一定变小吗?

不能这样说;同温、稀溶液近似且无显著副反应的给定模型中,改变的是平衡组成,Ksp仍按原温度取值。

被加入的同离子浓度也一定降低吗?

不一定。若Qsp>Ksp,沉淀会消耗混合瞬间已有的两种离子,但同离子最终浓度可能仍高于加入前。若混合后Qsp<Ksp且有固体,则发生净溶解,应另行计算浓度变化。

已有固体的饱和体系再加原固体,会改变离子浓度吗?

在同温、体积及其他条件不变的简化模型下,只增加未溶固体,平衡离子浓度不变。

有共同离子时,两种离子还都等于溶解度s吗?

通常不能,外来同离子的贡献必须计入其总浓度,还要根据溶解方程考虑各离子的计量系数。

加入溶液时为什么要先考虑体积?

混合会同时改变离子的量和浓度。应先算混合后的Qsp:Qsp>Ksp时向沉淀方向调整;Qsp<Ksp且有固体时净溶解,因此加入含同离子的溶液不必然产生沉淀。