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文檔簡介
1、同離子效應兩種含有相同離子的鹽(或酸、堿)溶于水時,它們的溶解度(或酸度系數)都會降低,這種現象叫做同離子效應。在弱電解質的溶液中,如果加入含有該弱電解質相同離子的強電解質,就會使該弱電解質的電離度降低的效應。同理,在電解質飽和溶液中,加入含有與該電解質相同離子的強電解質,也會降低該電解質的溶解度。簡介在弱電解質溶液中加入跟該電解質有相同離子的強電解質,可以降低弱電解質的電離度,這種叫做同離子效應。在弱酸溶液中加入該酸的可溶性鹽(如在醋酸溶液中加入少量固體醋酸鈉),或在弱堿溶液中加入該堿的可溶性鹽(如在氨水中加入氯化銨),都會發生同離子效應。發生同離子效應的原理主要是加入相同離子后,使原電解質
2、的電離平衡向生成原電解質分子的方向移動,從而降低原電解質的電離度。在電解質飽和溶液中加入跟該電解質有相同離子的強電解質,從而降低原電解質的溶解度,這種現象也叫同離子效應。這是因為增加溶液中離子的濃度,使有關離子濃度的乘積超過原電解質的溶度積常數,使原電解質沉淀下來。種類同離子效應對酸堿平衡的影響:在弱電解質溶液中,加入含有相同離子的強電解質,使電離平衡向左移動,弱電解質的電離度降低的作用叫做同離子效應。同離子效應對沉淀-溶解平衡的影響:在難溶強電解質溶液中,加入與難溶強電解質具有相同離子的易溶強電解質,使難溶強電解質的溶解度減小的效應,叫做沉淀-溶解平衡中的同離子效應同離子效應有兩種,一種是降
3、低弱電解質的電離度;另一種是降低原電解質的溶解度。即,在電解質1的飽和溶液中,加入和電解質1有相同離子的強電解質2,因而降低電解質1的溶解度的效應叫同離子效應。這種效應對于微溶電解質特別顯著,在化學分析中應用很廣。 對此現象可以這樣來理解:難溶電解質的溶解和沉淀是一種動態平衡,所以溶液中有關離子的濃度的(某種!)乘積是個常數溶度積。例如BiO+Cl-Ksp常數c,假定原來單純的BiOCl的飽和溶液中,BiO+Cl-;加了NaCl后,Cl-大大增加,但是常數c仍然得滿足,所以必然是BiO+大大降低,它無處可去,只有沉淀!BiO+降低就意味著BiOCl的溶解度下降了。 上面提到的降低弱電解質的電離
4、度的原理類推。 在弱電解質溶液中加入含有與該弱電解質具有相同離子的強電解質,從而使弱電解質的解離平衡朝著生成弱電解質分子的方向移動,弱電解質的解離度降低的效應稱為同離子效應。 使弱電解質電離度減小 例如,在醋酸溶液中加入醋酸鈉,由于醋酸鈉是強電解質、在水中全部電離成Na+和Ac-,溶液中Ac-濃度增大,大量的Ac-同H+結合成醋酸分子,使醋酸的電離平衡向左移動 因此, 醋酸的電離度減小,溶液中H+濃度降低。在弱堿溶液中加入弱堿鹽,例如,在氨水中加入氯化銨,也存在同離子效應。有同離子效應時計算氫離子濃度的一般公式為: 式中K為弱酸的電離常數,c為濃度。同理可得: 式中Kb為弱堿的電離常數。 使難
5、溶鹽溶解度降低 例如,硫酸鋇飽和溶液中,存在如下平衡: 在上述飽和溶液中加入氯化鋇,由于氯化鋇完全電離,溶液中Ba2+突然增大,Ba2+KSP,原來的平衡遭到破壞,KSP時,Ba2+大于BaSO4溶解在純水中的鋇離子濃度,而平衡向左移動,析出BaSO4沉淀。當溶液中再次建立新的平衡,即Ba2+則小于BaSO4溶解在純水中的硫酸根濃度,硫酸鋇的溶解度可用新的平衡狀態下的來量度。因此BaSO4在BaCl2溶液中的溶解度比在純水中要小。即加入含相同離子的強電解質BaCl2使難溶鹽BaSO4的溶解度降低。同離子效應也可以降低易溶電解質的溶解度。例如,在飽和的NaCl溶液中加入濃鹽酸或通入氯化氫氣體,也
6、可以使NaCl晶體析出。實驗同離子效應使難溶電解質的溶解度降低 原理在已經建立起溶解平衡的難溶電解質的溶液中,加入含有相同離子的另一強電解質溶液時,由于離子濃度的增加,會使平衡向著生成沉淀的方向進行移動,從而達到新的溶解平衡。可見相同離子效應會也使難容電解質的溶解度降低。 用品 試管、飽和硝酸銀溶液、飽和醋酸銀溶液、飽和醋酸鈉溶液、飽和硝酸鉀溶液、飽和氯化鉛溶液、飽和氯化鈉溶液、飽和硫酸鋇溶液、硫酸。 操作1、 硫酸對硫酸鋇飽和溶液的作用。 取二支盛有硫酸鋇飽和溶液的試管,在其中一試管中加入硫酸鋇的飽和溶液,另一試管中加入硫酸,可以看到,只有在加入硫酸的試管中才有渾濁現象產生。這是由于BaSO
7、4(s)=Ba2+(aq)+SO42-(aq) Ba2+SO42-=KSP=1.810-10 在上述飽和溶液中加入相同離子SO42-,使離子濃度增大,平衡向著生成沉淀的方向即降低硫酸鋇溶解度方向移動。 2. 銀離子對醋酸銀溶解度的影響和醋酸根離子對醋酸銀溶解度的影響。 取兩支盛有醋酸銀飽和溶液的試管,其中一支加入飽和的硝酸銀溶液,一支加入飽和的硝酸銀溶液,一支加入飽和的醋酸鈉溶液,邊加邊振蕩試管,會發現兩試管中都有白色沉淀析出。即銀離子、醋酸根離子都與醋酸銀有共同離子。其作用的結果是,在增大共同離子的濃度后,會使溶解平衡向著不溶的方向進行移動。 3.氯離子對氯化鉛溶解度的影響。 在一支試管中加
8、入飽和氯化鉛溶液,用滴瓶滴入飽和氯化鈉溶液,邊滴邊搖動,直到觀察到有白色沉淀析出為止。鹽效應往弱電解質的溶液中加入與弱電解質沒有相同離子的強電解質時,由于溶液中離子總濃度增大,離子間相互牽制作用增強,使得弱電解質解離的陰、陽離子結合形成分子的機會減小,從而使弱電解質分子濃度減小,離子濃度相應增大,解離度增大,這種效應稱為鹽效應。當溶解度降低時為鹽析效應;反之為鹽溶效應。原理往弱電解質的溶液中加入與弱電解質沒有相同離子的強電解質時,由于溶液中離子總濃度增大,離子間相互牽制作用增強,使得弱電解質解離的陰、陽離子結合形成分子的機會減小,從而使弱電解質分子濃度減小,離子濃度相應增大,解離度增大,這種效
9、應稱為鹽效應。在0.1mol/LHAc溶液中加入0.1mol/LNaCl溶液,氯化鈉完全電離成Na和Cl-,使溶液中的離子總數驟增,離子之間的靜電作用增強。這時Ac-和H被眾多異號離子(Na和Cl-)包圍,Ac-跟H結合成HAc的機會減少,使HAc的電離度增大(可從1.34增大到1.68)。在難溶電解質溶液中加入具有不同離子的可溶性強電解質后,使難溶電解質溶解度增大的效應,也叫做鹽效應。以HAc溶液中加入NaCl為例說明鹽效應產生的原因。在HAc弱電解質溶液中,加入強電解質NaCl后,使得溶液中H+,Ac-離子被帶異電荷的Na+,Cl-所牽制,則H+,Ac-結合成HAc的機會減小,溶液中自由H
10、+,Ac-離子濃度適當增加,則HAc的解離度略有增大。這里必須注意:在發生同離子效應時,由于也外加了強電解質,所以也伴隨有鹽效應的發生,只是這時同離子效應遠大于鹽效應,所以可以忽略鹽效應的影響。鹽效應說明鹽效應對酸堿平衡的影響:在弱電解質的溶液中,加入其它強電解質的時候,該弱電解質的電離度將稍有增大,這種作用叫做鹽效應鹽效應對沉淀-溶解平衡的影響:在難溶強電解質的飽和溶液中,加入與難溶強溶電解質不具有相同離子的易溶強電解質,使難溶強電解質溶液的溶解度略有增大的效應,叫做沉淀-溶解平衡中的同離子效應使難溶物質溶解度增加例如,pbso4在kno3溶液中的溶解度,比它在純水中的溶解度大。這是因為加入
11、不含相同離子的強電解質pbso4沉淀表面碰撞的次數減小,使沉淀過程速度變慢,平衡向沉淀溶解的方向移動,故難溶物質溶解度增加。加入含相同離子的電解質時,有鹽效應也有同離子效應,而后者的影響比前者大,故只能觀察到難溶物質的溶解度降低了。 使弱電解質電離度增大在弱電解質溶液中,加入不含相同離子的強電解質,由于鹽效應,會使弱電解質的電離度增大。例如,0.1moll-1醋酸溶液的電離度度是1.3,若溶液中有0.1moll-1nacl存在,則醋酸的電離度增大到1.7。若在弱電解質溶液中,加入含相同離子的強電解質,則鹽效應與同離子效應同時發生,但鹽效應對電離平衡的影響遠不如同離子效應。例如,0.1moll-
12、1醋酸溶液加入0.lmoll-1醋酸鈉,由于同離子效應,電離度從1.3減小到0.018,數量級發生了變化,而鹽效應不會使電離度發生數量級的變化,故兩種效應共存時,可忽略鹽效應。 鹽效應導致難溶電解質的溶解度增大,這一現象是沉淀-溶解平衡移動的結果嗎 不是.在討論同離子效應對沉淀-溶解平衡的影響,也提到鹽效應對難溶電解質溶解度的影響.但是,我們并沒有將鹽效應當作影響沉淀-溶解平衡移動的因素.這是因為,在高濃度外加電解質存在條件下,系統不能達到我們所討論的那種平衡狀態. 讓我們再一次討論AgCl(s)與其構晶離子之間的沉淀-溶解平衡: AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)K一sp=a(Ag
13、+)a(Cl-)=c(Ag+)c(Cl-)=1.810-10 需要指出的是,化學手冊中的K一sp值通常是基于活度的值,只是因為難溶電解質溶液中構晶離子的濃度極低,我們才能用濃度(c)代替活度(a).如果往系統中加入高濃度的KNO3(或其他電解質),Ag+離子和Cl-離子分別被NO3-離子和K+離子包圍,形成各自的離子氛.離子氛的存在導致兩個構晶離子的有效濃度(即活度)明顯地小于測量濃度. 將固體AgCl放在KNO3水溶液中攪拌,隨著AgCl不斷溶解,溶液中Ag+離子和Cl-離子的濃度同步增大.當c(Ag+)c(Cl-)達到1.810-10時,a(Ag+)a(Cl-)仍然小于這個數值,這意味著尚未到達平衡.繼續攪拌,Ag+離子和Cl-離子濃度繼續上升.當a(Ag+)a(Cl-)達到1.810-10時,c(Ag+)c(Cl-)無疑大于這個數值了
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