实验台 04 · 定量分析中的化学平衡

离子积会不会“挤出”沉淀?

把烧杯中的游离离子当作正在排队的“住客”:住得下时溶液澄清,挤不下时就有固体析出。调节两种离子的浓度,先看刚混合时的离子积 Q,再看体系会怎样回到平衡。

M²⁺ + 2OH⁻ ⇌ M(OH)₂(s) 演示模型:Ksp = 1.0 × 10−12;Q = [M²⁺][OH⁻]²

先配出一杯“刚混合”的溶液

滑块给出的是游离离子的初始浓度,单位均为 mol·L−1。

临界组合已就位:Q 恰好等于 Ksp。再轻推任一滑块,看看谁会先“挤出”固体。

刚混合时的离子积

Q = 1.0 × 10⁻¹²

Q = Ksp (临界饱和)

临界:不需要净析出 此刻正好卡在饱和边界。

观察:处于饱和边界,不能据此断言浑浊,但没有必须继续长大的沉淀。

刚混合 [M²⁺]
刚混合 [OH⁻]
平衡附近 [M²⁺]
平衡附近 [OH⁻]

为什么要先算 Q?

Q 是混合瞬间的“拥挤程度”。它只用当前游离离子浓度计算:Q < Ksp 时还没住满;Q = Ksp 时刚好住满;Q > Ksp 时溶液对这些离子来说过挤,便有形成沉淀的热力学倾向。

酸化按钮为什么只动 OH⁻?

这是为了看清一个简化因果:酸消耗 OH⁻,Q 随之下降。本模型没有展开真实溶液中可能同时发生的酸碱平衡、配位反应、活度变化等;实际分析要把这些平衡一并纳入判断。

计算假设:稀溶液中用浓度近似活度、体积变化忽略。发生沉淀时,读数用 M²⁺ + 2OH⁻ ⇌ M(OH)₂(s) 的质量守恒与 Ksp 联立得到近似平衡值。