选择性沉淀判定台

缓慢加入 Cl− 时,AgCl 和 PbCl2 谁先越过临界线?

别背“谁更难溶”
先算各自需要多少 Cl−

两种阳离子都在同一杯溶液里。起始时 [Ag+] = [Pb2+] = 0.010 mol·L−1。现在缓慢加氯离子:你可能会想“两个氯化物都会沉淀吧?”——本模型比较饱和阈值的先后,不预测可见沉淀的时间。把滑块从左推到右,看看哪一个先达到自己的临界条件。

操 作 台

把自由 Cl− 浓度推过临界点

AgCl 饱和阈值
1.80 × 10−8
PbCl2 饱和阈值
4.12 × 10−2
Cl− 少Cl− 多

第一段:两个试探离子积都小于 Ksp,均无热力学析出趋势。

这里把自由 [Cl−] 当作可控量;拖动时关注“达到临界值的先后”,而非沉淀质量。

AgCl:Ksp ≈ ([Ag+]/c°)([Cl−]/c°)
[Cl−]临界 = 1.8×10−10 ÷ 0.010 = 1.8×10−8数值以mol/L计;等号表示饱和边界,不保证成核或可见沉淀。
PbCl2:Ksp ≈ ([Pb2+]/c°)([Cl−]/c°)2
[Cl−]临界 = √(1.7×10−5 ÷ 0.010) = 4.12×10−2数值以mol/L计;Cl⁻的化学计量数为2,所以要开平方。

现在该怎么判断?

对同一时刻的 Cl− 浓度,先为每种盐写出 Ksp 表达式,再由起始阳离子浓度反推临界 [Cl−]。数值更小者先到达饱和条件。本例中 AgCl 的临界浓度比 PbCl2 小约 2.3 × 106 倍,所以先达到饱和边界。不能只比较两种盐的Ksp数值大小。

注意:这是理想化入门模型

真正做分离时,还要控制加料终点、考虑共沉淀、络合、活度、过滤损失等因素;当沉淀出现后,溶液中自由阳离子浓度也会改变。这里的“试探Q”保留初始阳离子浓度,只比较饱和阈值;不是沉淀后的实际Q。滑块控制自由Cl⁻,不是加料总浓度;高Cl⁻时活度和氯络合不能忽略,不能把图中区间直接当作真实分离方案。Q>Ksp表明热力学析出趋势,成核可能延迟。

教学模型,非实测。条件:25 ℃;a≈c/c°,c°=1 mol/L;Q与Ksp无量纲。采用稀溶液理想近似,忽略络合、体积变化,且以 [Ag+]、[Pb2+] 的初始值 0.010 mol·L−1 进行临界点比较。