第9章 沉淀—溶解平衡¶

本章中心问题¶

“难溶”究竟有多难溶？混合两种溶液后如何判断是否出现沉淀？同离子、pH和副反应 怎样改变溶解度？多种离子共存时能否选择性沉淀其中一种？一种沉淀为什么可能转化为 另一种，或在改变条件后重新溶解？

本章把第7章的通用平衡框架用于固—液体系：

固体与溶液是否达到饱和平衡？
→ Ksp与摩尔溶解度

当前离子组成是否要求析出或溶解？
→ Qsp与Ksp

环境是否改变自由离子浓度？
→ 同离子、pH与副反应

多个固相或多个离子竞争时发生什么？
→ 开始沉淀条件、选择性、转化与耦合

学习本章之前¶

必须掌握¶

• 7.4： 平衡常数、活度和纯相；
• 7.5： \(Q/K\)与反应方向；
• 7.6： ICE表、物料守恒、电荷守恒和多重平衡；
• 第8章：pH、酸碱平衡和物种分布。

建议熟悉¶

• 1.6： 电解质、溶液混合和净离子方程式；
• 5.5： 晶格稳定与溶剂化的竞争。

本章学习成果¶

完成本章后，你应该能够：

1. 区分溶解度、摩尔溶解度和溶度积；
2. 用活度写难溶离子固体的\(K_\mathrm{sp}\)；
3. 按溶解计量关系在\(K_\mathrm{sp}\)与摩尔溶解度之间转换；
4. 说明为什么不同化学计量类型的\(K_\mathrm{sp}\)不能直接比较溶解度；
5. 用\(Q_\mathrm{sp}/K_\mathrm{sp}\)判断沉淀或溶解方向；
6. 计算同离子存在时的条件溶解度；
7. 分析阴离子质子化和金属水解造成的pH效应；
8. 计算开始沉淀的临界浓度；
9. 评价分步沉淀是否达到所需分离程度；
10. 用平衡常数组合判断沉淀转化；
11. 解释酸碱或给定副反应为何可促进溶解；
12. 区分热力学方向、成核动力学与实验观察；
13. 用物料守恒、电荷守恒和相存在条件检查答案；
14. 说明活度、离子强度和亚稳过饱和的模型边界。

核心单元¶

本章不负责¶

• 沉淀滴定的系统分析方法；
• 复杂多配体、多沉淀系统的完整数值求解；
• 成核、晶体生长和粒径分布的系统动力学；
• 盐效应的完整活度系数模型；
• 配体形成常数的定量推导（留给第11章）；
• 在后续元素章节重新推导溶度积公式。

本章中的浓度简式均说明稀溶液近似；严格热力学表达仍以无量纲活度为准。9.1至9.4 及章末复习已完成；第10章完成后又回看了自由离子活度、沉淀—电势和热力学/动力学 接口。第11章完成后仍需复核配位—沉淀竞争。