溶解度與溶度積常見錯誤探析

摘 要：目前不少中學(xué)生對溶解度及溶度積概念的認(rèn)識不清晰，中學(xué)教材也沒有全面系統(tǒng)地去理順溶解度含義的認(rèn)識發(fā)展及溶解度與溶度積之間的關(guān)系。通過厘清溶解度與溶度積的概念及常見錯誤認(rèn)識，以期于廣大學(xué)生學(xué)習(xí)時有所幫助，以期培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，促進學(xué)生自我發(fā)展。

關(guān)鍵詞：溶解度;溶度積;錯誤;探析

初高中教材并沒全面系統(tǒng)地去理順溶解度含義的認(rèn)識發(fā)展，更沒有好好銜接溶解度與溶度積這兩個概念，造成不少學(xué)生一些錯誤的認(rèn)識。現(xiàn)從以下方面進行梳理，以期于廣大學(xué)生學(xué)習(xí)有所幫助。

錯誤一：溶解度就是溶度積

根據(jù)現(xiàn)行人教版九年級下冊教材第35頁描述：在一定溫度下，在一定量溶劑里溶質(zhì)的溶解量是有一定限度的?；瘜W(xué)上用溶解度表示這種溶解的限度。

現(xiàn)行人教版高中選修四第65頁科學(xué)視野欄目提到：沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)，符號為Ksp，在一定溫度下，Ksp是一個常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積。

由此可見，溶解度與溶度積都與溫度有關(guān)，都與溶解性有關(guān)。但兩個概念也有很多不同，如描述對象不一樣，氣體、固體、液體等都有溶解度來描述其相關(guān)溶解能力;但溶度積只限于描述難溶強電解質(zhì)，并且溶度積著重于從平衡角度來描述。

當(dāng)溶解度與溶度積的描述對象均為難溶強電解質(zhì)時，它們相互之間有換算關(guān)系。設(shè)難溶電解質(zhì)AxBy的溶解度為Smol·L-1，其飽和溶液中有C（Ax+）=xS，C（By-）=yS，此時Ksp（AxBy）=C（Ax+）xC（By-）y=（xS）xC（yS）y=xx·yy·S（x+y），此即為溶解度與溶度積之換算關(guān)系式，在換算時要注意單位統(tǒng)一，如果溶解度單位不是mol·L-1，要先換算成物質(zhì)的量濃度。但上述公式應(yīng)用有一定條件：①僅可用于難溶電解質(zhì)，此時濃度近似等于活度;對于溶解度較大的強電解質(zhì)，如微溶的CaSO4等，其離子強度較大而導(dǎo)致濃度與活度差別較大。②僅可用于電離出的離子無水解、絡(luò)合等其他副反應(yīng)的物質(zhì)，如Na2CO3、Na2S等由于水解就不可用上述換算關(guān)系。③僅可用于在水溶液中溶解部分全部電離的情況，如Hg2Cl2由于共價性強，其溶解部分并未完全電離成離子。④僅可用于難溶電解質(zhì)一步完全的情況。

錯誤二：溶解度只有g(shù)/100g水這一個單位

在初中學(xué)習(xí)時，教材有說到溶解度單位為g/100g水，而在高中教材中沒有再提到過溶解度的新單位，不少學(xué)生誤以為溶解度的單位只有g(shù)/100g水。在初中時，學(xué)生由于受所學(xué)知識水平限制，當(dāng)時只學(xué)過質(zhì)量分?jǐn)?shù)這一種濃度表示方式，所以教材只提供了g/100g水這一個單位。但是溶解度是對溶解程度的一個描述，當(dāng)時條件下其飽和溶液的濃度即可以用來表達溶解度，而濃度的表達方式有多種，僅中學(xué)就接觸過質(zhì)量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量體積濃度、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度等，而從實際來看，使用物質(zhì)的量濃度表示其溶解度更方便，故大學(xué)教材中主要以物質(zhì)的量濃度來表示溶解度，溶解度單位主要用mol·L-1。

錯誤三：當(dāng)溫度一定時，溶解度是定值

例題1：已知常溫時，BaSO4的溶度積是1.1×10-10，求出其在水中溶解度及在1.0mol·L-1的Na2SO4溶液中溶解度。

此時BaSO4的溶解度減少為水中的十萬分之一。

當(dāng)難溶電解質(zhì)達到沉淀溶解平衡后，類似例題1這種因為加入含有相同離子的可溶強電解質(zhì)而使難溶強電解質(zhì)的溶解度減小的現(xiàn)象稱為同離子效應(yīng)。故在人教版初中教材及人教版高中選修4教材均有說明其提供的相關(guān)溶解度數(shù)據(jù)為水中溶解度數(shù)據(jù)。由于同離子效應(yīng)使難溶強電解質(zhì)的溶解度大為降低，同離子效應(yīng)經(jīng)常應(yīng)用于使沉淀更加完全及洗滌沉淀過程。如粗鹽提純中為除去碳酸根離子，往往加入稍過量的BaCl2溶液，就是為了利用同離子效應(yīng)，使得碳酸根離子沉淀得很完全;在洗滌BaSO4沉淀時，往往使用稀硫酸溶液洗滌，因為SO42-的同離子效應(yīng)而防止了BaSO4沉淀的溶解損失。根據(jù)經(jīng)驗，沉淀劑過量50%～100%較為合適，過量太多則會導(dǎo)致鹽效應(yīng)、絡(luò)合效應(yīng)、酸效應(yīng)等副反應(yīng)，從而使沉淀發(fā)生溶解。

錯誤四：當(dāng)溶質(zhì)離子積Qc>Ksp，溶液中一定析出沉淀

有時溶液中離子積Qc>Ksp，但不一定能觀察到有沉淀生成。可能的原因有五：（1）Qc是按濃度進行計算，不是按活度;如果按活度代入計算Qc，可得出Qc

錯誤五：只能溶解度大的生成溶解度小的，不能溶解度小的生成溶解度大的

由一種難溶物轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì)是比較容易實現(xiàn)的。

比如在BaCO3飽和溶液中加入K2SO4溶液，由于Ksp（BaCO3）大于Ksp（BaSO4），Ba2+與SO42-生成BaSO4沉淀，此時溶液中Ba2+濃度下降，BaCO3逐漸溶解。當(dāng)不斷加入K2SO4，BaCO3固體將會完全轉(zhuǎn)化成BaSO4。

當(dāng)兩種沉淀同時存在時，有如下關(guān)系：

故1L溶液使被轉(zhuǎn)化掉的BaSO4的質(zhì)量：233×0.0022=0.51（g）

所以沉淀相互之間均可以轉(zhuǎn)化，以上事實及數(shù)據(jù)表明溶解度大的轉(zhuǎn)化為溶解度小的較容易，溶解度小的轉(zhuǎn)化為溶解度大的很困難。

錯誤六：根據(jù)平衡移動原理，沉淀劑加得越多沉淀效果一定越好

沉淀劑并非加得越多，就一定沉淀效果越好。

比如鹽效應(yīng)，強電解質(zhì)的加入導(dǎo)致溶液中離子濃度增大，從而導(dǎo)致活度有所變化。

錯誤七：溶解度越大，則其溶度積越大

例3：已知常溫下AgCl的Ksp=1.8×10-10，求AgCl的溶解度S（假定離子不發(fā)生水解）。

從以上兩個例子可以看出：AgCl的Ksp比Ag2CrO4的Ksp大，但AgCl的溶解度比Ag2CrO4的溶解度小。原因是前者為XY形結(jié)構(gòu)，后者為X2Y形結(jié)構(gòu)，故溶解度與溶度積大小關(guān)系不一致。再如：CuCl（Ksp=1.02×10-6，S=1.01×10-3mol·L-1），CuBr（Ksp=4.15×10-8，S=2.04×10-4mol·L-1），CuI（Ksp=1.27×10-12，S=1.13×10-6mol·L-1），類似于此類具有相同結(jié)構(gòu)的難溶電解質(zhì)，其溶度積Ksp與溶解度的大小關(guān)系才可一致。

參考文獻：

[1]曹錫章，宋天佑，王杏喬.無機化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2]楊斌.淺談溶度積常數(shù)及其應(yīng)用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（3）：70-71.

[3]周享春.普通化學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2013.

[4]蔡少華，龔孟濂，史華紅.無機化學(xué)基本原理[M].廣東：中山大學(xué)出版社，1999.

作者簡介：劉彥波（1980—），男，碩士，中學(xué)一級教師，主要研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。

編輯 溫雪蓮