易溶电解质存在溶解平衡吗？

白康康

摘 要： 难溶电解质的溶解平衡是高中化学知识体系的重要组成部分，但易溶电解质是否存在溶解平衡呢？作者翻阅国内中学、大学常见化学教材，查阅期刊全文数据库，均未发现答案，仅以饱和氯化钠溶液为研究对象，通过设计实验得出结论：在一定条件下，易溶电解质的饱和水溶液中存在溶解平衡，且溶度积Ksp几乎为一常数。

关键词： 易溶电解质 溶解平衡 溶度积

1.问题的提出

难溶电解质的溶解平衡是普通高中课程标准实验教科书《化学反应原理》（人教版）的重要内容[1]。其核心知识点如下：⑴难溶电解质的饱和溶液（有电解质固体存在）中存在沉淀-溶解平衡。难溶电解质固体在水分子的作用下，电离出少量自由移动的阴、阳离子；同时自由移动的阴、阳离子又受难溶电解质固体表面正负离子的吸引，形成难溶电解质沉淀。⑵当沉淀的溶解速率等于生成速率时，就会建立沉淀-溶解平衡。⑶沉淀-溶解平衡的平衡常数用溶度积K■表示；当温度一定时，某难溶电解质的溶度积Ksp为一定值。

AgCl和NaCl都属于强电解质，只是二者的溶解度相差较大。既然AgCl饱和溶液（有AgCl固体存在）中存在溶解平衡，那么NaCl饱和溶液（有NaCl固体存在）中是否存在溶解平衡？即：⑴像NaCl这样的易溶电解质的饱和溶液中是否存在溶解平衡？⑵如果易溶电解质的饱和溶液中存在溶解平衡，那么一定温度下的溶度积Ksp是否为定值？

带着这个疑问，我查阅了几个常见版本的中学、大学化学教材，搜索了期刊全文数据库，均未获得结果。本着求真务实的科学态度，我设计了以下实验，以期得到真实的答案。

2.实验部分

2.1实验仪器和试剂

学生托盘天平，镊子，称量纸，10mL移液管，洗耳球，温度计，50mL烧杯；蒸馏水，NaCl（分析纯），KCl（分析纯），浓盐酸（36%-38%）。

2.2实验温度

整个实验过程室温始终为11℃；

2.3实验过程

实验1：定性分析浓盐酸对NaCl溶解度的影响：用托盘天平称取0.5gNaCl固体并加入50mL的小烧杯中；用移液管量取10mL浓盐酸并加入小烧杯；充分振荡，观察到小烧杯中的NaCl固体几乎完全不溶解。

实验2：定量分析KCl对NaCl溶解度的影响：⑴取7只小烧杯，依次编号为1、2、3、4、5、6、7。⑵用托盘天平称量6份KCl，质量分别为0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g，依次将所称量的KCl编号为2、3、4、5、6、7。⑶用托盘天平称量7份NaCl，质量都为4.0g，依次编号为1、2、3、4、5、6、7。⑷向1至7号烧杯中用移液管各加入10mL蒸馏水。⑸将6份KCl固体依次加入对应小烧杯（药品编号与烧杯编号相同）中，充分振荡使每个小烧杯中的KCl固体完全溶解。⑹依次取1至7号NaCl固体中的少量（少于0.1g）加入对应烧杯中，充分振荡；待每个烧杯中的NaCl固体完全溶解后，再将对应编号的NaCl固体中的少量（少于0.1g）加入对应烧杯中，充分振荡；重复之前操作，直至充分振荡后每个小烧杯中有少量NaCl固体不再溶解。⑺分别称量1至7号NaCl固体的剩余质量，并做好记录（见表1）。

表1 实验2数据记录

3.结果分析

3.1 NaCl饱和溶液中是否存在溶解平衡

查阅资料知，在10℃时，NaCl的溶解度为35.8g；KCl的溶解度为31.0g[2]。10mL蒸馏水理论上可以溶解3.58gNaCl；实验1取10mL浓盐酸，称取的0.5gNaCl几乎全部不溶解，说明HCl使NaCl的溶解度降低，甚至导致NaCl几乎不溶于浓盐酸。

结论：NaCl饱和溶液（有NaCl固体存在）中存在以下动态平衡：

NaCl（s） Na■（aq）+Cl■（aq）

浓盐酸电离出来大量的Cl■，导致平衡向左移动，降低了NaCl的溶解度，即NaCl饱和溶液中存在溶解平衡。同时说明易溶电解质的溶解平衡存在“同离子效应”。

3.2 NaCl饱和溶液中是否存在溶度积常数

忽略加入NaCl和KCl对溶液体积的影响，做如下分析：

表2 实验2数据分析

3.2.1随着溶液中溶解KCl的质量不断增加，溶液所能溶解NaCl的最大质量不断减少。

3.2.2当外加KCl的质量≤1.5g（注：10℃时，10mL水最多溶解3.1gKCl）时，c（Na■）·c（Cl■）的值变化不大，保持在30.00左右；当外加KCl的质量≥2.0g时，c（Na■）·c（Cl■）的值逐渐减小。

3.2.3可见，当外加KCl的质量较少时，NaCl饱和溶液中存在溶度积常数；在11℃时，Ksp（NaCl）≈30.00；当外加KCl的质量较多时，Ksp（NaCl）的值急剧减小，不再为定值。

4.结论

与难溶电解质类似，易溶强电解质的饱和溶液（有电解质固体存在）中存在沉淀溶解平衡；当外加电解质的量较小时，该易溶强电解质的Ksp几乎为定值。

5.反思

5.1由于条件所限，本实验采用学生托盘天平进行称量，会对实验数据的精确度产生影响。

5.2本实验在数据处理的过程中，忽略外加电解质对溶液体积的影响，会对实验数据的精确度产生影响。

5.3严格地说，溶度积的表达式应为离子“活度”的幂之积[3]，即K■（NaCl）=a（Na■）·a（Cl■），“活度”是“活度系数（因子）”与浓度的乘积。当电解质溶液的浓度增大时，溶液的离子强度I会增大，导致该强电解质的平均活度因子γ■减小，使浓度和“活度”的值差距增大[4]。对于难溶电解质来说，饱和溶液中各离子浓度较小，其“活动系数”可看做1，即用浓度替代“活度”表示K■是合理的；对于易溶电解质说，饱和溶液中各离子浓度较大，其“活动系数”远小于1，故不能用浓度替代“活度”表示K■。本文用浓度来表示K■，必然会产生数据的误差。

5.4“可逆反应的化学平衡”、“弱电解质的电离平衡”、“盐类的水解平衡”及“难溶电解质的溶解平衡”是高中化学有关“可逆过程”的重要知识点。但“易溶电解质的溶解平衡”却被高中化学教材（甚至是大学化学教材）忽略，究其原因，可能是易溶电解质的溶解平衡中溶度积Ksp的误差较大。

5.5忽视“易溶电解质的溶解平衡”，不利于学生科学、全面地认识溶解过程的可逆性，甚至不能解释像“NaCl不溶于浓盐酸”这样的实验事实。高中化学教师在讲解“难溶电解质的溶解平衡”内容时，如果适度拓展，引入“易溶电解质的溶解平衡”，将有助于学生构建更科学、全面的化学知识体系。

参考文献：

[1]宋心琦.普通高中新课程标准实验教科书：化学反应原理（选修4）.3版.北京：人民教育出版社，2007：61-66.

[2]胡美玲.义务教育课程标准实验教科书：化学（九年级下册）.2版.北京：人民教育出版社，2006：36.

[3]北京师范大学等校.无机化学（上册）.第四版.北京：高等教育出版社，2002：336-337.

[4]傅献彩等.物理化学（下册）.第五版.北京：高等教育出版社，2006：29-35.