微溶弱酸盐在纯水中溶解度的计算

微溶弱酸盐在纯水中溶解度的计算 第l卷第2期 Vd.1?.2 潍坊学院 l0fW?eifan~University 2001年l2月 Dec.200l 微溶弱酸盐在纯水中溶解度的计算 李丽敏 (潍坊学院化学系,山东潍坊261O43) 摘要:本文研究了微溶弱酸盐的溶度积及弱酸的离解常数对微溶弱酸盐在纯水中溶解 度的影响,分三种情况讨论了微溶弱酸盐溶解度的近似计算方法. 关键词:微溶弱酸盐;溶解度;纯水;水解 中图分类号:0651文献标识码:A文章编号:1671--4288(20o1)02—0o44__03 1前言 微溶弱酸盐MmAn在水中存在如下离解平衡(为简便起见,忽略电荷) MmAnmM+nA 该式表示在一定温度下,难溶电解质MmAn在饱和水溶液中的沉淀 一溶解平衡.若M和A在纯 水中无其它副反应发生,则达到平衡状态时, [M]:mS,[A]=nS 溶度积在一定温度下可表示为: = [M][A]”=(mS)(nS)”=nIn1n”Sn1 则微溶弱酸盐在纯水中的溶解度可用下式计算 一 “匿……………………………………C—f..!.!!L-.................................. ................,1,一 m ? 但有些微溶弱酸盐沉淀溶于水后,其阴离子会与水中H结合,通常叫做沉淀的水解作用.因为 溶液的浓度非常小,阴离子的水解相当严重.特别是当弱酸的最后一级离解常数很小时,阴离子的第 一 级水解可以接近完全.所以在计算微溶弱酸盐在纯水中的溶解度时,往往需要考虑阴离子的水解, 就不能直接利用(1)式进行计算. 那么,在计算微溶弱酸盐的溶解度时,什么情况下可直接采用(1)式,什么情况下则必须考虑 弱酸阴离子水解的影响呢?很多文献[1-3]都对该问题通过实例进行了简略的讨论,但均未明确提出应 用的界限.笔者在多年的教学中,参阅了大量的参考文献[1],提出可分成以下三种情况计算微溶弱 酸盐在纯水中的溶解度. 2问题与讨论 (1)微溶弱酸盐的溶度积较小(K印小于10一?,且弱酸的离解常数较小(Kal<10一),弱酸阴离 子的水解对溶液PH值的影响不大,可不考虑其水解对纯水pH值的影响,按pH等于7进行计算. 例1:考虑一的水解,计算CuS在纯水中的溶解度.已知:CuS的Ksp=6.0×10一,i-i:s的Kal 收稿日期:卸l—O9一l1 作者简介:李1I,~(1964.),女,潍坊学院化学系副教授,硕士,现主要从事极谱的研究. 荟44? „ 第2期李丽敏:微溶弱酸盐在纯水中溶解度的计算 = 1.3×10_?.Ka,=7.1×10. 解:CuS在水溶液中按下式离解: CuSCu2+s2一 CuS溶解出来的s2?在溶液中有下列平衡关系: s2一+H20,----~HS一+OH— HS一+H20H2S+OH一 由于CuS的溶解度很小,溶于水后离解出来s2一的浓度也很小,所以,尽管s2一几乎全部水解, 其产生的OH浓度也不会引起溶液PH值的改变,可以忽略不计,溶液的pH值就是纯水的pH值, 等于7. 设CuS的溶解度为S,则 [Cu2]=S,[s2一]+[Hs]+[H2S]=S Ksp=[cu2][s2一]=S?S?6s2一 s2一的分布系数为 lga2 =而—意0x100l07)20l0l015一(1.×一+1.3×1O一7×1.×,7+1.3×1O7×7.1×一一叶? = ?警=/64..0×0x110-36=1.2×1(tool) 若不考虑一的水解作用时,CuS的溶解度可直接用(1)式计算, s=:V6.0×10—36:2.4×10—18(mol?1一) 可见,在计算CuS的溶解度时,考虑s2一的水解作用,溶解度比不考虑时相差三个数量以上.因 此,必须考虑s2一的水解影响. (2)微溶弱酸盐的溶度积较大(Ksp大于l0(“)),且弱酸的离解常数较小(Ka1<l0-6),水 解后溶液的pH值将大于7,必须考虑弱酸阴离子水解作用对溶液pH值的影响,可以按第一级水解已 进行完全,而第二级水解基本上没有发生作近似计算. 例2:计算MnS在纯水中的溶解度.已知Ml1S的Ksp=2.0×10I1.,H2S 的Kal=1.3×l0,,I(a2 =7.1×l0一. 解:MnS在水溶液中按下式离解 MnS----~Mn2+s2 因为H2s的Ka2很小,s2一的水解作用较强,所以,MnS离解出来的s2一可认为第一步完全水解 s2一+H20----?I-IS一+OH一 故Ml1S在纯水中溶解时的总反应可表示为: MnS+H20:~~Mn2+HS+OH一 设的溶解度为S,由沉淀平衡可知: [Mn2]=S,[OH一]=S,[HS一]=S 设沉淀平衡常数为K,则 K=[Mn2][OH][HS]=s3 而K又可表示为 K=[Mn2][on.][]=[]rs2-][伽H+]=KspKw/Ka2 故s3=KspKw/Ka2 ? 45? |.L坊学院2001年l2月 S==6.5×10一(mol?L一) 此时[0H一]=6.5×10一(mol?L一),贝0[H?]=1.5×10一(II】D1?L一) 据此,可计算出溶液中s2一各种型体的分布系数分别为: s西可][] +/Cal 一(::2 一(1.5×10一n)2+1.3×10—7×1.5×10一n+1.3×10—7×7.1×10—15 同理可得: =1.2×10—4 一=1,一=4.7×10 结果表明,溶液中的s2一主要以HS一形式存在,按第一级水解完全,第二级水解基本没有发生的 近似处理是正确的. (3)当弱酸的离解常数较大(Ka>10)时,不论溶度积大小,均可作为难溶强电解质.直接用 (1)式进行计算. 例3计算CaF2在纯水中的溶解度.已知:car2的Ksp=2.7×10一II. 解:CaF2在纯水中发生如下离解: CaF2;==Ca2+2F一 设CaF2的溶解度为S,则[Ca2]=S,[F一]=2S Ksp=[][F一]=S(2s)=2.7×10 S==1.9×10一(mol?1一) 参考文献 [1]华中师大,东北师大,陕西师大编.分析化学(第二版).北京:高等教育出版社,1986 [2]武汉大学主编.分析化学(第三版)北京:高等教育出版社,1995 [3]陈增宁等编.定量分析.上海:复旦大学出版社,1985 [4]武汉大学化学系分析化学教研室编.分析化学例题与习题.北京:高等教育出版社,1999 [5]武汉大学定量分析习题精解编写组编着.定量分析习题精解.北京:科学出版社,1999 [6]周性尧,任建国编着.分析化学中的离子平衡.北京:科学出版社,1998 Thecalculationofsolubilityaboutmicrosolubility weakacidsaltinpurewater UU一一min (Depamnent0fcll嘶.Welf~gCollege,Weifang,Shangdong,26lo43) Ah煎Ic:Inthispaper.theeffectsaboutthesolubilityproductofmicrosolubilityweaka cidsaltanddissoci- ationcotmtantofweakacidtothesolubilityofitinpurewaterwerestudied,thewaysofapproximatecalculation about~lubilityofmicmsolubilityweakacidsaltwerediscussedinthreeconditions. 1words:micmsolubilityweakacidsalt;solubility;purewager;hydrolysis ? 46? 编辑:李敏 ? 啼