难溶硫化物在水中溶解度计算的探讨

第２２卷第３期　大学化学　２００７年６月　难溶硫化物在水中溶解度计算的探讨　王晨光苏星光　长春１３００１２）　（吉林大学化学学院摘要在讲授难溶硫化物溶解度的计算时，由于其阴离子在纯水中发生水解作用，会改变溶　液的ｐＨ，计算此类弱酸盐在水中的溶解度时，要考虑其阴离子水解的影响。现行教材大都分两种　情况来讨论：若沉淀的溶解度非常小，则认为由Ｓ　水解产生的［ＯＨ一］很小，此时水解后溶液的ｐＨ　与水相同，可按ｐＨ＝７时的酸效应来计算沉淀的溶解度；若沉淀的溶解度较大，则水解后溶液的　ｐＨ大于７，此时按阴离子第一级水解已经完全，而第二级水解基本上没有发生，作近似计算　。本　文提出了一种计算难溶硫化物在水中溶解度的新方法，即通过分段考虑Ｓ　离子水解后水的ｐＨ，　逆向推出与之对应的难溶硫化物的　。范围，并给出了溶解度大小的近似计算公式。　已知Ｈ　ｓ在水中的离解常数为　＝１０－６．８８，　，＝１０　，当难溶硫化物在水中溶解　时，Ｓ　一要发生水解，当水解后的ｐＨ介于７．０ｏ～８．１８之间时，ｓ　一主要以Ｈ　ｓ和Ｈｓ一型体存　在，而当水解后的ｐＨ介于８．１８～１２．８５之间时，ｓ　一主要以Ｈｓ一型体存在（此时６　＞０．９５）。　设难溶硫化物在水中的溶解度为ｓ。　（１）当硫以Ｈｓ一为主要型体存在时，［Ｈｓ一］＝ｓ，水的ｐＨ在８．１８～１２．８５之间，与之对应　的［ＯＨ一］为１０　・　～１０　・　，故可忽略水解离出的［ＯＨ一］，近似认为［Ｈｓ一］　［ＯＨ一］　，其　中１０－５．８２＜ｓ＜１０　Ｉ１　。即：　Ｓ　一＋Ｈ，０＝ＨＳ一＋ＯＨ一　Ｃ　Ｓ　一］　一［南２＝　一Ｓ　］一　　一　Ｋｗ５　＝［Ｓ　一］＝１０’。　ｓ　①对于ＭＳ类型：［Ｍ　］＝［ＨＳ一］＝ｓ，则：　［Ｍ　］［Ｓ　一］＝［Ｓ　一］ｓ＝１０－０．１５５３　＝由于１０　＜ｓ＜１０　，则当１０－１７．６１＜　＜１０　ｄ印时，ＭＳ在水中的Ｓ　主要以ＨＳ一型体　存在，此时溶解度ｓ＝（　１０　）１／３。　②对于Ｍ　ｓ类型：［Ｍ　］＝２［Ｈｓ一］＝２５，则：　＝［Ｍ　］　［ｓ　一］＝４×１０’。。　＜　＜１０　Ｉ４　时，Ｍ２Ｓ在水中的Ｓ　一主要以Ｈｓ一型　由于１０－５．８２＜ｓ＜１０－１．１５，则当１０　体存在，此时溶解度ｓ＝（　１０　／４）１／４。　４８　维普资讯 http://www.cqvip.com

（２）当硫以Ｈｚｓ和Ｈｓ一为主要型体存在时，ｐＨ在７．００～８．１８之间，由质子条件式［Ｈ　］　＋［ＨＳ一］＋２［Ｈ２Ｓ］＝［ＯＨ一］得：　＋２ｓ　１０　∞『Ｈ　］　１０　１＋１０　・　［Ｈ　］＋１０　・。　［Ｈ　］　－．ＥＨ　］　由于ｐＨ为７．００～８．１８，故上式可简化为：　＝　㈩　①对于ＭＳ类型：　［　］Ｉ　Ｓ２－　：一卉　（２）　若ｐＨ＝７．００，溶解度为ｓ　；而ｐＨ＝７．０３时，溶解度为ｓ２。　ｓ，／　０Ｍ・＝１．０５　＼／１＋１　＿７・０３＋１０２］・０３＿７　０３　２可见，当ｐＨ＝７．０３时，仍按ｐＨ＝７．００计算溶解度误差不大于５％。　将ｐＨ＝７．０３代人（１）式得：ｓ＝９．７７×１０～ｍｏｌ／Ｌ。　将ｐＨ＝７．００，ｓ＝９．７７×１０－９ｍｏｌ／Ｌ代人（２）式得：Ｋ。　＝１０－２　舵。　当　。　＜１０－２　时，ｐＨ＜７．０３，仍按ｐＨ＝７．００计算，溶解度ｓ＝（　１０　・４。）　ｍｏｌ／Ｌ。而当　１０－２　＜　＜１０　・　时，ｐＨ为７．０３～８．１８，此时溶解度的计算需要解方程组，十分复杂，在实　际工作中也没有必要。　②对于Ｍ　ｓ类型：　由Ｋ　＝［Ｍ　］　［ｓ　一］得：　Ｋｓｖ＝（２　ｓ　可　ｌ＿丽　（３）　同理，当水解使ｐＨ＝７．０４时，仍按ｐＨ＝７．００计算溶解度误差不大于５％。　将ｐＨ＝７．０４代人（１）式得：ｓ＝１．３１×１０～ｍｏｌ／Ｌ。　将ｐＨ＝７．００，ｓ＝１．３１×１０　ｍｏｌ／Ｌ代人（３）式中得：　则当Ｋ　＜１０　＝１０－３　。　时，ｐＨ＜７．０４，仍按ｐＨ：７．００时计算，溶解度ｓ＝（　。１０　’加／４）　ｍｏ１／　，Ｌ；ｆｆ￣１０。　＜　。　＜１０－２　∞时，ｐＨ为７．０４～８．１８，溶解度的计算需解方程组，十分困难在　实际工作中也没有必要。　现将上述两种情况下推导出的难溶硫化物的溶解度计算公式列于表１。　表１不同情况下难溶硫化物的溶解度计算公式　（下转第７ｌ页）　４９　维普资讯 http://www.cqvip.com

白放置一部分数据和图表，使其尽量与对应的引文编排在同一页，以利于学习者阅读。此外，　为了让学生最大程度地理解教材内容，在空白处还链接“页边注解”（Ｍａｒｇｉｎ　Ｎｏｔｅｓ），用简短的　篇幅、生动的语言以及形象的图片解释相关理论或提供相关的信息，使学生在拓展视野的同时　加深对化学原理的理解。　全书共有１３０多条“页边注解”，有些条目是对抽象的原理进行通俗化的形象比喻，如为　了深入浅出地说明共振结构是离域电子对形成的化学键，而不是两种结构的交替出现，在“页　边注解”使用了紫色骡（蓝色的马与红色的驴杂交而成）的例子；有些条目介绍科学家的生平　及其贡献，包括拉瓦锡、道尔顿、卢瑟福、门捷列夫、路易斯、吉布斯、能斯特等；另一些注解反映　现代科学研究的进展，如高压下由石墨制备金刚石、储氢材料的研究等；简介物质的结构及其　应用，如磷酸盐的广泛用途、氮氧化合物的生化功能、硼硅酸盐作为实验室器皿等；还有些注解　是利用相关原理解释日常事件，如玫瑰花为什么会散发芳香，霓虹灯是如何发光的，身体和地　球是如何控制温度的，人体的肺部如何工作等。　综上所述，《化学》（第３版）教材在内容选取、组织和表现方面存在３条基本的编写主线，　即“逻辑化思考以解决问题”、“可视化分子模型”以及“将化学应用于现实世界”。前者以“问　题解决方法”的形式体现，而后两者则分别在分子微观图及一系列“个性化”的栏目中得以体　现。　从对该教材的特色分析中，可以得到如下启示：编制普通化学教材时，在继承重视化学概　念和原理的科学性与系统性传统的同时，应注意内容表现方式的多样性。可借鉴《化学》教材　的编排设计，在教材编排中加强学习方法的指导，为学生提供解决问题的思路和方法；巧妙设　计栏目将化学原理的实际应用价值显示出来，体现学科间相互交叉融合，让学生学以致用；在　插图的制作精选与版式设计方面促进学生对化学知识的理解，激发学生学习化学的兴趣。　参考文献　１　Ｓｉｌｂｅｒｂｅｒｇ　Ｍ　Ｓ．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：Ｔｈｅ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｎａｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｍａｔｔｅｒ　ａｎｄ　Ｃｈａｎｇｅ．３ｒｄ　ｅｄ．Ｂｏｓｔｏｎ：ＭｃＧｍｗ—Ｈｉｌｌ，２００３　（上接第４９页）　从分析化学教材所附的难溶化合物溶度积常数表不难发现　，绝大多数难溶硫化物的Ｋｓ　都在上述讨论范围内，因此可直接利用上面推导出的溶解度计算公式进行近似计算。应当指　出，对于同一种难溶硫化物，从不同手册上查得溶度积常数不一致，有的相差很大，故在讨论难　溶硫化物的溶解度时，只需近似计算。　参考文献　１容庆新，陈淑群．分析化学．广州：中山大学出版社，１９９７　２邹明珠，许宏鼎，于桂荣，等．化学分析．第２版．长春：吉林大学出版社，２０００　７ｌ