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判断金属离子强酸盐溶解时是否有氢氧化物沉淀产生的计算

来源:化学原理补正博客作者:化学自习室 点击:所属专题: 溶度积应用 氢氧化物沉淀
对一定浓度的含有某金属离子的溶液来说,判断其中是否有氢氧化物沉淀出现的方法其实是很简单的。因为根据溶度积规则,只要满足条件[M n+ ][OH - ] n ≧ K sp ,溶液中就会有M[OH] n 沉淀生成。 要注意的是,当金属离子有较强的水解趋势时,金属离子的分析浓度 c 并不

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对一定浓度的含有某金属离子的溶液来说,判断其中是否有氢氧化物沉淀出现的方法其实是很简单的。因为根据判断金属离子强酸盐溶解时是否有氢氧化物沉淀产生的计算溶度积规则,只要满足条件[Mn+][OH]nKsp,溶液中就会有M[OH]n沉淀生成。

要注意的是,当金属离子有较强的水解趋势时,金属离子的分析浓度c并不等于其平衡浓度[Mn+],而是[Mn+]比c要小;溶液中的[OH]也不是纯水中的“10-7mol·L-1”,而是[OH]比“10-7mol·L-1”也小。解决问题的关键在于,要计算出达到水解平衡时该盐溶液中[Mn+]及[OH]的具体数值。

按酸碱质子理论,作为质子酸,当已知金属离子Mn+Ka(可由化学手册查出)及分析浓度c时,是可以计算出其水解掉的部分,及溶液的[H],从而得到该盐溶液中[Mn+]及[OH],并进而做出是否有M[OH]n沉淀生成的判断的。

遵循上述的思路,可以对带电荷数不同的几类金属离子,分别举出一个计算的实例:

例1.计算0.1 mol·L-1AgNO3溶液中,在考虑Ag水解的情况下,是否有氢氧化物沉淀生成?

解:查得AgOH的Ksp=2.0×10-8

还查得,作为一元弱酸Ag的PKa=11.1,即Ka=7.9×10-12(很弱的质子酸)。

这样,应该使用极弱式,来计算溶液的[H]:

判断金属离子强酸盐溶解时是否有氢氧化物沉淀产生的计算(mol·L-1)。

所以,溶液中的[OH] =Kw/[H] =1.0×10-14/9.0×10-7=1.1×10-8

据溶度积规则,[Ag]·[OH] = 0.1×1.1×10-8= 1.1×10-9Ksp=2.0×10-8

所以,从理论上看,用纯水来配制AgNO3溶液时,不会有AgOH沉淀生成。

例2.计算0.1 mol·L-1Cu(NO3)2溶液中,在考虑Cu2+水解的情况下,是否有氢氧化物沉淀生成?

解:查得Cu(OH)2Ksp=2.2×10-20

还查得,作为一元弱酸Cu2+的PKa=8.0,即Ka=1.0×10-8

可以用最简式来计算溶液的[H]:

判断金属离子强酸盐溶解时是否有氢氧化物沉淀产生的计算(mol·L-1)。

这样,溶液中的[OH] =Kw/[H] =1.0×10-14/3.2×10-5=3.1×10-10

据溶度积规则,[Cu2+]·[OH]2= 0.1×(3.1×10-10)2= 9.6×10-21Ksp=2.2×10-20

所以,从理论上看,用纯水来配制Cu(NO3)2溶液时,也不会有Cu(OH)2沉淀生成。

例3.计算0.1 mol·L-1Fe(NO3)3溶液中,在考虑Fe3+水解的情况下,是否有氢氧化物沉淀生成?

解:查得Fe(OH)3Ksp=4×10-38

还查得,作为三元弱酸Fe3+的PKa1=2.83,即Ka1=1.5×10-3(中强的弱酸);PKa2=4.59,即Ka2=2.6×10-5

这样,应该不考虑酸的二级解离,并使用近似式来计算溶液的[H]:

判断金属离子强酸盐溶解时是否有氢氧化物沉淀产生的计算

可解得[H]=1.2×10-2

从而求得[OH] =8.7×10-13,[Fe3+] = 0.1-1.2×10-2=8.8×10-2

离子积[Fe3+] [OH]3= 8.8×10-2×(8.7×10-13)3=5.8×10-38Ksp=4×10-38

计算说明,用纯水来配制0.1 mol·L-1Fe(NO3)3溶液时,肯定会有Fe(OH)3沉淀生成。所以,在配制这一溶液时一定要加适量硝酸,以防止Fe3+的水解。

(责任编辑:化学自习室)
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