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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

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[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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