第三章:溶液中的化学平衡 第五节 实际体系中的多重平衡
第三章：溶液中的化学平衡 第五节 实际体系中的多重平衡
例3-17某溶液中含Zn2+、Cd2两种离子,其浓度分别为C(Zn2)= 293×105 mol dm3,C(Cd2+)=140×106 mol.dm3。向该溶液中不断 通入H2S,使溶液中H2S保持饱和(H2S的饱和浓度为0.10modm3) 已知Kβ(ZnS)=293×1025,K(CdS)=1.40×10-29。试问若需将溶液中 Zn2浓度降至293×10-0 mold3,则溶液的pH值最低应控制多少? 在该pH下溶液中残留的Cd2离子浓度为多少? HaS ZnS+→Zn2++S2 [S2]=Ksp Zns/[Znzf =2.93×1025/293×10-10 =100×1015 H2S←→2H:+S2 HS 2H++ S2 0.1X1.00×1015(平衡) C(Zn2+)=293×105modm3 [H]2[S2] C(Cd2)=140×10°mdm4 K a H2S HS CdS←Cd2++S [Cd2]=Ksp Cds/[S21
例 3-17 某溶液中含Zn2+ 、Cd2+两种离子，其浓度分别为C(Zn2+ ) = 2.93×10-5 mol•dm-3 ，C(Cd2+ ) = 1.40×10-6 mol•dm-3。向该溶液中不断 通入H2S，使溶液中H2S保持饱和(H2S的饱和浓度为0.10 mol•dm-3 )。 已知KSP(ZnS)=2.93×10-25 , KSP(CdS)=1.40×10-29。试问若需将溶液中 Zn2+浓度降至2.93×10-10 mol•dm-3 ，则溶液的pH值最低应控制多少？ 在该pH下溶液中残留的Cd2+离子浓度为多少？ C(Zn2+) = 2.93×10-5 mol•dm-3 C(Cd2+) = 1.40×10-6 mol•dm-3 H2S H2S 2H+ + S2- 0.1 x 1.00 ×10-15 (平衡） Ka,H2S = ————— ZnS Zn2+ + S2- [S2- ] = Ksp,ZnS/ [Zn2+] = 2.93×10-25 / 2.93×10-10 = 1.00 ×10-15 [H+ ] 2 [S2- ] [H2S] CdS Cd2+ + S2- [Cd2+] = Ksp,CdS / [S2- ] H2S 2H+ + S2-
例3-18在体积为1.0dm3,浓度为60 moldm3的NH3水中,加入 0.lmol的cuSO4,形成铜铵配离子[Cu(NH32溶液(假定加入CuSO4弓 起的体积变化可忽略不计)。试问,向该溶液中加入含IO3或S2离子的 溶液,能否产生Cu(O22或CuS沉淀析出? 解: Cu2+ 4 NH Cu(NH3)4 起始浓度mo0.1 6.0 0 平衡浓度moL X 60-4(01-x)≈560.1-x≈0 K Cu(NH3) 4 Cu Cu(NH3)4I 稳NH31Cu INH3]K稳 Cu(O)2←→Cu2++2l03[O3]=Kco32/Cu21=12×105 CuS←→Cu2++S2 S2]=KpCd/Cu2]=261×109
例 3-18 在体积为1.0 dm3，浓度为6.0 mol•dm-3的NH3水中，加入 0.1mol的CuSO4，形成铜铵配离子[Cu(NH3 ) 4 ] 2+溶液(假定加入CuSO4引 起的体积变化可忽略不计)。试问，向该溶液中加入含IO-3或S -2离子的 溶液，能否产生Cu(IO3 ) 2或CuS沉淀析出？ 解： Cu2+ + 4 NH3 = Cu(NH3 )4 2+ 起始浓度mol/L 0.1 6.0 0 平衡浓度mol/L x 6.0-4(0.1-x) 5.6 0.1-x 0.1 K稳 = —————— [Cu2+] = —————— [Cu(NH3 )4 2+] [NH3 ] 4 [Cu2+] [Cu(NH3 )4 2+] [NH3 ] 4 K稳 Cu(IO3 )2 Cu2+ + 2 IO3 - [IO3 - ] = Ksp Cu(IO3)2 / [Cu2+] =1.2 ×105 CuS Cu2+ + S2- [S2- ] = Ksp,CdS / [Cu2+] =2.61 ×10-19
例3-22试设计一实验,利用Cu2(Cu电极的标准电极电位ECu2+(Cu) =034V,及Cu(NH2+4配离子的生成常数(Cu(NH2)2+)=10132,求 算CNH10电极的标准电极电位 (Cu(Ni)2Cu)之值 fif: molL Ci(NH3)42++ 2e= Cu +4 NH3 什么是E(Cu(NH)4+2Cu)? mol/L 所有参与电极反应的物质,浓度为标准浓度(10molL) Cult+ 4 NH3 Cu(NH3)42+ 平衡浓度moL X 1.0 K-4 /NH3 1(Cu1 [Cu2+1=[Cu(NH343-1 Cu(NH3)42+ INH3]K稳 稳 Ee(Cu(NH)4*2 /Cu)=E(Cu2+/Cu)=E(Cu2+/Cu+0.059vIg[Cu2+] =E.(Cu2+ /Cu)+ 0.059V11 K 稳
例 3-22 试设计一实验，利用Cu2+/Cu电极的标准电极电位 E (Cu2+/Cu) = 0.34 V ，及Cu(NH)2 +4 配离子的生成常数β(Cu(NH3 )4 2+) = 1013.32，求 算Cu(NH)4 +2 /Cu电极的标准电极电位E (Cu(NH)4 +2 /Cu)之值。 解： Cu(NH3 )4 2+ + 2e = Cu +4 NH3 什么是 E (Cu(NH)4 +2 /Cu)？ —— 所有参与电极反应的物质，浓度为标准浓度（1.0 mol/L) 1.0 mol/L 1.0 mol/L Cu2+ + 4 NH3 = Cu(NH3 )4 2+ 平衡浓度mol/L x 1.0 1.0 K稳 = —————— [Cu2+] = ——————= —— [Cu(NH3 )4 2+] [NH3 ] 4 [Cu2+] [Cu(NH3 )4 2+] [NH3 ] 4 K稳 E (Cu(NH)4 +2 /Cu) = E (Cu2+ /Cu) = E (Cu2+ /Cu) + ——— lg [Cu2+] = E (Cu2+ /Cu) + ——— lg ——1 K稳 0.059V n 0.059V n 1 K稳