金属硫化物的溶解、沉淀及其分离的计算

第28卷第3期No．3Vo1．28JournalofN宁in夏gxi师a范Tea学ch院er学sU报ni(ve自rc然ity学Na)turalScience．)2May(zw，金属硫化物的溶解、沉淀及其分离的计算张波，庞弟2(1．宁夏师范学院化学工程系，宁夏固原756000)(2．固原五中，宁夏固原756000)摘要：因难溶金属硫化物的溶解度随酸度的增大而增大，所以其溶解、沉淀及其分离的计算需根据沉淀——溶解平衡式，借助于酸性溶度积常数Ksp，a和反应商Qc来进行．通过以上分析，文章对难溶金属硫化物的溶解、沉淀及其分离提出了详细的计算方法，并通过实例予以说明．关键词：金属硫化物；溶解度；酸度；碱性；水解中图分类号：0614文献标识码：A文章编号：1001—0491(2007)03—0O92一o3收稿日期：2007一o2—21作者简介：张波(1956一)男，宁夏青铜峡人，教授．对难溶物的沉淀一溶解平衡有三个主要问题：沉淀反应、沉淀的溶解以及选择性沉淀．根据化学平衡的普遍原理和沉淀一溶解平衡的特殊原理去定量地处理此类问题，才能更好地认识这些难溶物．金属硫化物的溶解度都很小，由它的溶解反应可知，其溶解度随着酸度的增大而增大，因此在含这些离子的水溶液中加入可溶性硫化物(如NaS、(NH。)：S等)，或通入HS气体，就容易形成难溶的金属硫化物的沉淀．所以为了制取纯净的可溶性无机盐，常常用形成难溶的金属硫化物的方法来除去这些盐类中的重金属杂质，因为各种金属硫化物的溶度积常数大小不等，有一个很广的范围，再加上可以通过控制溶液的酸度来调节它们的溶解度．所以在金属离子的系统定性分析中，常根据金属硫化物在不同的水溶液中是否会形成沉淀来实现金属离子的分离．在判断是否会形成沉淀时仍用溶度积规则，但须用沉淀反应的反应商Qc与Ksp，a的比较来判断．1难溶金属硫化物的溶解所需酸度的有关计算对难溶金属硫化物的溶解所需酸度的计算，要根据沉淀一溶解平衡式，借助于金属硫化物酸性水溶液中的溶度积常数Ksp，a来进行．[例1]若要溶解0．1tool的ZnS(B)，需1．0L的盐酸溶液的浓度为多大?已知ZnS(B)的Ksp，a：3×l0～．解：设需盐酸的浓度为Xmol／L，ZnScB)在酸性水溶液中沉淀一溶解平衡式为：ZnS(B)+2H3o-q)=zn二)+H2S(|q)+2H2O㈩，Ksp，a：[Zn+][H2s]／[H3O]，从溶解反应知，若有0．Imol的ZnS(B)溶解在1．0L的盐酸溶液中，则[zn]=0．1mol／L[H2S]：0．1mol／L，[H3O]=X一0．2，椐Ksp，a=[zn][H2s]／[H3O]=0．12／(X一0．2)=3×10～，即：0．1／(X一0．2)=0．1732．得X=7．77mol／L．维普资讯http://www.cqvip.com箜垫堂篁塑一张波，等：金属硫化物的溶解、沉淀及其分离的计算93——————————————————————————————————————————————。。。一⋯一⋯⋯⋯⋯2判断是否会形成金属硫化物沉淀的有关计算判断在指定条件下是否会形成金属硫化物沉淀，仍用溶度积规则，但须用沉淀反应的反应商Qc与Ksp，a的比较来判断，并根据沉淀一溶解平衡式来进行计算．[例2]在含有Mn“、Fe两种离子的水溶液中，通人H：S气体达饱和(0．1mol／L)．若溶液中Mn“、Fe“的浓度都是0．10mol／L，是否会有硫化物从它们的溶液中沉淀析出?能析出多少?解：FeS和MnS在水溶液中沉淀一溶解平衡均为：MnS(s)+2H3o)=Mn)+H2S()+H20(1)’Ksp，a=[Mn][H2s]／[H30]，在含有这些离子的水溶液中通H2S气体达饱和时，溶液中H30的浓度为：cH，o+=(Ka。(H’s)cH’s)=(9．1×10～x0．10)=9．5×10～mol／L。在金属离子的浓度为0．10mol／L的溶液中，沉淀反应的反应商为：Qc=cm+cH2s／c0+=(0．1xO．10)／(9．5×10_5)=1．1×10，所以含Mn¨离子的水溶液-Qc=1．1×10Ksp，a(6×10)，有Fes沉淀析出．设能析出Xmol／L的FeS，则依据沉淀一溶解平衡式有：[Fe’]=0．1一X，[H：s]=0．1一X，[H30]=9．5×10+2X，Ksp，a=[Fe][H2s]／[H30]=(0．1一X)／(9．5×10+2x)=6×10，即可近似化简为(0．1一X)／(2x)=6×10，0．1一X／2X=24．495，得X=0．002mol／L．表1某些金属硫化物开始沉淀和沉淀完全时的[H，O]开始沉淀时[H，0]开始沉淀时[H，0