求解在硫化鋅和硫化銅均達到的飽和混合溶液中,為何鋅離子濃度大於硫離子大於銅離子,硫為何介於兩者之間

時間 2021-07-13 09:54:27

1樓:伍偉夫

溶度積是乙個與固有溶解度及離子水解均無關的熱力學平衡常數。通常寫為,Ksp(CuS)=[Cu2+][S2-],及Ksp(ZnS)=[Zn2+][S2-]。這裡的[Cu2+]、[Zn2+]、[S2-]嚴格地說都是離子的活度,在稀溶液中可以看做就是離子濃度。

從沉澱間的轉化平衡ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+,來看。其平衡常數為

在這個式子中,由於Ksp(ZnS)遠大於Ksp(CuS),所以平衡常數也遠大於「1」。也就是有[Zn2+]大於[Cu2+]。這是無疑的。

從物料守恆看,應該有,[Cu2+]+[Zn2+]=[S2-]。也就是平衡體系中的[S2-]最大。它怎麼會「居中」呢?

不妨設想這樣乙個體系構成的過程。在乙個ZnS的飽和溶液中(通常認為其中有[Zn2+]=[S2-]),加入少量的CuS。CuS當然會溶解的很少(其溶度積小),但這也會使溶液中的[S2-]增大,導致ZnS的溶解平衡逆向移動,使[Zn2+]減小。

從無機化學角度來處理這個問題,該題的排序似乎有問題。

2樓:三態·真空

這樣分析,常溫下,我們先把硫化鋅融入水中達到飽和,此時按理來說,硫離子和鋅離子濃度是一樣大的(約為3.46*10^-12 mol/L)。然後我們溶解硫化銅。

因為硫化銅的溶解平衡常數遠小於硫化鋅,所以在溶液中已有一定濃度硫離子的條件下,硫化銅溶解生成的銅離子就會比硫離子少(銅離子濃度約為1.82*10^-24 mol/L);而硫化銅溶解增加的硫離子(與銅離子濃度相同)比原有的硫離子濃度低了12個數量級,那麼增加的硫離子可以忽略。另外,硫離子是弱酸根離子,所以會發生水解,硫離子濃度降低,且硫離子的水解度大於鋅離子,所以硫離子減少量多於鋅離子。

而且,硫離子水解,導致溶解平衡被破壞,生成更多的金屬離子。所以最終濃度排序結果應是Cu2+ < S2- < Zn2+。

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