金属硫化物在纯水中的溶解度计算(北京大学化院《定量分析化学》课堂展示

QuantitativeChemicalAnalysis一般金属硫化物在纯水中的溶解度计算定量分析化学讨论课1报告人：蔡兴瑞指导教师：赵美萍2016.05.28QuantitativeChemicalAnalysis内容条件分析2数学处理结果讨论问题背景QuantitativeChemicalAnalysis问题背景•某种金属硫化物(MS)的𝑲𝒔𝒑𝜽=𝟏𝟎−𝟏𝟖.𝟓，其在纯水中的溶解度如何计算？3QuantitativeChemicalAnalysis条件分析•𝑲𝒔𝒑𝜽=𝟏𝟎−𝟏𝟖.𝟓处在既不可忽略H2S，又不可忽略HS-的范围内，所以从原理上进行推导。4QuantitativeChemicalAnalysis条件分析•𝑲𝒔𝒑𝜽=𝟏𝟎−𝟗.𝟐𝟓𝒎𝒐𝒍/𝑳•这是一个很小的浓度，所以采用I=0的数据，无需进行活度校正。•查表得𝑲𝒂𝟏𝐇𝟐𝐒=𝟏𝟎−𝟕.𝟏,𝑲𝒂𝟐𝐇𝟐𝐒=𝟏𝟎−𝟏𝟐.𝟗5QuantitativeChemicalAnalysis•溶液中的物种有H+、OH-、S2-、HS-、H2S、M2+、M(OH)。•在M2+浓度很低且未知M物种的情况下，忽略M(OH)的浓度，则溶解度S=𝐌𝟐+。•此时溶液pH较低（~7），忽略S2-，并最后进行检验。条件分析6QuantitativeChemicalAnalysis条件分析PBE：以S2-和H2O为基准𝐇++𝐇𝐒−+𝟐𝐇𝟐𝐒=[𝐎𝐇−]①MBE：𝐌𝟐+=𝐇𝐒−+𝐇𝟐𝐒②①-②：𝐇++𝐇𝟐𝐒+𝐌𝟐+=[𝐎𝐇−]③7QuantitativeChemicalAnalysis分析浓度𝐜𝟎=𝐒=𝐌𝟐+𝐇𝟐𝐒=𝐌𝟐+𝐇+𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝐇+𝟐𝐇++𝐌𝟐+𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝟐𝐇+𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝐇+𝟐=𝑲𝒘𝐇+数学处理8QuantitativeChemicalAnalysis𝑲𝒔𝒑𝜽=𝐌𝟐+𝐒𝟐−=𝐌𝟐+𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝐇+𝟐𝐌𝟐+=𝑲𝒔𝒑𝜽𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐(𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝐇+𝟐)数学处理9QuantitativeChemicalAnalysis𝐇++𝑲𝒔𝒑𝜽𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝟐𝐇+𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝐇+𝟐=𝑲𝒘𝐇+代入数据，解得𝐇+=𝟏𝟎−𝟕.𝟓𝟗𝐦𝐨𝐥/𝐋𝐒=𝟏𝟎−𝟔.𝟓𝟑𝐦𝐨𝐥/𝐋𝒙𝐒𝟐−=𝟏𝟎−𝟓.𝟒𝟒≪𝟏假设合理。10QuantitativeChemicalAnalysis结果讨论•将课上的两个例子Ag2S、MnS代入𝐇++𝑲𝒔𝒑𝜽𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝟐𝐇+𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝐇+𝟐=𝑲𝒘𝐇+进行验证。11QuantitativeChemicalAnalysis课件结果计算结果Ag2S*𝟏𝟎−𝟏𝟒.𝟓𝟏𝟎−𝟏𝟒.𝟓MnS𝟏𝟎−𝟒.𝟔𝟏𝟎−𝟒.𝟔*Ag2S是1:2型硫化物，其方程变化为𝐇++𝑲𝒔𝒑𝜽𝟒𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐𝟑𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝟐𝐇+𝟐𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐+𝑲𝒂𝟏𝐇++𝐇+𝟐𝟑/𝟐=𝑲𝒘𝐇+12QuantitativeChemicalAnalysis结果讨论•该结果在一定程度上证实课上使用的近似处理是合理的，并验证了该方法的正确性。1313QuantitativeChemicalAnalysis结果讨论•在计算过程中，发现当𝑲𝒔𝒑𝜽𝑲𝒂𝟏𝑲𝒂𝟐≈𝟏时，需要采用该精确计算而不能简单地忽略掉H2S或HS-。1414QuantitativeChemicalAnalysis结果讨论•此外，当𝑲𝒔𝒑𝜽很大（可能已经不是难溶物）时，S2-不可忽略而H2S可忽略。•这时计算方法则需要改动。1515QuantitativeChemicalAnalysis•本质上仍是由pH控制的S2-物种主要形体不同导致的。16结果讨论H2SH2S+HS-HS-HS-+S2-16QuantitativeChemicalAnalysis致谢•赵美萍教授感谢赵美萍教授的教导感谢翟筠秋学姐的审阅感谢吉家葆同学对该问题的见解与帮助感谢各位听取本报告，提出您的意见谢谢