当前位置: 首页 > CAS号数据库 > 10294-26-5 > 10294-26-5 / 硫酸银是否溶于浓硫酸?

手机扫码访问本站

微信咨询

10294-26-5 / 硫酸银是否溶于浓硫酸?

硫酸银,白色固体。百度百科上对其介绍为:溶于硝酸,氨水和浓硫酸。那么百科的结论是如何得到的?又是否正确呢?其实,在中学化学教学中,对硫酸银是否溶于酸,是否对氯离子检验会产生干扰等,一直是绕不开的问题。正好号主所带高二学生最近快学到难溶电解质的电解平衡了(旧人教版选修4),这里就现学现卖尝试通过理论计算解释这些问题,如有不当之处,请指正。以下先列出本文所需要用到的数据和结论:

Ag2SO4的KSP:1.2×10-5

AgCl的KSP:1.8×10-10

H2SO4的Ka2:0.012;

配离子[Ag(NH3)2]+的标准稳定常数Kf:1.67×107

当溶液中某种离子浓度小于等于10-5mol/L时,可认为该离子已不存在(沉淀或转化成其它)

Q1:硫酸银是否溶于浓硫酸?

A1:较浓的硫酸是不能忽略二级电离的,套用弱酸模型来处理,有C(SO42-)=Ka2=0.012mol/L。(二元弱酸不极稀情况下,其中正盐酸根离子的浓度几乎都等于Ka2,证明比较简单就不放了)在硫酸银饱和溶液中,C(SO42-)的计算如下

硫酸银是否溶于浓硫酸?

计算得到浓硫酸中C(SO42-)比硫酸银饱和溶液中略小,所以浓硫酸中Q<Ksp,能溶解。平衡移动的观点也可以解释,因浓硫酸中存在二级电离平衡,浓硫酸酸性很强,平衡逆向移动。生成的硫酸氢银又是可溶的,就逐步溶解了。

百科上可能是据此推测硫酸银溶于浓硫酸。然而号主做过实验,就算用未稀释的浓硫酸也没见明显溶解现象出现。怎么回事呢?我们设硫酸浓度为18.4mol/L(再浓就不是通常的硫酸溶液了),我们知道浓硫酸中当然大量存在的是硫酸分子,但我们就以第一步电离完全,第二步可逆来近似处理,假设浓硫酸最终溶解了硫酸银,那么各组分浓度如下:

硫酸银是否溶于浓硫酸?

带入硫酸的Ka2算出x=18400mol/L,这显然是一个不可能达到的酸度。因此,硫酸银可以说基本不溶于浓硫酸。正是因为硫酸中存在较多硫酸氢根离子,平衡就算能逆向移动,也很快达到了新的平衡,宏观上不会看到持续的溶解。

Q2:硫酸银是否溶于浓硝酸?是否溶于稀硝酸?

A2:这和上面的问题有所不同,因为浓硝酸中并没有高浓度的HSO4-。在硫酸银饱和溶液中,HSO4-浓度极小,可将氢离子浓度用10-7代入硫酸的Ka2,算出才为1.44×10-7mol/L。假设浓硝酸最终溶解了硫酸银,那么各组分浓度如下:

硫酸银是否溶于浓硫酸?

算出终态下x=14.4mol/L,而浓硝酸的浓度可以为16mol/L,因此硫酸银理论上可溶于足够浓的硝酸。当然稀硝酸的氢离子浓度达不到那么大,所以硫酸银不溶于稀硝酸。

Q3:检验氯离子时,加硝酸酸化的硝酸银溶液,是否能排除硫酸根离子干扰?

A3:首先我们加入的试剂为硝酸酸化的硝酸银溶液,硝酸提供一个酸性环境,主要是排除碳酸根离子。配置时用的也是稀硝酸而不是浓硝酸。根据上面一问的结论,硫酸银不溶于稀硝酸,那么SO42-是否会对Cl-的检验产生干扰?

其实,我们在思考这个问题时已经不知不觉走入了误区。殊不知,待测液中各离子的浓度多少,以及我们检验的操作对实验也是有重要影响的!假设我们用中学常见浓度0.1mol/L的AgNO3溶液来配检测试剂,操作中一般在待测液(2mL左右)中滴入2滴左右的酸化硝酸银。

那么所得溶液中,C(Ag+)浓度约为5×10-3mol/L,对于AgCl来说此时溶液中Cl-的最大浓度为:

Ksp/C(Ag+)=1.8×10-10/(5×10-3)=3.8×10-8mol/L,

而SO42-的最大浓度为

Ksp/C(Ag+)2=1.2×10-5/(5×10-3)2=0.48mol/L。

对于常见浓度0.1mol/L的SO42-和Cl-混合溶液来说,加入两滴稀硝酸酸化的硝酸银溶液,Cl-已经大量析出白色沉淀了,而SO42-还没开始沉淀。当然如果持续,大量加入酸化的硝酸银溶液,SO42-也会沉淀。但谁做离子检验会这么玩?首先硝酸银不贵吗?而且在滴2滴看到大量白色沉淀后,还要再继续加一大堆硝酸银溶液去不得不考虑SO42-的干扰吗?还需要为了排除SO42-干扰,特意用浓硝酸配硝酸银溶液吗?

所以依据Q2和Q3,我们得出的结论是:SO42-在的话遇到稀硝酸酸化的硝酸银,一定会产生沉淀。但在实际操作中,当只要中学常规的Cl-和SO42-在一个数量级上(或者SO42不要比Cl-多得离谱),就不影响检验。

Q4:硫酸银是否溶于氨水?

A4:如果在室温下,1L氨水中溶解0.05molAg2SO4(s),氨水的最低浓度为多少?

硫酸银是否溶于浓硫酸?

该反应平衡数:

K=Kf[Ag(NH3)2]+×Ksp(Ag2SO4)

=0.12×0.05/x4

解得x=6.22×10-4mol/L,由于转化还需要消耗NH3 0.2mol/L,所以总共氨水的最低浓度为0.20062mol/L。

其实,用类似的方法还可以算出,在0.1molAgCl中加氨水溶解,氨水所需的最低浓度也只有2.0mol/L,AgCl就转化了。要知道浓氨水的浓度可达13mol/L以上呢。银盐沉淀一般在氨水中都能溶解,要论吸引银离子,氨分子的配位能力看来比那些个阴离子强得多。