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本文拟结合具体实例,介绍配位平衡中,游离金属离子浓度计算的一个容易被忽视问题,供参考.
[例][1]. 25℃时,将0.10mol·dm-3CuSO4溶液与6.0mol·dm-3 NH3·H2O溶液等体积混合,并建立配位
平衡;试计算混合溶液中游离的金属Cu2+浓度. 已知25℃时,Kθf[Cu(NH3)42+]=2.09×1013.
析:依题0.10mol·dm-3CuSO4溶液与6.0mol·dm-3 NH3·H2O溶液等体积混合时,氨水过量;
由于Kθf[Cu(NH3)42+]数值极大,溶液中Cu2+首先将与过量NH3·H2O溶液完全反应,全部生成
[Cu(NH3)4]2+配离子;
溶液中游离的金属Cu2+是由[Cu(NH3)4]2+配离子再次解离得到.
解:混合溶液中,c初始(Cu2+)=0.10mol·dm-3/2=0.050mol·dm-3;
c初始(NH3·H2O)=6.0mol·dm-3/2=3.0mol·dm-3;
混合结束后,c(Cu(NH3)42+)=0.050mol·dm-3
设混合溶液中游离的金属Cu2+浓度为x.
混合溶液中配位平衡关系式,参见如下式(1)所示:
Cu2+(aq)+ 4NH3·H2O(aq) → [Cu(NH3)4]2+(aq)+ 4H2O(l) (1)
x 3.0-4×0.050mol·dm-3+4x 0.050mol·dm-3-x
则:
由于配离子稳定,解离得到的x值相对较小,上式可化简为:
(2)
由式(2)可解得:
x=3.89×10-17mol·dm-3
即:配位平衡建立后,溶液中游离的金属Cu2+浓度,c(Cu2+)=3.89×10-17mol·dm-3
●结论
配位平衡中,游离金属离子通常来源于配离子的重新解离.
参考文献
[1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学(第五版).北京:高等教育出版社,2018,6:213.
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