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硫酸钙是微溶电解质,溶解度约为每升水溶液溶解2g硫酸钙(0.015mol▪dm-3).
本文拟将现阶段硫酸钙解离常数的两种计算方法分别列出,供同行甄别。
有关热力学数据
计算中将用到的热力学数据参见表1.[1]
Tbl.1 ΔfGθm of related substances at 25℃
Related substances | ΔfGθm/(kJ▪mol-1) |
CaSO4(s) | -1309.1 |
CaSO4(aq) | -1298.1 |
Ca2+(aq) | -553.54 |
SO42-(aq) | -744.5 |
2. 解离常数及溶解度的热力学计算
2.1 途径Ⅰ
将CaSO4视为难溶电解质,用溶度积代替其解离常数. 其解离方程式如下:
CaSO4(s)→Ca2+(aq)+SO42-(aq)
依题:ΔrGθm=ΔfGθm(Ca2+,aq)+ΔfGθm(SO42-,aq)-ΔfGθm(CaSO4,s)
代入相关数据可得:ΔrGθm=-553.54-744.5-(-1309.1)=11.06(kJ▪mol-1)
又因为:ΔrGθm=-RT▪lnKθsp
所以:lnKθsp=-11.06×103/(8.314×298.15)=-4.4618
Kθsp=1.154×10-2
CaSO4的饱和溶解度为:S=(Kθsp)1/2=0.1074mol▪dm-3
由上可知,不能将CaSO4视为难溶电解质来计算其溶度积及溶解度。
2.2 途径Ⅱ
用CaSO4(aq)代替CaSO4(s)计算,此时解离方程式为:
CaSO4(aq)→Ca2+(aq)+SO42-(aq)
同上:ΔrGθm=ΔfGθm(Ca2+,aq)+ΔfGθm(SO42-,aq)-ΔfGθm(CaSO4,aq)
代入相关数据可得:ΔrGθm=-553.54-744.5-(-1298.1)=0.06(kJ▪mol-1)
又因为:ΔrGθm=-RT▪lnKθ
所以:lnKθ=-0.06×103/(8.314×298.15)=-0.02420
Kθ=0.9761
依题:Kθ=(1)
如果取S=0.015mol▪dm-3,代入可解得:c=0.015mol▪dm-3,
则:Kθsp=c2=2.3×10-4
由上可知,途径Ⅱ计算结果更符合事实。(备注:此时CaSO4的溶度积无意义)
3. 结论
(1)不能将CaSO4视为难溶盐,计算其溶度积或溶解度;
(2)对于微溶或易溶强电解质,计算其解离常数或溶解度时,必须考虑电解质"分子态"溶解形式.
参考文献
[1]Lide D R. CRC handbook of chemistry and physics. 89th ed, Chemical Rubber Co, 2008,17:2688
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