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本文拟结合具体实例,计算“Cu(Ⅰ)-Cl”配离子体系各物种的平衡浓度,供参考.
1.“Cu(Ⅰ)-Cl”配离子体系各物种平衡浓度的计算
[例]. 试计算HCl浓度约为10mol·dm-3,CuClO4浓度约为0.01mol·dm-3的溶液中,Cu+、[CuCl2]-及[CuCl3]2-
的浓度[1]. 已知:Kθ稳定([CuCl2]-)=105.5,Kθ稳定([CuCl3]2-)=105.7.
析:为计算方便,近似认为溶液中氯离子浓度保持恒定,即:[Cl-]=10mol·dm-3
依题: Cu++2Cl-=[CuCl2]-
Kθ稳定([CuCl2]-)= [CuCl2-]/([Cu+][Cl-]2) (1)
由式(1)可得:[CuCl2-]=Kθ稳定([CuCl2]-)·[Cu+][Cl-]2 (2)
同理: Cu++3Cl-=[CuCl3]2-
Kθ稳定([CuCl3]2-)= [CuCl32-]/([Cu+][Cl-]3) (3)
由式(3)可得:[CuCl32-]=Kθ稳定([CuCl3]2-)·[Cu+][Cl-]3 (4)
另:[Cu+]+ [CuCl2-]+[CuCl32-]=0.01mol·dm-3 (5)
备注:式(5)为金属Cu的物料平衡式.
将[Cl-]、Kθ稳定([CuCl2]-)及Kθ稳定([CuCl3]2-)的值分别代入式(2)、(4),并联立式(2)、(4)及
(5),可解得:
[Cu+]=1.8768×10-11mol·dm-3 (6)
[CuCl2-]=5.9350×10-4mol·dm-3 (7)
[CuCl32-]=9.4063×10-3mol·dm-3 (8)
2. 结果讨论
由式(6)、(7)及(8)结果可知:“Cu(Ⅰ)-Cl”配离子体系中,[CuCl32-]=9.4063×10-3mol·dm-3,
占铜总物料的百分比为: (9)
[CuCl2-]=5.9350×10-4mol·dm-3,占铜总物料的百分比为:
(10)
另:[Cu+]=1.8768×10-11mol·dm-3, 表明“Cu(Ⅰ)-Cl”配离子体系中游离的Cu+基本被消耗完.
结合式(9)与(10)可知:“Cu(Ⅰ)-Cl”配离子的最主要存在形态为[CuCl3]2-.
3. 结论
⑴“Cu(Ⅰ)-Cl”配离子体系中最主要存在形态为[CuCl3]2-,约占铜总物料的90%;
⑵ 化学反应方程“Cu++3Cl-=[CuCl3]2-”写法正确[2].
参考文献
[1]张祥麟, 康衡. 配位化学. 长沙:中南工业大学出版社. 1986,7:53
[2]余高奇. "三氯合铜(Ⅰ)配离子与CuCl"体系的热力学计算.科学网博客, http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .2024,3
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