水解平衡与三硫化二砷的溶解性

水解平衡与三硫化二砷的溶解性 1 ,2 ,3 ,4 ] 5 ,6 ,7 ] () 教 材和 资 料都 指 出 : As SAl S + 6 H O ?2Al OH?+ 3 H S ?。 溶 度 积2 3 2 3 2 3 2 - 22 2 ] “K" 值为 211 ×10 。千万注意 : 这里的“K" 不是 另外 ,对三硫化二砷的溶解性 , 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 也只解释sp sp 23 2 2 - 3 + 为 :AsS基本属于酸性硫化物故易溶于碱 ,难溶于 ?溶液 中 C () ?C ( )的 值 , 而 是 溶 液 中 C( )2 3 As S HAsO 2 11 ] 3 酸 。然而 , 这样的解释是不完整 、不确切的 。下面 C的值 。严而言之 ,所指的值应为下列可逆反应 :( ) H S2 用水解平衡的原理对这些问题展开讨论 。[ 8 ,9 ] AsS+ 4 HO ?2 HAsO+ 3 HS 的平衡常数 K 值 , 2 3 2 2 2 而不是 AsS的溶度积 K值 。三硫化二砷的实验室 2 3 sp 1 实验 制取方 法 正 是 利 用 了 它 的 双 水 解 反 应 的 逆 反 应 : 111 三硫化二砷在无氧化性强酸 、强碱溶液中的溶10 ] 2 HAsO+ 3 HS ?AsS? + 4 HO 。由此 可 推 断 在 2 2 2 3 2 解实验水溶液中 HAsO与 HS 是不可能大量共存的 ,也就 2 2 10 ] ) ( 按文献制取 As S 6 份 每份 5 mmol ,分别取2 3 是说即使三硫化二砷在水中发生双水解 ,也不会像 25 mL 试剂做 AsS溶解实验如表 1 。2 3 三硫化二铝那样彻底水解的 : 表 1 三硫化二砷在无氧化性强酸 、强碱溶液中的溶解实验操作及现象 硫酸盐酸氢溴酸氢碘酸氢氧化钠氢氧化钾 试剂名称 2 molΠL 4 molΠL 4 molΠL 4 molΠL 4 molΠL 4 molΠL 加热加热加热加热振荡振荡 操作现象不溶 不溶 不溶 不溶 溶解 溶解 112 三硫化二砷在氧化剂中的溶解实验 25 mL试剂做三硫化二砷溶解实验如表 2 。 ( ) 如上 法 制 取 8 份 每 份 5 mmol AsS, 分 别 取2 3 表 2三硫化二砷在某些氧化剂中的溶解实验操作及现象 + ( ) 次氯酸钠新制氯水重铬酸钾硝酸硫酸双氧水络合碘高锰酸钾 H 试剂名称饱和 振荡 60 % 98 % 10 % 12 molΠL 0 015 molΠL 饱和 012 molΠL 溶解 333 操作现象 振荡溶解振荡溶解振荡溶解振荡溶解 振荡转化 振荡转化 振荡转化 3 转化后的黄色沉淀溶于二硫化碳 8 ,9 ]2 3 平衡 常 数HAsO ]H S ]= 211 K = ×2 2 2 讨论- 22 - 5 10 ,则 As S 在水中的溶解度为1181 ×10 molΠL ,2 3 从表 1 、2 可以看出三硫化二砷在无氧化性强酸 所以说 AsS在纯水中的溶解度是很小的 。在 AsS2 3 2 3溶液中难溶解 ,而在强碱及某些甚至弱氧化剂中都 - 5 = 5143 水溶液中= 3162 ×10 molΠL , C ( )C) H S ( HAsO 能溶解 ,这可从三硫化二砷的水溶性并通过计算得 2 2 - 5 到满意解释 。 ×10 molΠL ,要使 As S 溶解度增大 ,就必须大量减2 3 211 三硫化二砷在纯水中的溶解度 少 HAsO及 HS 的浓度 。2 2 212 三硫化二砷在无氧化性强酸中的溶解度3 + As极易水解 ,因此 ,As S在水由于在稀酸中 2 3 因 HS 不 与 无 氧 化 性 强 酸 反 应 , 现 在 只 考 虑2 中电离后发生双水解 ,其水解方程式为 :+ + 1 ,5 ,6 ] HAsO与质子酸 H 的反应 ,反应式为 : HAsO+ H2 2 AsS+ 4 HO ?2 HAsO+ 3 HS 2 3 2 2 2 +2 ] - 1? AsO K K电势值从 + 0158 V 降为 + 01167 V 。 = + H O , 平 衡 常 数 K =2 b w + 电对 SΠHS 的电极电势数值也随着溶液 p H 值2 C()AsO + = ,则三硫化二砷的溶解度 S = C()AsO + 的升高而变小 。 CC ( ) ( )HAsO H 2 + - ? + ) φ ( S + 2 H + 2e ()?HS 水= + 01141 V1 2 KCC?( ) ( )H HAsO 2 - 7 当 C ( H+ - 5 ΠL ,电极电势 mol从 1 molΠL 下降到 10 ) + ΠL , C= 4 mol = 3162 ×10 molΠL ( )设 CHAsO ( )H 2 值从 + 01141 V 降为 - 01272 V 。 ( ) 1式 , 计算三硫化二砷的溶解度等于 1145 × 代入 可见 HAsO、HS 在中性或弱酸性介质中是较- 4 2 2 10 molΠL ,可见三硫化二砷是难溶于无氧化性强酸 强的还原剂 。三硫化二砷溶于水生成 HAsO和 HS , 2 2 的 。 只要电极电势值高于 + 014 V 的氧化剂就能完全氧 213 三硫化二砷在络合剂中的溶解度化 HAsO及 HS , 所 以 即 使 像 I这 样 的 弱 氧 化 剂 2 2 2 ( ) 由于砷 ?难生成稳定的卤络合物 ,因而三硫 ?- φ= 0154 V 也能使三硫化二砷溶解 。 I ΠI 化二砷在氢卤酸中也不见其溶解 。 2 214 三硫化二砷在强碱溶液中的溶解度 3 结语 HAsO及 HS 都能与强碱反应 ,于是三硫化二2 2 从上述实验和讨论可知 ,三硫化二砷难溶于无 砷溶于强碱溶液中发生下列几步反应 : 氧化性强酸 ,而易溶于强碱及氧化剂溶液中 ,主要是 ()S+ 4 HO ?2 HAsO+ 3 HS a As2 3 2 2 2 三硫 化 二 砷 在 水 中 发 生 双 水 解 生 成 了 HAsO和 2 - - ( ) ?2AsO 2 HAsO+ 2OH + 2 HO b22 2 HS ,同时还存在水解平衡 :AsS+ 4 HO ?2 HAsO+ 2 2 3 2 2 - - () 3 HS + 6OH ?3S+ 6 HO c2 22 3 + 2 - - 8 ] 3 HS 。由于 HAsO碱 性 极 弱 , As 又 难 生 成 卤 络 合( )2 2 ?6AsSd 3AsS+ 3S 22 3 - - - 物 ,再则 HS 也不与无氧化性强酸反应 ,所以三硫化 2 AsO+ 3AsS+ ? 总反应式为 : 2AsS+ 4OH22 2 3 二砷难溶于稀硫酸及氢卤酸中 ,强碱及氧化剂可大 2 HO ()2 e 量减小 HAsO及 HS 的浓度 ,因而强碱及氧化剂能 2 2 () e式的平衡常数 促使三硫化二砷的大量溶解 。 3/ 2 3 8 ] - 参 考 文 献 KK?K?K? SP H S HAsO AsS 2 2 2 K = 4 KW 1 ] ( ) 武汉大学分析化学教研室. 化学分析 下册. 北京 :人民教育出 版社 ,1977 :364 ,378 三硫化二砷物质的量溶解度 : 武汉大学 , 吉林大学. 无机化学. 第三版 , 北京 : 高等教育出版 44 3 12 ] - ) (×S = KC / 1 ×3()OH 2 706 社 ,1994 :493 ,700, () 3 ] 武汉大学等五校. 分析化学. 北京 :人民教育出版社 ,1978 :570若三硫化二砷在强碱溶液中按 e式进行反应 ,华中师范大学 ,东北师范大学 ,陕西师范大学. 分析化学. 北京 : 4 ] - ( ) 设平衡时C = 011 molΠL 代入 2式 , 计算三硫 ()OH 高等教育出版社 ,1997 :616 顾庆超 ,楼书聪 ,戴庆平等. 化学用表. 南京 :江苏科学技术出版 化二砷在强碱性溶液中的溶解度为 116 molΠL 。所以 5 ] 社 ,1979 :6178,6190 三硫化二砷能溶于氢氧化钠 、氢氧化钾等强碱性溶 印永嘉. 大学化学手册. 济南 :山东科学技术出版社 ,1985 :279 液中 。 6 ] Weast R. C. CRC Handbook of Chemistry and Physics 58th. Cranwood Rarkway Cleveland U. S. A. 1977,1978 7 ] 215 三硫化二砷在氧化剂中的溶解度 [ 澳 G. H. 艾尔沃德 ,T. J . V. 芬德利编 ,周宁怀译. 化学数据表. 电对 HAsOΠHAsO的电极电势数值随着溶液3 4 2 北京 :高等教育出版社 ,1987 :108,110 8 ] p H 值的升高而变小 。 武汉大学 ,中国科技大学 ,中山大学. 分析化学. 第三版 ,北京 : + - 高等教育出版社 ,1995 :538 HAsO+ 2 H + 2e ?HAsO+ 2 HO 3 4 2 2 9 ] 北京师范大学无机化学教研室等. 无机化学实验. 第二版 , 北 ? φ= + 0158 V京 :高等教育出版社 ,1993 :168 2 10 ] + C?C ( H AsO) ( ) H 0 . 059 3 4 ?φ φ + lg =H AsO ΠHAsO 3 4 2 2 C( )HAsO 2 11 ] 李大塘. 三硫化二铋在无氧化性酸中的溶解性. 湖南师范大学+ ) ( 自然科学学报 ,1995 ,18 增:130 显然 , C下降一个数量级 ,电极电势值减小( ) H - 7 + 01059 V 。当 C从 1 molΠL 下降到 10 molΠL ,电极 ( ) H