考虑(S)^2-的水解,计算(Ag)_2(S)在水中的溶解度s的计算公式为( )A. s = sqrt[3](4K_{{sp)} alpha_({S(H))}}B. s = sqrt[3]((K_{{sp)} alpha_({S(H))})/(4)}C. s = sqrt[3]((K_{{sp)} alpha_({S(H))})/(2)}
A. $s = \sqrt[3]{4K_{\text{sp}} \alpha_{\text{S(H)}}}$
B. $s = \sqrt[3]{\frac{K_{\text{sp}} \alpha_{\text{S(H)}}}{4}}$
C. $s = \sqrt[3]{\frac{K_{\text{sp}} \alpha_{\text{S(H)}}}{2}}$
题目解答
答案
解析
本题考查难溶电解质的溶度积常数($K_{\text{sp}}$)以及考虑水解效应时溶解度的计算。解题的关键在于明确$\text{Ag}_2\text{S}$的溶解平衡以及$\text{S}^{2 - }$的水解平衡,通过建立平衡关系,结合溶度积常数和水解效应系数$\alpha_{\text{S(H)}}$来推导溶解度$s$的计算公式。
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$\text{Ag}_2\text{S}$的溶解平衡:
$\text{Ag}_2\text{S}(s)\rightleftharpoons 2\text{Ag}^+(aq) + \text{S}^{2 - }(aq)$
设$\text{Ag}_2\text{S}$的溶解度为$s$,根据溶解平衡可知,溶液中$\text{Ag}^+$的浓度为$c(\text{Ag}^+) = 2s$。 -
$\text{S}^{2 - }$的水解平衡:
$\text{S}^{2 - }$会发生水解,存在水解效应。设未水解时$\text{S}^{2 - }$的浓度为$c_0(\text{S}^{2 - })$,水解后$\text{S}^{2 - }$的总浓度为$c(\text{S}^{2 - })$,水解效应系数$\alpha_{\text{S(H)}}=\frac{c_0(\text{S}^{2 - })}{c(\text{S}^{2 - })}$,则$c_0(\text{S}^{2 - })=\alpha_{\text{S(H)}}c(\text{S}^{2 - })$。
由于$\text{Ag}_2\text{S}$溶解产生的$\text{S}^{2 - }$与$\text{Ag}^+$的物质的量之比为$1:2$,所以$c_0(\text{S}^{2 - })=s$,即$s = \alpha_{\text{S(H)}}c(\text{S}^{2 - })$,那么$c(\text{S}^{2 - })=\frac{s}{\alpha_{\text{S(H)}}}$。 -
根据溶度积常数计算溶解度:
$\text{Ag}_2\text{S}$的溶度积常数表达式为$K_{\text{sp}} = c^2(\text{Ag}^+) \cdot c(\text{S}^{2 - })$。
将$c(\text{Ag}^+) = 2s$和$c(\text{S}^{2 - })=\frac{s}{\alpha_{\text{S(H)}}}$代入溶度积常数表达式中,可得:
$K_{\text{sp}}=(2s)^2\cdot\frac{s}{\alpha_{\text{S(H)}}}$
$K_{\text{sp}} = 4s^2\cdot\frac{s}{\alpha_{\text{S(H)}}}$
$K_{\text{sp}}=\frac{4s^3}{\alpha_{\text{S(H)}}}$ -
求解溶解度$s$:
对$K_{\text{sp}}=\frac{4s^3}{\alpha_{\text{S(H)}}}$进行变形求解$s$,两边同时乘以$\alpha_{\text{S(H)}}$得到$K_{\text{sp}}\alpha_{\text{S(H)}} = 4s^3$,然后两边同时除以$4$可得$s^3=\frac{K_{\text{sp}}\alpha_{\text{S(H)}}}{4}$,最后开立方可得$s = \sqrt[3]{\frac{K_{\text{sp}}\alpha_{\text{S(H)}}}{4}}$。