Question

在0.1摩尔每升的硫酸铜溶液中不断加入硫化氢 溶液最后残留的铜离子的浓度为

Answer 1

解析：

相关方程式：
CuSO4 + H2S ―→ CuS↓ + H2SO4

反应后，溶液中的c（<H3O>+） = 0.2 mol/L
（认为H2SO4在水中完全电离为<H3O>+ 与 <SO4>2-）
而H2S在水中的解离常数Ka1 = 1.07 × 10^（-7），Ka2 = 1.26 × 10^（-13）

H2S电离方程式：

H2S + H2O ＝ <HS>- + <H3O>+ （＝表示可逆符号）
<HS>- + H2O ＝ <S>2- + <H3O>+ （＝表示可逆符号）

Ka1 = c（<HS>-）× c（<H3O>+）/ c（<H2S>）
Ka2 = c（<S>2-）× c（<H3O>+）/ c（<HS>-）

c（<H3O>+）可近似认为为H2SO4电离出，H2S为弱酸，在水中电离受到强酸电离抑制。
即：c（<H3O>+）≈ 0.2 mol/L

由电离平衡式得到：c（<S>2-）= Ka2 × Ka1 × c（<H2S>）/ [ c（<H3O>+）]^2 ……①

因为不断通入H2S，所以可认为H2S已饱和，即体积比 H2S：H2O = 2.6L ：1L
H2S换算标况下的物质的量 = 2.6 L / 22.4 Lmol = 0.1161 mol
也就是说 c（<H2S>）≈ 0.1161 mol/L

CuS在水中存在以下平衡：
CuS（s） ＝ <Cu>2+（aq） + <S>2-（aq） （＝表示可逆符号）

溶度积Ksp = c（<Cu>2+）× c（<S>2-）= 6.3 × 10^（-36）

由溶度积公式得到： c（<Cu>2+） = Ksp / c（<S>2-）……………………………………②

由①、②式联立，得到：

c（<Cu>2+）= Ksp × [ c（<H3O>+）]^2 / Ka2 × Ka1 × c（<H2S>）
= 6.3 × 10^（-36）× （0.2）^2 / [ 1.07 × 10^（-7）× 1.26 × 10^（-13）× 0.1161 ] mol/L
= 1.61 × 10^（-16） mol/L