0.1molCuSO4溶液1L,加入6mol/LNH3.H2O1L,求平衡时铜离子的浓度

发布网友 发布时间：2024-07-03 04:57

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热心网友 时间：2024-07-09 01:25

解析：

相关离子方程式：

<Cu>2+ + 2NH3·H2O → Cu（OH）2↓ + 2<NH4>+…………………………①

Cu（OH）2 + 4NH3·H2O → [Cu（NH3）4]2+ + 2<OH>- + 4H2O……②

四铵合铜配离子 [Cu（NH3）4]2+ 存在解离平衡：
[Cu（NH3）4]2+ + 4H2O ＝ <Cu>2+ + 4NH3·H2O（＝表示可逆符号）

而一水合氨 NH3·H2O也存在解离平衡：
NH3·H2O ＝ <NH4>+ + <OH>-（＝表示可逆符号）

经历①、②式的反应后，
溶液中还剩余的 NH3·H2O 物质的量 = 6 mol/L × 1L - （0.2 mol/L × 1L + 0.4 mol/L × 1L）= 5.4 mol

此时溶液中 <OH>- 物质的量 = 0.1 mol × 2 = 0.2 mol

NH3·H2O 电离平衡常数 Kb = 1.74 × 10^-5

对[Cu（NH3）4]2+来说，其稳定性K 为：
K稳 = K1×K2×K3×K4
K稳 =（1.41×10^4）× (3.17×10^3) × （7.76×10^2）× (1.39×10^2) = 4.8×10^12
K不稳 = K稳^-1

对于反应：[Cu（NH3）4]2+ + 4H2O ＝ <Cu>2+ + 4NH3·H2O（＝表示可逆符号）
K不稳 = c（<Cu>2+）× c（<NH3·H2O>）/ c< [Cu（NH3）4]2+ > ………………③

对于反应：NH3·H2O ＝ <NH4>+ + <OH>-（＝表示可逆符号）
Kb = c（<NH4>+）× c（<OH>-）/ c（<NH3·H2O>）………………………………④

由③式导出：
c（<Cu>2+）= K不稳 × c< [Cu（NH3）4]2+ > / c（<NH3·H2O>）

由①式可知，n（<NH4>+）= 0.1 mol × 2 = 0.2 mol
所以反应后总NH3·H2O物质的量 = 5.4 mol + 0.2 mol = 5.6 mol
此时NH3·H2O物质的量浓度 = 5.6 mol / 2L = 2.8 mol/L

所以此时 c（<NH4>+）= c（<OH>-）= √（Kb × c（<NH3·H2O>））
= √（1.74 × 10^-5 × 2.8 ）
= √（4.872 × 10^-5）
= 6.980 × 10^-3 mol/L

相对于c（<NH3·H2O>）= 2.8 mol/L 而言，c（<NH4>+）= c（<OH>-）= 6.980 × 10^-3 mol/L可以忽略不计，则有：

c（<Cu>2+）= K不稳 × c< [Cu（NH3）4]2+ > / c（<NH3·H2O>）
= （4.8×10^12）^-1 × 0.05 / 2.8
= 2.083×10^-13 × 0.05 / 2.8
= 3.720×10^-15 mol/L