硫化物的溶解性

1、硫化物的溶解性杜曉瑩壽一化學(xué)第六章氧族元素石.講授.亂硫酸與禁些重全屬鹽及應(yīng)”這一性質(zhì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)碰到這樣的問題：H2S + C11SO4 = CuSX+ H2SO4H：S + Pb（N0?）2 = PbSl+ 2HN0?H2S + FCCI2-T （不反應(yīng)）如果是通過對(duì)鮮明的實(shí)臉現(xiàn)象讓學(xué)生接受上述反應(yīng)并不困難。但是往往有學(xué)生會(huì)有這樣的疑問：這些反應(yīng) 為什么有的能發(fā)生，有的不能發(fā)生？能發(fā)生的反應(yīng)是不是復(fù)分解反應(yīng)？弱酸怎么能制取強(qiáng)酸？要理解這些問 題就必須弄淸硫化物在水中的溶解性。新教材對(duì)硫化物的要求已不是很高，為了方便學(xué)生學(xué)習(xí)和教師參考， 現(xiàn)將硫化物的溶解性歸納如下。硫化物可以看作是氫硫酸所生成

2、的正鹽，一般認(rèn)為是由電負(fù)性較硫小的元素與硫形成的化介物，苴中大多 數(shù)為金屬硫化物。自然界中金屬硫化物礦約200余種。有輝銅礦CzS、輝銖礦Sb2S3、輝鋁礦MoS2.閃鋅礦 ZnS、方鉛礦PbS、辰砂HgS、黃鐵礦FCS?、雄黃As4S4.雌黃As2S3.輝鈕礦Bi2S3x黃銅礦CuFcS?、斑銅 礦Cu5FeS4等，無堿金屬、堿土金屬（Be除外）硫化物礦。在金屬硫化物中，堿金屬硫化物和CaS、BaS是易溶于水的，其余堿上金屬硫化物微溶于水（除BeS難溶）， 其余大多數(shù)硫化物都是難溶于水，并具有不同顏色的固體。實(shí)際應(yīng)用中常利用硫化物的特殊顏色來鑒別和判 斷所含的金屬離子。硫化物在水中或酸中的溶

3、解包括溶解和電離兩個(gè)過程，根據(jù)溶解平衡的觀點(diǎn)硫化物的溶解過程顯然與溶液 中的硫離子濃度有很大關(guān)系，故了解硫化物的溶解性首先要知道H?S的溶解性。在飽和的H：S水溶液中H+ 和S?-濃度之間的關(guān)系是：H+ 2 S2- =9.23xl0-22從上式可以看出，溶液的PH值與S?-濃度密切相關(guān)。同樣，難溶金屬硫化物在水中的溶解情況也與英溶度積常數(shù)有一立關(guān)系。若溶液中金屬離子和硫離子濃 度的乘枳小于該金屬硫化物的K%,此時(shí)該硫化物在溶液中以溶解狀態(tài)存在。實(shí)際操作中，可用控制溶液酸 度的方法使一些金屬硫化物溶解。在酸性溶液中H+濃度大，S?-濃度低，所以只能沉淀岀溶度積小的金屬硫化 物。而在堿性溶液中H+

4、濃度小，S?-濃度髙，可以將多種金屬離子沉淀成硫化物。在水中，由于S?-藹子是弱酸根離子，所以金屬硫化物無論是微溶還是易溶，都有不同程度的水解作用。 即使是難溶金屬硫化物，其溶解部分也會(huì)發(fā)生水解。使溶液顯堿性：Na2S + H2O = NaHS + NaOH （Na2S溶液顯強(qiáng)堿性，可作為強(qiáng)堿使用）2CaS + 2H2O = Ca（OH）2 + Ca（HS）22BaS + 2H?O = Ca（OH）? + Ba（HS）?PbS + H2O = Pb（OH）+ + HS（微弱水解）高價(jià)金屬硫化物幾乎完全水解：AI2S3 + 6H2O = 2AKOHH + 3H2S?CHS3 + 6H2O = 2

5、Cr（OH）?X + 3H2ST因此AI2S3、CS3等硫化物在水溶液中實(shí)際是不存在的。難溶硫化物在酸中的溶解情況分為以下幾種：KB較大的金屬硫化物如ZnS、FeS、MnS、CoS、及NiS等可溶于鹽酸（復(fù)分解反應(yīng)）例如：ZnS + 2HC1 = ZnCl2 + H2STFeS + 2HCI = FeCh + H2S?部分”申較小的金屬硫化物如SnS、SnS2. Sb2S3. Sb2S5. PbS、Bi2S3. CdS在濃鹽酸中因金屬陽離子 能形成配位離子而溶解。例如：SnS + 4HCl=SnCl42- + H2ST+2H+SnS2 + 6HCI = SnCl62- + 2H2Sf+2H+S

6、b2S3 + 12HCl=2SbC163- + 3H2ST+6H+Sb2S5+12HC1=2SbCl6 j-+3H2ST+6H*+2SJ,PbS + 4HCl=PbCh 嚴(yán) + H2ST+2H+CdS + 4HCl=CdCl42- + 14必2圧Bi2S3 + 8 HCl=2BiCl4r + 3H2Sf+2H*Kb較小的金屬硫化物如CuS、C112S、AgS、PbS、As?S3（黃）、As?S5（黃）及Bi?S3等，不能溶解于非氧 化性稀酸，但能溶于硝酸（被硝酸氧化）。例如：3CuS + 2NOr + 8H+=3Cu2+ +3SJ+2NOT+4HQ3Ag2S + 2NOy + 8H+=6Ag+

7、3Si+2NOT+4H2O3PbS + 2NO.f + 8H+=3Pb2*+3S|+2NOT+4H2OBizSs + 2NOy + 8H+=2Bi3+ +3SI+2NOT+ 4H2OK爲(wèi)非常小的HgS、Hg?S只能溶于王水。硫化物的溶解性3HgS+2HNO3+12HCl = 3HgC142+6H+3S!+現(xiàn)以MS型硫化物為例，結(jié)合上述分類情況進(jìn)行討論。不溶水11 lift T稀鹽酸的詭化物。此類硫化物的10-24,與稀鹽酸反 應(yīng)即可有效地降低S2濃度而使之溶解。例如：ZnS 十 2H十一-Zn2+ + H2S 不溶于水和稀鹽峨，但洛于濃鹽酸的硫化物。此類硫化物的在10-25 10-30之間，與

8、濃鹽酸作用除產(chǎn)生H2S氣體外，還生成配合物，降低了金屬離子 的濃度。例如：PbS + 4HC1 -* H2PbC14 + H2S t不溶于水和鹽酸,但裕于濃確酸的硫化物。此類硫化物的 3Cu (N03) 2 + 3S 2W f + 4H2O心門 (4)僅溶于王水的竝化物。對(duì)于 更小的硫化物如HgS來說必須用王水才 h4H?O能溶解。因?yàn)橥跛粌H能使S2-氧化.還能使Hg2+與C1 -結(jié)合，從而使硫化物溶 解。反應(yīng)如下；3HgS 十 2HNO3 十 12HC1 - 3H2 HC14 + 3S 丨十 2N0 f 十 4H20 由于氫硫酸是弱酸.故硫化物都有不冋程度的水解性。堿金屬硫化物.例如Na2

9、S溶于水.因水解而使溶液呈堿性。工業(yè)上常用價(jià)格便宜的Na2S代替NaOH 作為堿使用.故硫化鈉俗稱“雄化堿”。其水解反應(yīng)式如下：S2- + H20 HS- + 0H-堿土金屬硫化物遇水也會(huì)發(fā)生水解，例如；2CaS 十 2H20 Ca(HS)2 十 Ca(0H)2果些審化數(shù)較島金屬的詭化物如A12S3、Cr2S3等遇水發(fā)生完全水解：A12S3 + 6H2O -* 2A1(0H)3 I + 3H2S tCr2S3 + 6H2O - 2Cr(0H)3 I + 3H2S t因此這些金屬硫化物在水溶液中是不存在的。制備這些硫化物必須用干法.如用 金屬鋁粉和硫粉直接化合生成A12S3o可溶性硫化物可用作還

10、原劑，制造硫化染料、脫毛劑、農(nóng)藥和糅革，也用于 制熒光粉。判斷金風(fēng)硫化物的沼解性KNa的金底硫化物易落干水。Mg-AI的金屬硫化物易水解.在水中不存在。Zn-Pb的金屈硫化物均不袴于水。教學(xué)中為了讓學(xué)生能更好的了解硫化物在水中的溶解性，下表列出了硫化物的顏色與溶解性表:硫化物的顏色和溶解性表化學(xué)式顏色溶解性溶度積Ksp在水中在稀酸中Na:S白色溶，易潮解溶K：S白色溶溶(NH.) ,S黃色溶溶BaS白色洛，強(qiáng)烈水解溶1CaS白色溶，強(qiáng)烈水解溶MgS白色溶，強(qiáng)烈水解溶A1cS3白色雙水解完全溶2. oXio-7Cr：S3白色雙水解完全溶數(shù)據(jù)暫缺ZnS白色不溶1. 6XEFeS里色不溶3. 7X1

11、0-13Fe：Ss里色不溶數(shù)據(jù)暫缺MnS肉紅色不溶1. 4X10-15NiS歴色不溶1.0X10 勺CoS歴色不溶2. 0X10-25Bi-S3里色不不1.0XW37SnS褐色不不1. OXio-25SnS：黃色不不2. 0X10勺CdS黃色不不3. 6X10勺CuS歴色不不8. 5X10噸Cu：S里色不不2. 0X10,sPbS里色不不3. 4XEHgS紅色或黑色不不4. OXlO53Hg：S里色不不1. oXW7Ag:Sm色不不1. 6X10-*9Sb2S3桔紅色不不12. 9X10-59（注:金屬硫化物大多數(shù)為黑色，少數(shù)特姝例如:SnS褐色,SI0黃色AS2S3黃色,AS2S5黃色,Sb桔紅色.MnS 肉紅色,CdS黃色。）三硫化二鐵，為黑色固體，