銅離子與氯離子反應分析

摘要：在溶液中，Cl-與Cu2+之間發生配位反應形成一系列的配合物CuCl+、CuCl2、Cu 。本文根據物料平衡，結合這些配合物的穩定常數，求出了在Cl-不同濃度時，所含Cu2+各物種的分布百分比，并作出了相應的分布圖。

關鍵詞：配位反應；物種分布；物料平衡

文章編號：1005－6629(2007)08－0079－01中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

在人教社2003年版高一教材離子反應一節中，從NaCl溶液加入到CuSO4溶液中，無明顯現象，得出兩者之間沒發生反應的結論。這樣的推理欠嚴謹，如常見的酸堿中和反應多數無明顯現象。即使在上述的實驗中，Cu2+與Cl-之間會發生配位反應，形成一系列的配合物CuCl+、CuCl2、 在Cl-和Cu2+參與形成的晶體中，這幾種配合物均已發現，尤其是CuCl ，從光譜、晶體結構以及理論化學等方面研究較多。而在用配合物的溶液培養晶體時，一般采用的最佳濃度為10-4～10-5mol/L，或者更低。由此可見，即使在Cl-和Cu2+較低濃度的溶液中，也會由于發生配位反應，而存在CuCl+、CuCl2、 等物種。本文根據這些配合物的穩定常數，求出了在Cl-不同平衡濃度時，所含Cu2+各物種的分布分數，并作出了相應的分布圖。

在Cl-和Cu2+的溶液中，會發生下列的配位反應:

上式中，K1、K2、K3、K4分別代表各自配合物的穩定常數，[Cu2+]、[Cl-]、[CuCl+]、[CuCl2]、 [CuCl3-]、

根據上述公式，借助Excel數據處理軟件，可以得出在不同氯離子平衡濃度時，所含Cu2+各物種所占百分比。以氯離子平衡濃度為橫坐標，物種的分布分數為縱坐標，可作出對應的物種分布圖，如圖1。

圖1所含Cu2+各物種在不同的Cl-平衡濃度下的分布圖

如上圖，在溶液中，由于Cl-與Cu2+之間發生配位反應而存在CuCl+、CuCl2、CuCl3-、CuCl42-等物種，這與在含Cl-、Cu2+的溶液中，得到的晶體常含有上述四種配合物結構單元實驗事實一致。在不同Cl-濃度時，各物種所占的百分比也不同。隨著Cl-濃度增大，溶液中Cu2+所占的百分比越來越小，當Cl-平衡濃度為0.15 mol/L時，Cu2+所占的百分比為80%，四種配合物所占的百分比已達20%。

參考文獻:

[1]HydroGeoLogic Inc.， Allison Geoscience Consultants Inc.. MINTEQA2/PRODEFA2， a Geochemical Assessment Model for Environmental Systems[M]: User Manual Supplement for Version 4.0. US Environment Protection Agency， Athens GA， USA， 1999: 51.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”。