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在人教社2003年版高一教材离子反应一节中,从NaCl溶液加入到CuSO4溶液中,无明显现象,得出两者之间没发生反应的结论。这样的推理欠严谨,如常见的酸碱中和反应多数无明显现象。即使在上述的实验中,Cu2+与Cl-之间会发生配位反应,形成一系列的配合物CuCl+、CuCl2、CuCl3-、CuCl42-。
在Cl-和Cu2+参与形成的晶体中,这几种配合物均已发现,尤其是CuCl42-,从光谱、晶体结构以及理论化学等方面研究较多。而在用配合物的溶液培养晶体时,一般采用的最佳浓度为10-4~10-5mol/L,或者更低。由此可见,即使在Cl-和Cu2+较低浓度的溶液中,也会由于发生配位反应,而存在CuCl+、CuCl2、CuCl3-、CuCl42-等物种。
本文根据这些配合物的稳定常数,求出了在Cl-不同平衡浓度时,所含Cu2+各物种的分布分数,并作出了相应的分布图。
在Cl-和Cu2+的溶液中,会发生下列的配位反应:
1.Cu2++Cl-<=>CuCl+
K1=[CuCl+]/([Cu2+][Cl-]) lgK1=0.2
2.Cu2++2Cl-<=>CuCl2
K2=[CuCl2]/([Cu2+][Cl-]2) lgK2=-0.26
3.Cu2++3Cl-<=>CuCl3-
K3=[CuCl3-]/([Cu2+][Cl-]3) lgK3=-2.29
4.Cu2++4Cl-<=>CuCl42-
K4=[CuCl42-]/([Cu2+][Cl-]4) lgK4=-4.59
上式中,K1、K2、K3、K4分别代表各自配合物的稳定常数,[Cu2+]、[Cl-]、[CuCl+]、[CuCl2]、[CuCl3-]、[CuCl42-]分别代表平衡时的浓度。
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