硫化物的溶解性(精.选)

硫化物的溶解性

杜晓莹

高一化学第六章《氧族元素》在讲授“氢硫酸与某些重金属盐反应”这一性质时，经常会碰到这样的问题：

H2S + CuSO4＝CuS↓+ H2SO4

H2S + Pb(NO3)2＝PbS↓+ 2HNO3

H2S + FeCl2 -→（不反应）

如果是通过对鲜明的实验现象让学生接受上述反应并不困难。但是往往有学生会有这样的疑问：这些反应为什么有的能发生，有的不能发生？能发生的反应是不是复分解反应？弱酸怎么能制取强酸？要理解这些问题就必须弄清硫化物在水中的溶解性。新教材对硫化物的要求已不是很高，为了方便学生学习和教师参考，现将硫化物的溶解性归纳如下。

硫化物可以看作是氢硫酸所生成的正盐，一般认为是由电负性较硫小的元素与硫形成的化合物，其中大多数为金属硫化物。自然界中金属硫化物矿约200余种。有辉铜矿Cu2S、辉锑矿Sb2S3、辉钼矿MoS2、闪锌矿ZnS、方铅矿PbS、辰砂HgS、黄铁矿FeS2、雄黄As4S4、雌黄As2S3、辉铋矿Bi2S3、黄铜矿CuFeS2、斑铜矿Cu5FeS4等，无碱金属、碱土金属（Be除外）硫化物矿。

在金属硫化物中，碱金属硫化物和CaS、BaS是易溶于水的，其余碱土金属硫化物微溶于水（除BeS难溶），其余大多数硫化物都是难溶于水，并具有不同颜色的固体。实际应用中常利用硫化物的特殊颜色来鉴别和判断所含的金属离子。

硫化物在水中或酸中的溶解包括溶解和电离两个过程，根据溶解平衡的观点硫化物的溶解过程显然与溶液中的硫离子浓度有很大关系，故了解硫化物的溶解性首先要知道H2S的溶解性。在饱和的H2S水溶液中H+和S2-浓度之间的关系是：

[ H+ ]2[ S2- ]=9.23×10-22

从上式可以看出，溶液的PH值与S2-浓度密切相关。

同样，难溶金属硫化物在水中的溶解情况也与其溶度积常数有一定关系。若溶液中金属离子和硫离子浓度的乘积小于该金属硫化物的Kθsp，此时该硫化物在溶液中以溶解状态存在。实际操作中，可用控制溶液酸度的方法使一些金属硫化物溶解。在酸性溶液中H+浓度大，S2-浓度低，所以只能沉淀出溶度积小的金属硫化物。而在碱性溶液中H+浓度小，S2-浓度高，可以将多种金属离子沉淀成硫化物。

在水中，由于S2-离子是弱酸根离子，所以金属硫化物无论是微溶还是易溶，都有不同程度的水解作用。即使是难溶金属硫化物，其溶解部分也会发生水解。使溶液显碱性：

Na2S + H2O ＝NaHS + NaOH（Na2S溶液显强碱性，可作为强碱使用）

2CaS + 2H2O ＝Ca(OH)2 + Ca(HS)2

2BaS + 2H2O ＝Ca(OH)2 + Ba(HS)2

PbS + H2O ＝Pb(OH)+ + HS-(微弱水解)

高价金属硫化物几乎完全水解:

Al2S3 + 6H2O ＝2Al(OH)3↓ + 3H2S↑

Cr2S3 + 6H2O ＝2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑

因此Al2S3、Cr2S3等硫化物在水溶液中实际是不存在的。

难溶硫化物在酸中的溶解情况分为以下几种：

1．Kθsp较大的金属硫化物如ZnS、FeS、MnS、CoS、及NiS等可溶于盐酸（复分解反应）。例如：

ZnS + 2HCl ＝ZnCl2 + H2S↑

FeS + 2HCl ＝FeCl2 + H2S↑

2．部分Kθsp较小的金属硫化物如SnS、SnS2、Sb2S3、Sb2S5、PbS、Bi2S3、CdS在浓盐酸中因金属阳离子能形成配位离子而溶解。例如：

SnS + 4HCl＝[SnCl4]2- + H2S↑+2H+

SnS2 + 6HCl＝[SnCl6]2- + 2H2S↑+2H+

Sb2S3 + 12HCl＝2[SbCl6]3- + 3H2S↑+6H+

Sb2S5+12HCl＝2[SbCl6]3-+3H2S↑+6H++2S↓

PbS + 4HCl＝[PbCl4]2- + H2S↑+2H+

CdS + 4HCl＝[CdCl4]2- + H2S↑+2H+

Bi2S3 + 8 HCl＝2[BiCl4]- + 3H2S↑+2H+

3．Kθsp较小的金属硫化物如CuS、Cu2S、AgS、PbS、As2S3(黄)、As2S5(黄)及Bi2S3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 + 2NO3- + 8H+＝3Cu2++3S↓+2NO↑+4H2O

3Ag2S + 2NO3- + 8H+＝6Ag++3S↓+2NO↑+4H2O

3PbS + 2NO3- + 8H+＝3Pb2++3S↓+2NO↑+4H2O

Bi2S3 + 2NO3- + 8H+＝2Bi3++3S↓+2NO↑+ 4H2O

4．Kθsp非常小的HgS、Hg2S只能溶于王水。

3HgS+2HNO3+12HCl＝3[HgCl4]2-+6H++3S↓+

2NO↑+4H2O

教学中为了让学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颜色与溶解性表：

硫化物的颜色和溶解性表

化学式颜色溶解性溶度积Ksp

（注：金属硫化物大多数为黑色，少数特殊。例如：SnS褐色,SnS2黄色,As2S3黄色,As2S5黄色,Sb2S3桔红色, MnS 肉红色,CdS黄色。）

三硫化二铁，为黑色固体，常温下易转变为黄绿色。不溶于水,在20°C以上的水中分解成硫化亚铁和硫。遇酸分解，放出硫化氢气体，随后硫化氢被溶液中的三价铁离子氧化，生成硫单质和二价铁离子。

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