硫酸银是否溶于浓硫酸？

发布日期:2020/11/14 11:56:40

硫酸银，白色固体。百度百科上对其介绍为：溶于硝酸，氨水和浓硫酸。那么百科的结论是如何得到的？又是否正确呢？其实，在中学化学教学中，对硫酸银是否溶于酸，是否对氯离子检验会产生干扰等，一直是绕不开的问题。正好号主所带高二学生最近快学到难溶电解质的电解平衡了（旧人教版选修4），这里就现学现卖尝试通过理论计算解释这些问题，如有不当之处，请指正。以下先列出本文所需要用到的数据和结论：

Ag₂SO₄的K_SP:1.2×10^-5；

AgCl的K_SP:1.8×10^-10；

H₂SO₄的K_a2:0.012；

配离子[Ag(NH₃)₂]⁺的标准稳定常数K_f:1.67×10⁷；

当溶液中某种离子浓度小于等于10^-5mol/L时，可认为该离子已不存在（沉淀或转化成其它）

Q1：硫酸银是否溶于浓硫酸？

A1：较浓的硫酸是不能忽略二级电离的，套用弱酸模型来处理，有C（SO₄^2-）=K_a2=0.012mol/L。（二元弱酸不极稀情况下，其中正盐酸根离子的浓度几乎都等于K_a2，证明比较简单就不放了）在硫酸银饱和溶液中，C（SO₄^2-）的计算如下

计算得到浓硫酸中C（SO₄^2-）比硫酸银饱和溶液中略小，所以浓硫酸中Q＜Ksp，能溶解。平衡移动的观点也可以解释，因浓硫酸中存在二级电离平衡,浓硫酸酸性很强，平衡逆向移动。生成的硫酸氢银又是可溶的,就逐步溶解了。

百科上可能是据此推测硫酸银溶于浓硫酸。然而号主做过实验，就算用未稀释的浓硫酸也没见明显溶解现象出现。怎么回事呢？我们设硫酸浓度为18.4mol/L（再浓就不是通常的硫酸溶液了），我们知道浓硫酸中当然大量存在的是硫酸分子，但我们就以步电离完全，第二步可逆来近似处理，假设浓硫酸最终溶解了硫酸银，那么各组分浓度如下：

带入硫酸的K_a2算出x=18400mol/L，这显然是一个不可能达到的酸度。因此，硫酸银可以说基本不溶于浓硫酸。正是因为硫酸中存在较多硫酸氢根离子，平衡就算能逆向移动，也很快达到了新的平衡，宏观上不会看到持续的溶解。

Q2：硫酸银是否溶于浓硝酸？是否溶于稀硝酸？

A2：这和上面的问题有所不同，因为浓硝酸中并没有高浓度的HSO4^-。在硫酸银饱和溶液中，HSO4^-浓度极小，可将氢离子浓度用10^-7代入硫酸的K_a2，算出才为1.44×10^-7mol/L。假设浓硝酸最终溶解了硫酸银，那么各组分浓度如下：

算出终态下x=14.4mol/L，而浓硝酸的浓度可以为16mol/L，因此硫酸银理论上可溶于足够浓的硝酸。当然稀硝酸的氢离子浓度达不到那么大，所以硫酸银不溶于稀硝酸。

Q3：检验氯离子时，加硝酸酸化的硝酸银溶液，是否能排除硫酸根离子干扰？

A3：首先我们加入的试剂为硝酸酸化的硝酸银溶液，硝酸提供一个酸性环境，主要是排除碳酸根离子。配置时用的也是稀硝酸而不是浓硝酸。根据上面一问的结论，硫酸银不溶于稀硝酸，那么SO₄^2-是否会对Cl^-的检验产生干扰？

其实，我们在思考这个问题时已经不知不觉走入了误区。殊不知，待测液中各离子的浓度多少，以及我们检验的操作对实验也是有重要影响的！假设我们用中学常见浓度0.1mol/L的AgNO₃溶液来配检测试剂，操作中一般在待测液（2mL左右）中滴入2滴左右的酸化硝酸银。

那么所得溶液中，C（Ag⁺）浓度约为5×10^-³mol/L，对于AgCl来说此时溶液中Cl^-的浓度为:

Ksp/C(Ag⁺)= 1.8×10^-10/（5×10^-³）= 3.8×10^-⁸mol/L，

而SO₄^2-的浓度为

Ksp/C(Ag⁺)²= 1.2×10^-⁵/(5×10^-³)²=0.48mol/L。

对于常见浓度 0.1mol/L的SO₄^2-和Cl^-混合溶液来说，加入两滴稀硝酸酸化的硝酸银溶液，Cl^-已经大量析出白色沉淀了，而SO₄^2-还没开始沉淀。当然如果持续，大量加入酸化的硝酸银溶液，SO₄^2-也会沉淀。但谁做离子检验会这么玩？首先硝酸银不贵吗?而且在滴2滴看到大量白色沉淀后，还要再继续加一大堆硝酸银溶液去不得不考虑SO₄^2-的干扰吗？还需要为了排除SO₄^2-干扰，特意用浓硝酸配硝酸银溶液吗？

所以依据Q2和Q3，我们得出的结论是：SO₄^2-在的话遇到稀硝酸酸化的硝酸银，一定会产生沉淀。但在实际操作中，当只要中学常规的Cl^-和SO₄^2-在一个数量级上（或者SO₄²不要比Cl^-多得离谱），就不影响检验。