第三講水溶液模型第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日主要內容研究水溶液模型的意義、目的；復習絡合物的知識；(1)絡合物的穩(wěn)定性；(2)簡單的Me－H2O系；(3)含多種金屬多種配位體的溶液模型。建立水溶液模型的方法與步驟。第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日意義、目的：

Zn→HCl中→ZnCl2(中學知識)

水溶液中的金屬并不總是以簡單的陽離子Me2+的形態(tài)存在，常常與同時存在于水溶液中的配位體生成各種形式的絡合物。金屬在水溶液中的物種形式隨溶液成分的改變而變化。第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日意義、目的：濕法冶金更應進一步，了解金屬離子在水溶液的形態(tài)，以便指導生產實踐。第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日意義、目的：

研究一些濕法冶金過程，例如：萃取、離子交換等，建立水溶液模型，知道水溶液中金屬的物種形式以及它們的平衡濃度，有助于闡明這些過程的化學機理，并可以幫助人們選擇合適的萃取劑與離子交換劑;或者反之，在使用一定的萃取劑與離子交換劑時，調整溶液成分以使過程達到優(yōu)化，從而取得最好的結果。

第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日意義、目的：通過建立水溶液模型，就能解決水溶液中各種物種、絡合物的問題。第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的生成：

配位體：能夠與溶液中金屬陽離子形成絡合物的陰離子。在一般的濕法冶金過程中，水溶液所含配位體有：F1-，Cl1-，I1-,，SO42-，HSO41-,CN1-，CO32-，HCO31-，NH3，OH1-等。此外，部分有機物，如：有機酸（檸檬酸）也可以作為絡合體。第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：

假定二價金屬離子Me2+與負一價配位體為L1-生成絡合物，反應為式中：i為配位數，i＝1,2,3,……..。第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：

絡合物的穩(wěn)定性可以用其累積生成常數來表征。平衡常數：稱為累計平衡常數，也稱為穩(wěn)定常數。式中[]內為溶解物種的濃度。第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：實例：累積平衡常數為第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：

該實例具有現實意義。因為很多金屬離子能與OH-生成絡合物。即使水溶液中不含其他任何配位體時，也有OH-這一配位體存在，其絡合反應也是不可忽略的。第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：復習有關pH的概念：水的離解常數

(室溫)第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：所以：第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：因此：第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：另一種表達式為：第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日絡合物的穩(wěn)定性：在計算時，采用上述兩種表達式均可，應根據所掌握的數據而定。與可以互換，其互換關系為：第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日簡單的Me－H2O系：在簡單的Me－H2O系溶液中，除OH-外沒有其它的配位體。因此，在這樣的水溶液中金屬物種有Me

與n種型絡合物(i＝1,2,3…..，n)。各物種的平衡濃度為：第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日簡單的Me－H2O系：金屬的物質平衡為：或式中－水溶液中金屬的總濃度(分析濃度)；－水溶液中游離的Mez+離子濃度。第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日簡單的Me－H2O系：水溶液中某一型物質所占分數為：

游離的離子所占分數為：第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日簡單的Me－H2O系：例如：Zn－H2O系溶液中物種的分布為：

lglgZn2+＋OH-=ZnOH+5.04-9.0Zn2+＋3OH-=Zn(OH)3-13.9-28.1Zn2+＋4OH-=Zn(OH)42-15.2-40.9計算結果見P73圖3-1所示。需要特別指出的是：As－H2O系和Sb－H2O系的情況有所不同。(P73)第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日簡單的Me－H2O系：第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日含多種金屬多種配位體的溶液模型：如果溶液中含有n種金屬，(p=1,2,3,…..n)。溶液中含有m種配位體，(j＝1,2,3,…..m)，其中包括OH-。每一種配位體的加質子反應為：第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日含多種金屬多種配位體的溶液模型：若每一種金屬僅生成單核絡合物：

(i＝1,2,3,….6)，每種金屬可生成的絡合物共6種。n種金屬可生成的絡合物共6nm種。(博士生課程)第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：例1：銅氨溶液中，已知目的：求在溶液中各種物種的平衡濃度。第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：第一步：寫出水溶液中存在的所有水溶物種。

Cu2+，Cu(NH3)2+

，Cu(NH3)22+，Cu(NH3)32+，

x0，x1，x2，x3，

Cu(NH3)42+，Cu(NH3)52+，Cu(NH3)62+，

x4，x5，x6，

Cu(OH)+

，Cu(OH)20，Cu(OH)31-，Cu(OH)42-，

x7，x8，x9，x10，

NH3，NH4+，H+

x11，x12，x13第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：第二步：用代碼代替這些物種的平衡濃度。為方便計算，分別用x0，x1，x2.。。。。。x13表示。第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：第三步：寫出13個方程式。(1)水溶液中Cu的物質平衡方程。(2)水溶液中NH3的質量平衡方程。第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：(3)NH3的加質子反應。

NH3+H+=NH4+注：如果配位體為Cl－，則少一個加質子反應及方程。

第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：(4)Cu2+－NH3絡合物的累計生成常數方程（6個）。

Cu2+＋NH3=Cu(NH3)2+

..第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：(5)Cu2+－OH-絡合物的累計生成常數方程（4個）。

Cu2+＋OH-=Cu(OH)+

..第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：(6)電荷平衡方程。（如果已知條件給出pH，則可以不要該方程）第三十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日建立水溶液模型的方法與步驟：采用Newton－Raphson法（疊代法）計算上述13(或14)個方程式，得出