臺灣化學教育

製備碘化亞銅與其一系列反應的回饋與疑問

施建輝

國立新竹科學園區實驗高級中學

教育部高中化學學科中心
schemistry0120@gmail.com

 

於《臺灣化學教育》期刊創刊號之「高中化學教學疑難問題」專欄中，本人撰寫有關硫酸銅溶液與碘化鉀的反應生成白色碘化亞銅（CuI）的沈澱，及其在「沈澱反應」與「電子組態」等教學單元的意義，獲得不少高中化學老師們的正面回饋，頗感欣慰。但也有老師希望我進一步說明「為何碘化亞銅（CuI）能溶於硫代硫酸鈉溶液，而碘化銀（AgI）卻不溶於硫代硫酸鈉溶液，必須以氰化鈉（NaCN）才能溶解之？」

「高中化學教學疑難問題」專欄就是提供老師們討論的平台，很高興第一期即有回響而且提出疑問，這就是本專欄期待看到的，希望老師們持續關切本專欄並參與討論。針對上述疑問，本人答覆如下。

n  平衡常數與溶解度

以氯化銀（AgCl）溶於6.0 M氨水為例，在25℃下，相關反應的常數如式[1]、[2]和[3]所示。

AgCl於6.0 M氨水中之溶解度計算過程如下：

經過計算，得AgCl的溶解度（S）為0.23 M。依一般規定，S > 0.1 M即為可溶，故氯化銀（AgCl）能溶於濃氨水。

含氯離子的式[1]、[2]和[3]擴大含鹵素離子，如AgCl擴大為AgX (X = Cl、Br、I)，這些反應式擴大如式[4]、[5]和[6]所示：

在25℃下，銀離子（Ag⁺）在6.00 M氨水中的形成常數（K_f）為1.12 × 。各種鹵化銀（AgX）的溶度積常數（K_sp）、鹵化銀與氨水反應而形成銀氨錯離子（ ）的平衡常數（K）以及鹵化銀在氨水的溶解度（S）如表1所示：

表1的溶解度顯示AgCl溶於6.00 M氨水，AgBr和AgI氨水難溶於6.00 M氨水；這些溶解度大小並不相同，其排列順序為AgCl > AgBr > AgI。

在25℃下，AgI（K_sp = 1.5 × ）在3.00 M的氨水、 和 中的形成常數（K_f）及其反應的平衡常數（K）以及鹵化銀在氨水的溶解度（S）如表2所示：

表2的溶解度顯示AgI難溶於3.00 M的氨水和，AgI可溶於3.00 M 的和；這些溶解度大小並不相同，其排列順序為 > > NH₃。

n  CuI和AgI在S₂O₃²⁻中的溶解度

在25℃，CuI和AgI在1.00 M中的的溶度積常數（K_sp）、它們與反應而形成錯離子的形成常數（K_f）和平衡常數（K）以及溶解度（S）如表3所示：

由表3可看出CuI在1.00 M中的溶解度遠大於AgI，此結果再度印證第一期所提「銅與銀皆為11族（或1B族）元素，銅位於第四週期，銀位於第五週期，故銀離子與碘離子鍵結比銅離子與碘離子鍵結有較大的共價性，需更強的配基才能使碘化銀溶解，而碘化銅共價性較小，以硫代硫酸鈉作為配基即可溶解碘化銅。」

n  參考資料

1.          Daniel C. Harris ，Quantitative Chemistry Analysis，W. H. Freeman and Company NY.

2.          浙江大學普通化學教研組，普通化學，高教出版社。