银氨溶液是氢氧化二氨合银吗？

美友50460683

基于wolfram mathamatic 11.0计算辅助计算，实验验证来自文献。

银氨溶液的获得

一般教材中银氨溶液的获得是这样的：试管中加入1mL2%硝酸银溶液，然后边振荡边逐滴滴入2%氨水，直到最初产生的的沉淀刚好溶解为止即可得到银氨溶液。

从教材的化学方程式这一符号表征上看，银氨溶液的主要成分是Ag(NH3)2OH，理应碱性较强，氨与银离子的计量比为3：1。但这一化学方程式并未考虑银氨溶液中的铵根离子与氢氧根离子之间的作用，若考虑铵根离子与氢氧根离子作用转化为一水合氨，则总反应方程式就变成：

硝酸银+2一水合氨=硝酸二氨合银+2水，氨与银离子的计量比为2：1。

查相关资料可知：实验中使用的2％硝酸银溶液密度为1.015 g/mL，则其物质的量浓度c(AgNO3)为1.015 ×1000×2％÷(170=0.120 mol/L。使用浓氨水配制2％稀氨水时，由于浓氨水的质量分数不准确，导致稀释后的2％氨水浓度也不准确，因此用盐酸作为标准液标定本实验中使用的约2％氨水浓度为1.275 mol/L。

该体系中存在如下平衡和关系

强大的计算开始了

基于Wolfram Mathematica11.0软件平台，即通过解以上9个方程，得到体系溶液中各组分含量，具体方法如下：

为了方便起见，令c(Ag+)=a，c(H+)=b，c[AgNH3]+=c，c[Ag(NH3)2]+=d，c(NH4+)=e，c(NO3－)=f，c( OH－)=g,c(NH3∙H2O)=h以及滴入氨水的体积V。

接着打开Wolfram Mathematica应用平台，新建笔记本，输入Solve[{方程1，方程2，方程3...}，{变量1，变量2，变量3...}]，并且对各种常数和浓度“赋值”，“赋值”的意义就是解方程式时，采用这些数据进行运算，本案例的计算中，赋值如下：Kw=10－14；Kb=1.76×10－5；K1=103.24；K2=103.81；c1=0.120；c2=1.275；Ksp=2×10－8；V0=25;

然后调试运行该程序(即同时按键Shift+Enter)，即可得到每一种粒子的浓度，由于解方程组会出现多组“解”，如会出现负值甚至出现复数等情况，为了限定所得“根”为正数，可在函数中加限制性命令，如在方程组后面加“c(H+)>0”，即加一个氢离子浓度大于0的限制条件，同时添加“Reals(实数域)”命令，则可得到全部为正数根的结果，精确计算如下：

该计算机语句的意义：解满足c(Ag+)×c( OH－)=Ksp，即满足反应体系中不出现氢氧化银沉淀且c(H+)>0的9个方程，可以解出的未知数如下：c(Ag+)=3.89×10-5 mol·L－1，c(H+)=1.94×10-11 mol·L－1，c[AgNH3]+=1.02×10-3 mol·L－1，c[Ag(NH3)2]+=9.88×10-2 mol·L－1，c(NH4+)=5.15×10-4 mol·L－1，c(NO3－)=9.98×10-2 mol·L－1，c( OH－)=5.15×10-4 mol·L－1,c(NH3∙H2O)=1.51×10-2 mol·L－1以及滴入氨水的体积V=5.05。

分析数据：溶液主要是Ag(NH3)2NO3溶液，而不是Ag(NH3)2OH，银氨溶液总银与总氨之比接近1：2.15，需要的2%的氨水为5.05mL。那为什么总银与总氨之比不是1：2而是1：2.15？这是因为当Ag+全部转化为Ag(NH3)2时，体系中的c(NH3)必须达到10-2mol·L－1(见下文图2)。

但文献《运用手持技术探究银氨溶液的成分》实验测定的体积为4.71mL，经计算此时体系中总银与总氨比恰好为1：2，其中c(NH3)=4.31×10-3mol·L－1，此时溶液中的Ag(NH3)+与Ag(NH3)2+同时存在，前者约占10%，后者约占90%(见下图)，因此该文献中得到的银氨溶液并非全部是Ag(NH3)2NO3。若要得到阳离子几乎是Ag(NH3)2+的银氨溶液，则需要最后溶液中的c(NH3)必须达到10-2mol·L－1，经过计算需要的氨水的体积还需要约为0.35mL，这样总共需要的氨水的体积=4.71+0.35=5.06mL，因此本文计算与上述文献有关数据完全吻合。

上图NH3浓度与Ag+和NH3之间形成的各种配合离子百分含量之间的关系，从上图中看到，当Ag+与总氨比为1：2时是不能很好配制银氨溶液，因为当银氨溶液主要以Ag(NH3)2+离子形成存在时，溶液中的c(NH3)必须达到0.01mol·L－1以上，这样就不难理解银氨溶液中总银与总氨之比接近1：2.15而不是1：2的原因了。

综上，银氨溶液的主要成分是硝酸二氨合银，存在少量的硝酸一氨合银。

因此，建议教材使用以下有关反应方程式更为恰当

当然，只是建议

正因为这样

所以

这些年

不大会考查以上方程式的书写

不是吗

基于wolfram mathamatic 11.0计算辅助计算的相关文献，可以在知网上下载——作者吴文中