<h3>基于wolfram mathamatic 11.0計算輔助計算，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來自文獻(xiàn)。</h3> <h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">銀氨溶液的獲得</font></h3><h3>一般教材中銀氨溶液的獲得是這樣的：試管中加入1mL2%硝酸銀溶液，然后邊振蕩邊逐滴滴入2%氨水，直到最初產(chǎn)生的的沉淀剛好溶解為止即可得到銀氨溶液。</h3> <h3>從教材的化學(xué)方程式這一符號表征上看，銀氨溶液的主要成分是Ag(NH3)2OH，理應(yīng)堿性較強(qiáng)，氨與銀離子的計量比為3：1。但這一化學(xué)方程式并未考慮銀氨溶液中的銨根離子與氫氧根離子之間的作用，若考慮銨根離子與氫氧根離子作用轉(zhuǎn)化為一水合氨，則總反應(yīng)方程式就變成：</h3><h3>硝酸銀+2一水合氨=硝酸二氨合銀+2水，氨與銀離子的計量比為2：1。</h3> <h3>查相關(guān)資料可知：實(shí)驗(yàn)中使用的2％硝酸銀溶液密度為1.015 g/mL，則其物質(zhì)的量濃度c(AgNO3)為1.015 ×1000×2％÷(170=0.120 mol/L。使用濃氨水配制2％稀氨水時，由于濃氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致稀釋后的2％氨水濃度也不準(zhǔn)確，因此用鹽酸作為標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定本實(shí)驗(yàn)中使用的約2％氨水濃度為1.275 mol/L。</h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">該體系中存在如下平衡和關(guān)系</font></h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">強(qiáng)大的計算開始了</font></h3><h3 style="text-align: left;"><font color="#010101">基于Wolfram Mathematica11.0軟件平臺，即通過解以上9個方程，得到體系溶液中各組分含量，具體方法如下：</font></h3><h3><font color="#010101">為了方便起見，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以及滴入氨水的體積V。</font></h3><h3><font color="#010101">接著打開Wolfram Mathematica應(yīng)用平臺，新建筆記本，輸入Solve[{方程1，方程2，方程3...}，{變量1，變量2，變量3...}]，并且對各種常數(shù)和濃度“賦值”，“賦值”的意義就是解方程式時，采用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，本案例的計算中，賦值如下：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;</font></h3><h3><font color="#010101">然后調(diào)試運(yùn)行該程序(即同時按鍵Shift+Enter)，即可得到每一種粒子的濃度，由于解方程組會出現(xiàn)多組“解”，如會出現(xiàn)負(fù)值甚至出現(xiàn)復(fù)數(shù)等情況，為了限定所得“根”為正數(shù)，可在函數(shù)中加限制性命令，如在方程組后面加“c(H+)>0”，即加一個氫離子濃度大于0的限制條件，同時添加“Reals(實(shí)數(shù)域)”命令，則可得到全部為正數(shù)根的結(jié)果，精確計算如下：</font></h3> <h3>該計算機(jī)語句的意義：解滿足c(Ag+)×c( OH－)=Ksp，即滿足反應(yīng)體系中不出現(xiàn)氫氧化銀沉淀且c(H+)>0的9個方程，可以解出的未知數(shù)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以及滴入氨水的體積V=5.05。</h3> <h3>分析數(shù)據(jù)：溶液主要是Ag(NH3)2NO3溶液，而不是Ag(NH3)2OH，銀氨溶液總銀與總氨之比接近1：2.15，需要的2%的氨水為5.05mL。那為什么總銀與總氨之比不是1：2而是1：2.15？這是因?yàn)楫?dāng)Ag+全部轉(zhuǎn)化為Ag(NH3)2時，體系中的c(NH3)必須達(dá)到10-2mol·L－1(見下文圖2)。</h3><h3>但文獻(xiàn)《運(yùn)用手持技術(shù)探究銀氨溶液的成分》實(shí)驗(yàn)測定的體積為4.71mL，經(jīng)計算此時體系中總銀與總氨比恰好為1：2，其中c(NH3)=4.31×10-3mol·L－1，此時溶液中的Ag(NH3)+與Ag(NH3)2+同時存在，前者約占10%，后者約占90%(見下圖)，因此該文獻(xiàn)中得到的銀氨溶液并非全部是Ag(NH3)2NO3。若要得到陽離子幾乎是Ag(NH3)2+的銀氨溶液，則需要最后溶液中的c(NH3)必須達(dá)到10-2mol·L－1，經(jīng)過計算需要的氨水的體積還需要約為0.35mL，這樣總共需要的氨水的體積=4.71+0.35=5.06mL，因此本文計算與上述文獻(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)完全吻合。</h3> <h3>上圖NH3濃度與Ag+和NH3之間形成的各種配合離子百分含量之間的關(guān)系，從上圖中看到，當(dāng)Ag+與總氨比為1：2時是不能很好配制銀氨溶液，因?yàn)楫?dāng)銀氨溶液主要以Ag(NH3)2+離子形成存在時，溶液中的c(NH3)必須達(dá)到0.01mol·L－1以上，這樣就不難理解銀氨溶液中總銀與總氨之比接近1：2.15而不是1：2的原因了。</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">綜上，銀氨溶液的主要成分是硝酸二氨合銀，存在少量的硝酸一氨合銀。</font></h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">因此，建議教材使用以下有關(guān)反應(yīng)方程式更為恰當(dāng)</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">當(dāng)然，只是建議</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">正因?yàn)檫@樣</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">所以</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">這些年</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">不大會考查以上方程式的書寫</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">不是嗎</font></h3> <h3>基于wolfram mathamatic 11.0計算輔助計算的相關(guān)文獻(xiàn)，可以在知網(wǎng)上下載——作者吳文中</h3>
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