硫化钙遇水即分解之谜

硫化钙遇水即分解之谜

硫化钙与硫化钠等碱金属硫化物一样，都可以视作为强碱弱酸盐，在水溶液中水解的只有S2－。为什么通常情况下硫化钠等碱金属硫化物可以存在于水溶液中，而硫化钙遇水即要分解呢（见高中课本附录：酸、碱和盐的溶解性表）？许多学生对此颇感疑惑，笔者认为这一问题可从硫化物的水解度大小来加以解释。

S2－水解的离子方程式可表示为：

S2－＋H₂O　HS－＋OH－……（1）

HS－＋H₂OH₂S＋OH－……（2）

18℃时，（1）的水解平衡常数Kh1KwKa21×10－141.1×10－12≈0.01，（2）的水解平衡常数Kh2KwKa11×10－149.1×10－8≈10－。由于Kh1》Kh2，所以S2－的二级水解可忽略不计。设S2－的起始浓度为C摩／升，平衡时（HS－）＝x摩／升，则：

S2－＋H₂OHS－＋OH－

平衡时：C－xxx

计算平衡时（HS－）：

x2C－x＝Kh1

x＝Kh12＋4Kh1C—Kh12

查有关数据表，15℃时CaS的溶解度为0.02克。一般计算中CaS稀溶液的体积可认为是其溶剂水的体积，将水的密度视为1克／厘米3，则CaS饱和溶液的摩尔浓度：

C＝溶解度摩尔质量×10001000.0272×10＝0.0028摩／升

CaS的水解度＝xC×100%

＝0.012＋4×0.01×0.0028－0.012×0.0028×100%

＝81.4%

我们再来对比一下Na2S的情况。20℃时Na2S的溶解度为18.8克。笔者向100毫升水中加入Na2S直至溶解达到饱和，实验显示溶液体积不超过110毫升，饱和Na2S溶液的摩尔浓度可由下式近似求得：

C＝18.878×1000110＝2.19摩/升

Na2S的水解度＝0.012＋4×0.01×2.19－0.012×2.19×100%＝6.5%

《酸、碱和盐的溶解性表》是根据通常情况下物质在水溶液中达到饱和溶解状态时表现出的溶解性能制成的。室温时溶解度大于1克的称为可溶物质；溶解度在1～0.01克之间的叫微溶物质，溶解度小于0.01克的叫难溶或不溶物质。由上述计算可以预料，通常情况下的饱和溶液中，水解的Na2S很少，而CaS的水解度却很大，绝大部分CaS都要发生水解。饱和溶液中溶质的浓度愈大，水解的程度愈小。因此我们可以认为CaS遇水即要分解，化学反应方程式为：

2CaS＋2H₂O═══Ca（OH）₂＋Ca（HS）₂。

综上所述，CaS遇水发生分解的原因一方面是S2－的水解能力较强，另一方面是因为CaS的溶解度很小（介于可溶与难溶之间），致使饱和溶液中的水解度很大。这和Al₂S₃、Al₂（CO₃）₃等双水解物质是不同的。类似的物质还有BaS、MgS等。