吳美紅
一、反應條件對平衡移動的影響
1.溫度
升溫平衡向吸熱反應方向移動,降溫平衡向放熱反應方向移動,但對于有氣體參加或生成的可逆反應而言,氣體物質(zhì)溶解性受溫度影響,平衡移動情況要具體分析。
例1把某濃度的氨水加熱煮沸,溶液的pH如何變化?
解析氨水中存在下列平衡關系:
NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH-
加熱煮沸時,NH3·H2O的平衡既向左移動(有NH3逸出),又向右移動(電離度增大),溶液的酸堿性變化主要看這兩種趨勢的相對強弱,顯然加熱煮沸時,氣體物質(zhì)溶解度大大減少,溶液中剩余的NH3·H2O很少,盡管這部分NH3·H2O的電離程度增大,整個溶液的堿性必將減弱,酸性增強。
2.濃度
對氣體或溶液而言具有實際意義,對純液體(或稀溶液中的溶劑水)和固體來說,其濃度為常數(shù),改變其用量一般不影響化學平衡的移動。
例2為使平衡體系中有更多銀析出,對
Ag++Fe2+Ag(s)+Fe3+(正反應吸熱)
可采取的措施有( )。
A.常溫下加壓 B.加壓并升溫
C.移去一些析出的銀 D.增大Fe2+濃度
解析此題易錯選C,因為銀為固體,改變其用量不影響化學平衡的移動,正確答案應選D。
例3醋酸鈉溶液中存在下列水解平衡:
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
加水稀釋,平衡如何移動?為什么?
解析在弱電解質(zhì)的水解平衡中,參加反應的水相對于溶液中的水而言是極少量的,此時水可近似地看作純液體,濃度為常數(shù)。故加水稀釋,相當于增大了溶液體積,故平衡向離子數(shù)目增多的方向移動,即平衡右移。
3.壓強
壓強對無氣體參加或生成的反應而言,影響不大,可以忽略,對有氣體參加或生成的反應而言,由平衡移動原理分析。
二、強弱關系
1.對不同的弱電解質(zhì)及其鹽來說,相同條件下,電解質(zhì)越強電離越容易,其對應的鹽的水解則越弱。反之,電解質(zhì)越弱,其電離越弱,其相應的鹽水解越強。
2.對多元弱酸及其對應的鹽來說,第一步電離(或水解)是主要的,第二步電離(或水解)是次要的。
例4標準狀況下,向100 mL 3 mol/L的NaOH溶液中緩緩通入4.48 L CO2氣體,充分反應后溶液中離子濃度大小排列順序正確的是( )。
A.c(Na+)>c(CO2-3)>c(HCO-3)>c(OH-)>c(H+)
B.c(Na+)>c(CO2-3)=c(HCO-3)>c(OH-)>c(H+)
C.c(Na+)>C(HCO-3)>c(OH-)>c(CO2-3)>c(H+)
D.c(Na+)>C(HCO-3)>c(CO2-3)>c(OH-)>c(H+)
解析CO2與NaOH的反應與反應物的量有關,CO2過量產(chǎn)物應為酸式鹽,NaOH過量產(chǎn)物應為正鹽,適量時產(chǎn)物既有正鹽又有酸式鹽,現(xiàn)根據(jù)反應分析加下:
n(CO2)=4.48 L22.4 L/mol=0.2 mol
2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
0.3 mol0.2 mol(過量)0.15 mol
Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3
0.15 mol0.05 mol0.1 mol
故:n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.1 mol
因為CO2-3水解強于HCO-3,所以c(HCO-3)>c(CO2-3),產(chǎn)物為強堿弱酸鹽,故有c(OH-)>c(H+),D答案正確。
三、等恒關系
1.任何時候,純水或水溶液中,水電離出來的氫離子數(shù)目等于水電離出來的氫氧根離子的數(shù)目。25℃的純水中:c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol
2.25℃時,不論是純水,還是酸、堿、鹽的稀溶液中都有:c(H+)·c(OH-)=1×10-14
例5某溶液中,水電離出來的c(H+)=1×10-12mol/L,則該溶液的pH為()。
A.2B.12C.8D.無法計算
解析因為水電離出來的c(H+)=1×10-12mol/L,小于純水中氫離子的濃度,故該溶液中溶質(zhì)離子對水的電離起了抑制作用。該溶液可能為酸溶液或堿溶液。若為酸溶液,溶液中OH-完全來源于水的電離,則c(OH-)=1×10-12 mol/L,由水的離子積可知溶液中c(H+)=1×10-2 mol/L,故pH=2;若溶液為堿溶液,溶液中氫離子完全來源于水的電離,故溶液pH=12。正確答案為:A、B。
3.電荷守恒,即電解質(zhì)溶液中,所有陽離子所帶正電荷總數(shù)一定等于所有陰離子所帶負電荷總數(shù),整個溶液不顯電性。
例6某一元強酸HA溶液與一元堿MOH反應后溶液呈中性,下列判斷正確的是( )。
A.加入的堿過量
B.生成的鹽不發(fā)生水解
C.混合前酸與堿中溶質(zhì)的物質(zhì)的量相等
D.反應后溶液中A-,M+物質(zhì)的量濃度相等
解析反應后溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),整個溶液中電荷守恒即:c(H+)+c(M+)=c(OH-)+c(A-),可知D答案正確。
4.溶液中有關離子守恒
例如,0.1 mol/L Na2CO3溶液中存在下列等恒關系。
①元素的原子個數(shù)守恒:c(Na)∶c(C)=2∶1,即c(Na+)=2×[c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(H2CO3)]=0.1 mol/L
②OH-來源守恒:OH-來源于水的電離c(OH-)=c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)
四、溶液酸堿性判定
1.常溫下酸性溶液:pH<7即c(H+)>c(OH-),可能情況有:(1)酸溶液;(2)強酸弱堿鹽溶液;(3)某些強堿的酸式鹽溶液,如NaHSO4、NaH2PO4、NaHSO3;(4)c(H+)=c(OH-)的弱酸與強堿溶液等體積反應。
2.堿性溶液:pH>7即c(H+) 3.中性溶液:pH=7,即c(H+)=c(OH-)。(1)強酸強堿鹽溶液;(2)稍過量的弱酸與強堿反應;(3)稍過量的弱堿與強酸反應;(4)c(H+)=c(OH-)的強酸強堿等體積反應。