(湖南大學(xué)附屬中學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410083)
鹽類(lèi)水解的三個(gè)守恒式分別是電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒[1]。電荷守恒式相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較容易書(shū)寫(xiě)的,不管是單一溶質(zhì)的溶液還是混合溶質(zhì)的溶液,只需找出溶液中可能存在的離子,然后結(jié)合溶液的電中性原則,將陽(yáng)離子和陰離子在“=”兩邊分別書(shū)寫(xiě),且離子所帶電荷數(shù)就是該離子濃度符號(hào)前的系數(shù)。比如單一溶質(zhì)的氯化銨溶液和混合溶質(zhì)的鹽酸與氯化銨溶液或者氨水與氯化銨溶液中的電荷守恒式的表達(dá)式均為:[1]
又如Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,由于兩溶液中離子種類(lèi)是相同的,分別為Na+、OH-這五種離子,故兩溶液的電荷守恒式的表達(dá)式是相同的,均為:
當(dāng)然單一溶質(zhì)溶液的物料守恒式的正確書(shū)寫(xiě)的關(guān)鍵在于找準(zhǔn)溶質(zhì)化學(xué)式中非氫離子和非氫氧根離子的其他元素的數(shù)學(xué)關(guān)系,體現(xiàn)在物料守恒式中的關(guān)系就是相應(yīng)的倍數(shù)關(guān)系。[2]
如Na2CO3中的n(Na)∶n(C)=2:1,即c(Na+)為所有含C粒子濃度之和的2倍,故Na2CO3溶液的物料守恒式的正確書(shū)寫(xiě)應(yīng)為:
而NaHCO3中的n(Na)∶n(C)=1:1,即c(Na+)為所有含C粒子濃度之和的1倍,故NaHCO3溶液的物料守恒式的正確書(shū)寫(xiě)應(yīng)為:
由于質(zhì)子守恒式體現(xiàn)的是水電離出的c水(H+)= c水(OH-),考慮到強(qiáng)酸的陽(yáng)離子(或強(qiáng)堿的陰離子)不會(huì)結(jié)合水電離出的OH-(或H+)。則鹽類(lèi)水解中的質(zhì)子守恒式為電荷守恒式與物料守恒式的四則運(yùn)算關(guān)系抵消掉強(qiáng)酸的陽(yáng)離子(或強(qiáng)堿的陰離子)即可。
綜上所述,我們不難發(fā)現(xiàn),要解決好鹽類(lèi)水解的三個(gè)守恒式的正確書(shū)寫(xiě),其成敗的關(guān)鍵在于正確書(shū)寫(xiě)鹽類(lèi)水解的物料守恒式。然而,如果碰到同時(shí)含兩種溶質(zhì)的混合溶液時(shí),該反應(yīng)的物料守恒式又該如何正確書(shū)寫(xiě)呢?比如如何書(shū)寫(xiě)等體積、等濃度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液混合后的溶液中物料守恒式?
要想解決上述的問(wèn)題,讓我們先來(lái)看看下面這道題;
往10 mL 0.2 mol/L 的氨水中逐滴滴加等濃度的鹽酸,求當(dāng)加入鹽酸的體積分別為5 mL和20 mL時(shí),所得溶液的三個(gè)守恒式的書(shū)寫(xiě)。
我們不難發(fā)現(xiàn),當(dāng)將鹽酸加入到氨水中時(shí),在溶液中必定會(huì)發(fā)生鹽酸和氨水的酸堿中和反應(yīng)。當(dāng)所加鹽酸體積為5 mL時(shí),我們可以發(fā)現(xiàn),此時(shí)溶液中氨水是過(guò)量的。
此時(shí)溶液中剩余n(NH3·H2O) = 10×10-3×0.2-5×10-3×0.2=5×10-3×0.2(mol)
反應(yīng)生成的n(NH4Cl) =5×10-3×0.2(mol)
即此溶液為含等濃度等體積的NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液,按照常規(guī)思維的方式來(lái)書(shū)寫(xiě)三個(gè)守恒式中的物料守恒非常的繁瑣,其過(guò)程中既要考慮NH3·H2O的電離反應(yīng),又要考慮NH4Cl中的水解反應(yīng),在判斷電離反應(yīng)和水解反應(yīng)誰(shuí)為主要,然后才能書(shū)寫(xiě)出這混合溶液的物料守恒式。
同理有:當(dāng)所加鹽酸體積為20 mL時(shí),我們可以發(fā)現(xiàn),此時(shí)溶液中鹽酸過(guò)量。
此時(shí)溶液中剩余n(HCl) = 20×10-3×0.2-10×10-3×0.2=10×10-3×0.2(mol)
反應(yīng)生成的n(NH4Cl) =10×10-3×0.2(mol)
即此溶液為含等濃度等體積的HCl和NH4Cl的混合溶液,同樣的將上述HCl和NH4Cl的混合溶液再運(yùn)用化繁為簡(jiǎn)的思想,看成是由HCl和NH4Cl的單一溶質(zhì)溶液[2]。由此我們同樣可以快速、高效的寫(xiě)出該混合溶液中的物料守恒式。
也許有人會(huì)問(wèn)了,筆者這里所例舉的都是混合溶質(zhì)物質(zhì)的量之比為1:1的實(shí)例,如果碰到不是1:1的情況又該怎么解決呢?這個(gè)問(wèn)題很好回答,那就按比例來(lái)組合,比如2 mol Na2CO3與1mol NaHCO3的組合,則視為溶質(zhì)為Na5H(CO3)3的單一溶液;1 mol Na2CO3與2mol NaHCO3的組合,則視為溶質(zhì)為Na4H2(CO3)3的單一溶液,如果是其他比例,就依葫蘆畫(huà)瓢,照此類(lèi)推……。