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【中国分类法】:G633.8
在中学化学中有一个平衡理论体系,它是高中阶段的一个重要内容,而有些学生学多了就会容易混淆模糊,包括化学平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡等,化学平衡是这一平衡理论体系的核心。系统性的掌握这些平衡的概念、理论及应用对于深入认识重要的酸、碱、盐的性质和用途,化工生产中适宜条件的选择等具有承上启下的作用;对于深入掌握元素化合物的知识具有理论指导意义。这一部分内容向来也是考试的热点和难点,很多学生由于基本概念和规律掌握不牢而害怕这部分内容。下面我将这四种平衡做一对比以加深对它们的理解和运用。
一、共同点
1.平衡特征:逆、动、等、定、变、大。其中的“等”字依次代表着V正=V逆,V电离=V结合V水解=V中和,V沉淀=V溶解。“大”表示平衡状态时反应达到最大限度。
2.平衡移动原理:都符合勒夏特列原理。
二、不同点
1.研究对象不同。化学平衡是针对一定条件下的可逆反应,如工业合成氨;电离平衡针对弱电解质溶液,如醋酸溶液;水解平衡存在于弱酸根离子或弱碱阳离子的盐溶液中,如醋酸钠溶液;溶解平衡则存在于难溶或微溶物的饱和溶液中,如氯化银。
2.外界影响因素不同。
化学平衡受温度、浓度、压强影响;电离平衡的影响因素有温度、浓度、加入酸碱盐后的化学反应(即同离子效应抑制,反离子效应促进电离);水解平衡以及沉淀溶解平衡的影响因素同电离平衡相似,考虑温度、浓度、外加电解质的同离子效应和反离子效应。
3.平衡常数的表示及应用不同。
⑴表示方法:化学平衡常数K;电离平衡常数Ka(弱酸)或Kb(弱碱);水的离子积常数KW;难溶物的溶度积常数Ksp。在外界因素中,这四种平衡常数都只受温度影响,与其他无关。
⑵应用:
①若某一时刻的浓度商Q>K,平衡逆向移动;Q<K,平衡正向移动;Q=K,达到平衡。例:2A(g)+B(s)=C(g)+2D(g),起始时向一体积固定的容器中加入2molA和1molB发生反应,达到平衡后,再向容器中加入2molA,则平衡__移动?A的转化率__?
解析:恒容条件下再加入A,会使得Q<K,平衡应正向移动;由于B是固体,所以加入A相当于加压,反应最终向气体体积减小的方向转化,即向左,所以A的转化率减小。
②相同条件下,Ka或Kb值越大,表示该弱电解质越易电离,所对應的酸(碱)的酸性(碱性)相对越强,多元弱酸看Ka1。
例:已知Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)>Ka(C6H5OH)>Ka2(H2CO3),则等浓度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3溶液的pH值由小到大的顺序为__?
解析:先写出这几种盐水解后对应的弱电解质,再依据越弱越水解,则碱性越强,pH越大。
③KW只与温度有关,温度升高,KW增大;水的离子积常数不仅适用于纯水,也适用于电解质的稀溶液。
例:NH3•H2O溶液加水稀释后C(OH-)/C(H+)如何变化?
解析:加水稀释后,C(OH-)及其它一些微粒浓度均减小,但C(H+)却是增大的,因为C(OH-)•C(H+)=KW不变,当C(OH-)减小时,C(H+)应增大,所以C(OH-)/C(H+)减小。
④可用Ksp比较结构相似的难溶电解质的溶解度;温度不变时,外界条件的改变可能使溶解平衡移动,但不能改变Ksp的数值。
例:向BaSO4的饱和溶液中加入少量Na2SO4,会使BaSO4的溶解平衡向左移动,使得BaSO4的溶解度减小,但Ksp不变。
在中学化学中有一个平衡理论体系,它是高中阶段的一个重要内容,而有些学生学多了就会容易混淆模糊,包括化学平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡等,化学平衡是这一平衡理论体系的核心。系统性的掌握这些平衡的概念、理论及应用对于深入认识重要的酸、碱、盐的性质和用途,化工生产中适宜条件的选择等具有承上启下的作用;对于深入掌握元素化合物的知识具有理论指导意义。这一部分内容向来也是考试的热点和难点,很多学生由于基本概念和规律掌握不牢而害怕这部分内容。下面我将这四种平衡做一对比以加深对它们的理解和运用。
一、共同点
1.平衡特征:逆、动、等、定、变、大。其中的“等”字依次代表着V正=V逆,V电离=V结合V水解=V中和,V沉淀=V溶解。“大”表示平衡状态时反应达到最大限度。
2.平衡移动原理:都符合勒夏特列原理。
二、不同点
1.研究对象不同。化学平衡是针对一定条件下的可逆反应,如工业合成氨;电离平衡针对弱电解质溶液,如醋酸溶液;水解平衡存在于弱酸根离子或弱碱阳离子的盐溶液中,如醋酸钠溶液;溶解平衡则存在于难溶或微溶物的饱和溶液中,如氯化银。
2.外界影响因素不同。
化学平衡受温度、浓度、压强影响;电离平衡的影响因素有温度、浓度、加入酸碱盐后的化学反应(即同离子效应抑制,反离子效应促进电离);水解平衡以及沉淀溶解平衡的影响因素同电离平衡相似,考虑温度、浓度、外加电解质的同离子效应和反离子效应。
3.平衡常数的表示及应用不同。
⑴表示方法:化学平衡常数K;电离平衡常数Ka(弱酸)或Kb(弱碱);水的离子积常数KW;难溶物的溶度积常数Ksp。在外界因素中,这四种平衡常数都只受温度影响,与其他无关。
⑵应用:
①若某一时刻的浓度商Q>K,平衡逆向移动;Q<K,平衡正向移动;Q=K,达到平衡。例:2A(g)+B(s)=C(g)+2D(g),起始时向一体积固定的容器中加入2molA和1molB发生反应,达到平衡后,再向容器中加入2molA,则平衡__移动?A的转化率__?
解析:恒容条件下再加入A,会使得Q<K,平衡应正向移动;由于B是固体,所以加入A相当于加压,反应最终向气体体积减小的方向转化,即向左,所以A的转化率减小。
②相同条件下,Ka或Kb值越大,表示该弱电解质越易电离,所对應的酸(碱)的酸性(碱性)相对越强,多元弱酸看Ka1。
例:已知Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)>Ka(C6H5OH)>Ka2(H2CO3),则等浓度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3溶液的pH值由小到大的顺序为__?
解析:先写出这几种盐水解后对应的弱电解质,再依据越弱越水解,则碱性越强,pH越大。
③KW只与温度有关,温度升高,KW增大;水的离子积常数不仅适用于纯水,也适用于电解质的稀溶液。
例:NH3•H2O溶液加水稀释后C(OH-)/C(H+)如何变化?
解析:加水稀释后,C(OH-)及其它一些微粒浓度均减小,但C(H+)却是增大的,因为C(OH-)•C(H+)=KW不变,当C(OH-)减小时,C(H+)应增大,所以C(OH-)/C(H+)减小。
④可用Ksp比较结构相似的难溶电解质的溶解度;温度不变时,外界条件的改变可能使溶解平衡移动,但不能改变Ksp的数值。
例:向BaSO4的饱和溶液中加入少量Na2SO4,会使BaSO4的溶解平衡向左移动,使得BaSO4的溶解度减小,但Ksp不变。