溶液中平衡问题探微

2016-01-19吴美红

中学化学 2015年12期

关键词：电离水解溶液

吴美红

一、反应条件对平衡移动的影响

1.温度

升温平衡向吸热反应方向移动，降温平衡向放热反应方向移动，但对于有气体参加或生成的可逆反应而言，气体物质溶解性受温度影响，平衡移动情况要具体分析。

例1把某浓度的氨水加热煮沸，溶液的pH如何变化？

解析氨水中存在下列平衡关系：

NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH-

加热煮沸时，NH3·H2O的平衡既向左移动（有NH3逸出），又向右移动（电离度增大），溶液的酸碱性变化主要看这两种趋势的相对强弱，显然加热煮沸时，气体物质溶解度大大减少，溶液中剩余的NH3·H2O很少，尽管这部分NH3·H2O的电离程度增大，整个溶液的碱性必将减弱，酸性增强。

2.浓度

对气体或溶液而言具有实际意义，对纯液体（或稀溶液中的溶剂水）和固体来说，其浓度为常数，改变其用量一般不影响化学平衡的移动。

例2为使平衡体系中有更多银析出，对

Ag++Fe2+Ag（s）+Fe3+（正反应吸热）

可采取的措施有（）。

A.常温下加压 B.加压并升温

C.移去一些析出的银 D.增大Fe2+浓度

解析此题易错选C，因为银为固体，改变其用量不影响化学平衡的移动，正确答案应选D。

例3醋酸钠溶液中存在下列水解平衡：

CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-

加水稀释，平衡如何移动？为什么？

解析在弱电解质的水解平衡中，参加反应的水相对于溶液中的水而言是极少量的，此时水可近似地看作纯液体，浓度为常数。故加水稀释，相当于增大了溶液体积，故平衡向离子数目增多的方向移动，即平衡右移。

3.压强

压强对无气体参加或生成的反应而言，影响不大，可以忽略，对有气体参加或生成的反应而言，由平衡移动原理分析。

二、强弱关系

1.对不同的弱电解质及其盐来说，相同条件下，电解质越强电离越容易，其对应的盐的水解则越弱。反之，电解质越弱，其电离越弱，其相应的盐水解越强。

2.对多元弱酸及其对应的盐来说，第一步电离（或水解）是主要的，第二步电离（或水解）是次要的。

例4标准状况下，向100 mL 3 mol/L的NaOH溶液中缓缓通入4.48 L CO2气体，充分反应后溶液中离子浓度大小排列顺序正确的是（）。

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与NaOH的反应与反应物的量有关，CO2过量产物应为酸式盐，NaOH过量产物应为正盐，适量时产物既有正盐又有酸式盐，现根据反应分析加下：

n（CO2）=4.48 L22.4 L/mol=0.2 mol

2NaOH+CO2Na2CO3+H2O

0.3 mol0.2 mol（过量）0.15 mol

Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3

0.15 mol0.05 mol0.1 mol

故：n（Na2CO3）=n（NaHCO3）=0.1 mol

因为CO2-3水解强于HCO-3，所以c（HCO-3）>c（CO2-3），产物为强碱弱酸盐，故有c（OH-）>c（H+），D答案正确。

三、等恒关系

1.任何时候，纯水或水溶液中，水电离出来的氢离子数目等于水电离出来的氢氧根离子的数目。25℃的纯水中：c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol

2.25℃时，不论是纯水，还是酸、碱、盐的稀溶液中都有：c（H+）·c（OH-）=1×10-14

例5某溶液中，水电离出来的c（H+）=1×10-12mol/L，则该溶液的pH为（）。

A.2B.12C.8D.无法计算

解析因为水电离出来的c（H+）=1×10-12mol/L，小于纯水中氢离子的浓度，故该溶液中溶质离子对水的电离起了抑制作用。该溶液可能为酸溶液或碱溶液。若为酸溶液，溶液中OH-完全来源于水的电离，则c（OH-）=1×10-12 mol/L，由水的离子积可知溶液中c（H+）=1×10-2 mol/L，故pH=2；若溶液为碱溶液，溶液中氢离子完全来源于水的电离，故溶液pH=12。正确答案为：A、B。

3.电荷守恒，即电解质溶液中，所有阳离子所带正电荷总数一定等于所有阴离子所带负电荷总数，整个溶液不显电性。

例6某一元强酸HA溶液与一元碱MOH反应后溶液呈中性，下列判断正确的是（）。

A.加入的碱过量

B.生成的盐不发生水解

C.混合前酸与碱中溶质的物质的量相等

D.反应后溶液中A-，M+物质的量浓度相等

解析反应后溶液呈中性，即c（H+）=c（OH-），整个溶液中电荷守恒即：c（H+）+c（M+）=c（OH-）+c（A-），可知D答案正确。

4.溶液中有关离子守恒

例如，0.1 mol/L Na2CO3溶液中存在下列等恒关系。

①元素的原子个数守恒：c（Na）∶c（C）=2∶1，即c（Na+）=2×[c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（H2CO3）]=0.1 mol/L

②OH-来源守恒：OH-来源于水的电离c（OH-）=c（H+）+c（HCO-3）+2c（H2CO3）

四、溶液酸碱性判定