化学平衡的三段量计算方法在其他过量问题中的应用

2016-04-13陈秀梅

中学化学 2016年1期

关键词：方程式离子气体

陈秀梅

在化学平衡计算问题中我们通常采用三段量的计算方法。笔者在多年的教学实践中经过不断地分析和总结，认为这种方法可以延伸到其他化学问题领域，尤其在化学计算题中涉及到的过量问题表现尤为突出，其应用见如下诸项。

1.与量有关化学计算问题

例1以物质的量之比为1∶2的Cl2和FeBr2在溶液中参加反应，待完全反应后剩余混合物中各溶质的物质的量之比是多少？

分析先写出Cl2和FeBr2完全反应的化学方程式，然后再用三段量计算模式套用，在这里设Cl2和FeBr2的物质的量分别为1mol、2mol。

解3Cl2 + 2FeBr22FeCl3 + 2Br2

起始量： 1 mol 2 mol 0 mol 0 mol

反应量： 1 mol 2/3 mol 2/3 mol 2/3 mol

剩余量： 0 mol 4/3 mol 2/3 mol 2/3 mol

剩余的 FeBr2和生成的Br2又会发生反应，用三段量法进行分析如下。

2FeBr2 + Br2 2FeBr3

起始量：4/3 mol 2/3 mol 0 mol

反应量：4/3 mol 2/3 mol 4/3 mol

剩余量： 0 mol 0 mol 4/3 mol

反应后混合物中FeCl3、FeBr3的物质的量分别为是2/3 mol、4/3 mol，化简得物质的量之比1∶2。

例2常温常压下，将盛有30 mL NO和NO2混合气的试管倒立在水中，经足够时间，试管内剩余16 mL气体，求①原混合气体中NO 和NO2各是多少毫升？②最后剩余的气体中原来的NO和新生成的NO的物质的量之比是多少？

分析NO气体难溶于水，NO2能跟水反应，且反应的产物为HNO3和NO，原来30 mL混合气体中NO仍然在最后剩余的16 mL气体中。下面用三段量法来进行解答。

解设30 mL混合气体中NO的体积为x mL，则NO2的体积为（30-x） mL，新生成的NO的体积为（16-x） mL。（根据阿伏加德罗定律知道，在同温同压下，对于气体物质而言，其物质的量之比等于体积之比也等于化学计量数之比）

3NO2 + H2O 2HNO3 + NO

起始量：（30-x） mL 0 mL

反应量：3（16-x） mL （16-x） mL

剩余量： 0 mL （16-x） mL

在反应中，水是过量的，NO2 全部参加反应，没有剩余，可得到等式（30-x） mL=3（16-x）mL，解得x=9 mL，即原混合气体中NO的体积为9 mL，则原混合气体中NO和NO2的物质的量分别为9 mL和21 mL。NO的体积在反应前后没变，则最后剩余的气体中原来的NO和新生成的NO的物质的量之比是9∶7。

2.溶液中与离子浓度有关的计算问题

例30.2 mol/L的NH4Cl和0.1 mol/L的NaOH等体积混合，则溶液中各离子浓度的大小顺序为。

分析这是一道有关电解质溶液离子浓度大小的比较问题，涉及到化学反应的计算，再结合溶液中的各类平衡问题进行分析。

解设0.2 mol/L的NH4Cl和0.1 mol/L的NaOH的体积均为1L，则

NH4Cl + NaOH NH3·H2O + NaCl

起始量： 0.2 mol 0.1 mol 0 mol 0 mol

反应量： 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol

剩余量： 0.1 mol 0 mol 0.1 mol 0.1 mol

经过三段量法进行分析最后溶液中NH4Cl、NH3·H2O、NaCl的物质的量均为0.1 mol（假设这些物质在溶液中尚未电离），NaOH的量不足已反应完全。等浓度的NH3·H2O的电离程度大于NH4Cl的水解程度，所以溶液显碱性，即c（NH+4）大于c（NH3·H2O）。溶液混合后，体积变为2L，则c（NH+4）≥0.05 mol/L（ NH3·H2O的电离又向溶液中补充了一定量的NH+4），c（NH3·H2O）≤0.05 mol/L，c（Na+）=0.05 mol/L，c（Cl-）=0.1 mol/L。则溶液中各离子浓度的大小顺序为：

c（Cl-）>C（NH+4）>c（Na+）>c（OH-）>c（H+）

3.在离子方程式书写中的应用

例44 mol/L的NaAlO2溶液和7 mol/L的HCl等体积均匀混合，写出该反应的离子方程式。

分析这是一道确定反应物量的离子方程式书写的题，只要确定生成物中各量的关系即可，先设溶液的体积为1 L，利用三段量法分析如下：

AlO-2 + H+ + H2O Al（OH）3

起始量： 4 mol 7 mol 0 mol

反应量： 4 mol 4 mol 4 mol

剩余量： 0 mol 3 mol 4 mol

溶液中剩余的 3 mol H+和生成的4 mol Al（OH）3量又要发生化学反应：

Al（OH）3 + 3H+ Al3+ + H2O

起始量： 4 mol 3 mol 0 mol

反应量： 1 mol 3 mol 1 mol