巧借数学知识 化解化学疑问

谭梦旻

(广东省韶关市曲江中学 512100)

氢氧化铝为什么难溶于氨水？除去氯气中的氯化氢气体为什么选用饱和食盐水？碳酸钠溶液中c(H+)、c(H2CO3)哪个大？对于这些问题，仅从化学知识的层面上难以判断和理解，如果运用数学知识就容易解决这些问题了.

一、氢氧化铝为什么难溶于氨水？

往5.6 mol·L-1的氨水中加入适量氢氧化铝固体，体系中存在下列平衡：

Ksp=1.4×10-14

c(AlO2-)·c(H+)=1.4×10-14

c(AlO2-)=1．4×10-2mol·L-1

Al(OH)3在5．6 mol·L-1氨水中的溶解度约为0.11g，属于微溶.对于Fe(OH)3、Mg(OH)2、Cu(OH)2这些常见的难溶金属氢氧化物，要知道它们溶解时的c(H+)，可以像上述解答过程一样，利用它们的Ksp列式计算.同样，运用它们的Ksp也可以算出溶液中Fe3+、Mg2+、Cu2+完全沉淀时的pH.

二、除去氯气中的氯化氢气体为什么选用饱和食盐水？

往饱和食盐水中通入足量氯气，所得溶液的颜色比饱和氯水的颜色浅得多，说明饱和食盐水中Cl2的浓度比饱和氯水中Cl2的浓度小得多.

在常温下，饱和食盐水的c(NaCl)=5．3mol·L-1.在溶有足量Cl2的饱和食盐水中存在：

c平衡：yx5.3+x≈5.3x

由①、②式得：x<5.57×10-4

在饱和食盐水中与水反应的Cl2小于5．57×10-4mol·L-1，溶液中剩余Cl2的浓度远小于0.082×2/3 mol·L-1.

用标准氢氧化钠溶液对上述溶有足够Cl2的饱和食盐水进行中和滴定，根据所得实验数据计算出饱和食盐水中溶有Cl2约为2.0×10-3mol·L-1，Cl2的溶解量约为水中Cl2的溶解量的2%.

弄清楚了为何选用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体这个问题，就不难理解下列选择：选用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的氯化氢气体，选用饱和NaHSO3溶液除去SO2中的氯化氢气体，选用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的二氧化硫气体.

三、0.1 mol·L-1碳酸钠溶液中c(H+)、c(H2CO3)哪个大？

H2CO3的电离常数K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11.在0.1 mol·L-1碳酸钠溶液中：

=4.22×10-3mol·L-1

c(H+)=2.37×10-12mol·L-1

c(H2CO3)=2.24×10-8mol·L-1

在0.1 mol·L-1碳酸钠溶液中，c(H2CO3)>c(H+).在比较盐溶液中各种离子浓度的大小时，只要运用盐类水解的基本知识就容易得出结论.但是，对于比较碳酸钠溶液中离子浓度c(H+)、中性分子浓度c(H2CO3)大小的问题，由于涉及到盐的二步水解平衡和水的电离平衡，问题复杂多了，要解决这个问题，需要借助数学知识.数学知识可以解决不少化学问题.