例谈平衡理论在水溶液解题中的应用

◇ 湖北 崔华平

动态平衡思想是化学学科思想的重要组成部分,一直是化学考试中的重点和难点部分.本文结合例题帮助学生从考虑饱和程度、抓住主要矛盾、着眼移动方向等方面把握解题思路,总结解题规律,进一步提升学生的解题能力.

1 溶解平衡,考虑饱和程度

在一定温度下,当沉淀溶解和结晶的速率相等时,固体质量、离子浓度不再变化的状态称为溶解平衡.在化学题目中的考点通常是围绕沉淀溶解平衡来设置的,需要学生运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化过程进行分析.

例如,在解沉淀溶解平衡应用类题目时,经常会涉及以下判断：BaSO4或BaCO3的溶度积相差不大,因此医院里可用BaSO4或BaCO3作内服造影剂.这背后蕴含的化学知识点实质上就是BaSO4或BaCO3均为难溶电解质,但BaCO3在水中存在溶解平衡：BaCO3(s)⇌Ba2＋(aq)＋CO2－3(aq).由于胃酸中含有H＋,H＋可以与CO2－3结合成H2O 和CO2,c(CO2－3)降低,使上述平衡向右移动,c(Ba2＋)增大而导致人体中毒,因此不能做内服剂;而BaSO4中SO2－4是强酸酸根,很难与H＋结合,因此,H＋对BaSO4的沉淀溶解并无影响,可作内服造影剂.

在解答溶解平衡类题目时有一点需要学生特别注意,在溶解平衡的情况下肯定有多余的溶质存在于容器中,饱和溶液不一定达到溶解平衡,但达到溶解平衡的溶液一定是饱和的,它们之间的相互关系是需要学生去明确的.

2 电离平衡,抓住主要矛盾

电离平衡类化学题目主要围绕影响电离平衡的因素、电离平衡常数、弱电解质的电离度等来设计题目.教师要为学生设计和准备练习题目,帮助学生强化和巩固重点知识,使学生真正把握住电离平衡这个难度较大的考点.

例1在0.1 mol·L－1CH3COOH 溶液中存在如下电离平衡：CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋,对于该平衡,下列叙述正确的是( ).

A.加入水时,平衡向逆反应方向移动

B.加入少量NaOH 固体,平衡向正反应方向移动

C.加入少量0.1 mol·L－1HCl溶液,溶液中c(H＋)减小

D.加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动

分析这是很典型的电离平衡类题目,考点是影响弱电解质电离平衡的因素.选项A 指浓度的影响,溶液浓度越小,电离程度越大,加入水后,c(CH3COOH)、c(CH3COO－)、c(H＋)均减小,为了减小这种趋势,平衡必须向离子增大的方向(也就是正反应方向)移动.选项B 加入NaOH 与 H＋反应,c(H＋)变小,平衡向正反应方向移动.选项C 加入HCl时c(H＋)变大,平衡向其减小的方向即逆反应方向移动,但最终c(H＋)比未加HCl前还是要大.选项D 加入CH3COONa,c(CH3COO－)增大,平衡向逆反应方向移动.就这样从电离平衡状态特征的核心出发,逐一分析就可以得到答案.

电离平衡的特征是动、等、定、变.从例题中可以看出,电离平衡状态特征的核心是“等”,“等”决定了“定”,在电离平衡状态时,溶液中分子和离子的浓度保持不变.“动”是“变”的基础,电离平衡是动态平衡,没有“动”也就没有“变”,电离平衡是相对的、暂时的,当外界条件改变时,平衡就会发生移动,这就是我们解题的基本思路.

3 水解平衡,着眼移动方向

从定义上来看,盐水解产生酸或碱的速率与酸或碱电离的速率相等时即达到水解平衡.在解题时,教师要引导学生把握当外界条件改变时,水解平衡就会发生移动这一解题出发点.

例2对于NH3＋H2O⇌NH3·H2O⇌NH4＋＋OH－平衡体系,按下列操作改变条件时向哪个方向移动?

(1)加入氯化铵晶体,平衡向____反应方向移动.

(2)加入盐酸,平衡向______反应方向移动.

(3)加入苛性钠,平衡向______反应方向移动.

让学生借由这样的训练题目,在解题中分析和应用影响水解平衡的因素、移动规律等知识点,学会运用平衡移动原理去解决问题.

水溶液中的各种平衡思想在高中化学题目中的应用是很广泛的,电离平衡、水解平衡是基础,从这些内容出发还可以延伸出更多、更细节的知识点,还有待教师在高中化学教学中去探索和总结.