高職無機化學(xué)中四大平衡相互影響的問題初探

尹紅果

摘 要：無機化學(xué)是醫(yī)衛(wèi)類高職學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課程，而酸堿平衡，配位平衡，沉淀溶解平衡和氧化還原平衡是無機化學(xué)理論重要組成部分?；诟呗殞W(xué)生基礎(chǔ)知識相對薄弱，四大平衡內(nèi)容抽象難懂，本文試圖從四大平衡基本理論出發(fā)，探討其相互關(guān)系和影響，以期為高職院校學(xué)生提供參考，為相關(guān)專業(yè)的化學(xué)教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：無機化學(xué)；四大平衡；高職

無機化學(xué)是化學(xué)學(xué)科中最古老的分支，其研究對象主要是無機物的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)。現(xiàn)因逐步發(fā)展，已經(jīng)滲透到各個學(xué)科領(lǐng)域，其內(nèi)容多，課時少，導(dǎo)致高職高專院校學(xué)生學(xué)習(xí)起來難于理解，甚至吃力。針對此現(xiàn)象，目前，很多相關(guān)教師都在尋求無機化學(xué)教學(xué)之法，有的通過教學(xué)模式的設(shè)計來探究合適的教學(xué)方法來提高教學(xué)效果，有的總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，試圖通過合適的教改方案來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還有的針對教學(xué)中出現(xiàn)的具體問題進行研究，從而提高教學(xué)質(zhì)量，甚至有的院校針對其實際情況自編教材以求授課更實用、更靈活。本文主要通過對無機化學(xué)課程里篇幅較多，內(nèi)容聯(lián)系緊密的四大平衡進行初步剖析，探究其相互影響，幫助學(xué)生建立起一個四大平衡相互影響的知識框架，即四大平衡不僅各自有其獨到的特點，還具有化學(xué)平衡的共性，并且相互存在關(guān)聯(lián)。下面從三個方面進行四大平衡相互影響的探討。

一、沉淀溶解的問題

沉淀的溶解可以通過生成弱電解質(zhì)溶解（即酸溶解）、發(fā)生氧化還原反應(yīng)溶解和生成配位化合物溶解，也就是說沉淀溶解平衡與酸堿平衡、氧化還原平衡及配位平衡都有關(guān)系。酸度對沉淀溶解平衡的影響主要體現(xiàn)在難溶金屬氫氧化物和難溶金屬硫化物，比如酸或銨鹽的存在，可以使難溶金屬氫氧化物解離出來的氫氧根與氫離子結(jié)合，減小難溶電解質(zhì)離子積，促進沉淀的溶解。另外對于難溶金屬硫化物，酸解離出來的氫離子可以與硫離子結(jié)合生成硫化氫，使離子積減小而發(fā)生溶解。氧化還原溶解主要是難溶電解質(zhì)飽和溶液中某離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而濃度降低，促使沉淀溶解。配位溶解是因為難溶化合物在配位劑的作用下生成了配離子而發(fā)生溶解，經(jīng)典的例子就是銀的難溶鹽和配合物之間的相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)向AgCl白色沉淀中加入濃NH3·H2O，沉淀會溶解生成[Ag（NH3）2]+無色配合物，繼續(xù)加入Br-可以生成AgBr黃色沉淀，而加入Na2S2O3后AgBr沉淀又溶解生成[Ag（S2O3）2]3-無色配合物，繼續(xù)往體系中加入I-則生成AgI黃色沉淀，之后加CN-可再次溶解生成[Ag（CN）2]-，[Ag（CN）2]-配離子還可繼續(xù)與S2-最終生成AgS2黑色沉淀。由此可見，配合物的穩(wěn)定存在與沉淀是否溶解有很大的聯(lián)系。

二、氧化還原電極電勢改變的問題

酸堿平衡、沉淀平衡和配位平衡主要通過能斯特方程對氧化還原反應(yīng)的電極電勢產(chǎn)生影響。下面我們以沉淀平衡對電極電勢的影響為例進行理解。例：求算在Ag+/Ag系統(tǒng)中加入適量的Cl-離子并使系統(tǒng)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時的電勢值，即求E（AgCl/Ag）的值。解析：已知Ag++e-≒Ag，E（Ag+/Ag）=+0.799V；溶液中有Cl-時，Ag+便會和Cl-作用并生成AgCl沉淀，當(dāng)Ag+在Cl-作用下達到沉淀平衡時，根據(jù)Ksp（AgCl）=[Cl-]′[Ag+]′可求出[Ag+]′；此時還原反應(yīng)變?yōu)锳gCl+e-≒Ag+Cl則E（AgCl/Ag）=E（Ag+/Ag）=E（Ag+/Ag）-0.0592Vlg{1/[Ag+]′}=E（Ag+/Ag）+0.0592Vlg{Ksp（AgCl）/[Cl-]′}。當(dāng)系統(tǒng)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時，[Cl-]′=1.0mol/L，帶入公式計算可得E（AgCl/Ag）=E（Ag+/Ag）+0.0592VlgKsp（AgCl）=0.22V。由此可見，由于AgCl沉淀的生成，使c（Ag+）減小，從而E（Ag+/Ag）減小，Ag+的氧化能力降低。根據(jù)AgX沉淀的Ksp值和E（AgX/Ag）值可知，Ksp越小，E值也越小。所以，我們可總結(jié)到，有些金屬離子由于生成沉淀會極大的降低溶液中金屬離子的濃度，并顯著地改變原來電對的電極電勢。

三、配合物生成的問題

溶液的酸堿性、沉淀反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)對配位平衡也會產(chǎn)生影響。配位平衡和沉淀溶解平衡之間可以互相轉(zhuǎn)化，一些沉淀會因形成配離子而溶解，同時有些配離子會因加入沉淀劑而生成沉淀，轉(zhuǎn)化反應(yīng)的難易程度可以用轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K來進行衡量，一般特定轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K與配合物中配離子的穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)以及沉淀的溶度積常數(shù)Ksp有關(guān)系，這之間的轉(zhuǎn)化主要決于兩者的相對大小，當(dāng)然同時也與沉淀劑及配體的濃度有關(guān)。例如：在沉淀AgCl中加入氨水，AgCl沉淀會因生成[Ag（NH3）2]Cl而溶解，這時，配合劑NH3就奪取了與Cl-結(jié)合的Ag+，如若繼續(xù)在上述溶液中加入KI，沉淀劑I-又能奪取與NH3結(jié)合Ag+的，生成AgI沉淀，從而使配離子[Ag（NH3）2]+離解。轉(zhuǎn)化反應(yīng)究竟向哪個方向進行，可以根據(jù)多重平衡規(guī)則，通過計算求出轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)看出。配位平衡與氧化還原平衡的聯(lián)系主要體現(xiàn)在因金屬離子生成配合物后，可降低電極電勢。比如一些不活波金屬電極電勢非常高，一般很難溶解，但是我們可以利用配位劑與其結(jié)合從而達到溶解的目的。例如：金屬Au電極電勢特別高，不溶于濃硝酸，卻可以溶于王水，其注意原理是Au能與王水中的Cl-結(jié)合生成[AuCl4]-配離子，大大降低了[AuCl4]-/Au的電極電勢。

四、結(jié)語

本文通過相關(guān)實例對無機化學(xué)四大平衡之間的關(guān)系進行了探討，我們可以得出結(jié)論，四大化學(xué)平衡并非獨立存在，而是彼此之間可以相互轉(zhuǎn)化的，因此利用這種關(guān)系，我們可以更為深刻的理解化學(xué)平衡的內(nèi)涵，從而化解四大平衡生澀難懂的問題。另外在學(xué)習(xí)的同時，我們還應(yīng)注意，化學(xué)平衡也不是獨立于無機化學(xué)的知識體系，它還能為元素結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)搭建理論平臺，也能為后續(xù)的有機化學(xué)、分析化學(xué)等課程做知識鋪墊，希望我們的學(xué)生能從四大平衡知識的歸納學(xué)習(xí)中掌握對比分析的方法，學(xué)會在共性中求個性，在特例中尋聯(lián)系，將知識整理好融入自己的知識框架。

無機化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)課程，更在醫(yī)學(xué)，制藥、生物、化工等方面有重要意義，作為高職高專的學(xué)生，首先我們應(yīng)該重視無機化學(xué)這門課程，努力學(xué)好學(xué)透，為后續(xù)相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。擔(dān)任高職院校無機化學(xué)的教師，也應(yīng)該在結(jié)合學(xué)生所掌握的知識深度的基礎(chǔ)上，有針對性改進教學(xué)方法，重點培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，這樣才能有效的改變高職學(xué)生“學(xué)不會，聽不懂，做不出”的無機化學(xué)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀。

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