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    關(guān)于高考中的各類平衡常數(shù)的計(jì)算大盤點(diǎn)

    2019-04-02 06:07:42徐俊龍李慧陳秀芝
    廣東教育·高中 2019年1期
    關(guān)鍵詞:平衡常數(shù)電離表達(dá)式

    徐俊龍 李慧 陳秀芝

    平衡常數(shù)的計(jì)算及其相關(guān)問(wèn)題,是最近五年高考全國(guó)卷中重現(xiàn)率100%的高頻考點(diǎn),但學(xué)生對(duì)此考點(diǎn)的掌握情況并不樂(lè)觀,因此在反應(yīng)原理的一輪復(fù)習(xí)和二輪復(fù)習(xí)時(shí)對(duì)本考點(diǎn)要?jiǎng)?wù)必引起重視。首先讓我們回顧一下2018年(2019年考試說(shuō)明暫未發(fā)布,但應(yīng)該與2018年大同小異)高考考試說(shuō)明中對(duì)這部分的要求:“了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義,能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;了解水的電離、離子積常數(shù)(Kw);了解溶液pH的含義及其測(cè)定方法,能進(jìn)行pH的簡(jiǎn)單計(jì)算;理解弱電解質(zhì)在水中的電離平衡,能利用電離平衡常數(shù)(Ka、Kb、Kh)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;理解溶度積(Ksp)的含義,能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算;以上各部分知識(shí)的綜合應(yīng)用?!北疚闹?,筆者將通過(guò)示例來(lái)分類闡述各類平衡常數(shù)的計(jì)算,以期幫助各位同學(xué)將此考點(diǎn)各個(gè)擊破。

    一、各種平衡常數(shù)的規(guī)范表達(dá)

    古語(yǔ)云:“磨刀不誤砍柴工”、“工欲善其事必先利其器”因此在進(jìn)行各種平衡常數(shù)計(jì)算之前,必需準(zhǔn)確無(wú)誤的寫出各類平衡常數(shù)的表達(dá)式,避免一開始就錯(cuò)誤。請(qǐng)大家先看下面兩道基礎(chǔ)例題,對(duì)照答案和后面評(píng)注,作為熱身的預(yù)備知識(shí)。

    【例1】寫出下列過(guò)程的平衡常數(shù)K的表達(dá)式

    【評(píng)注】關(guān)于K的表達(dá),魯科版課本上表示與人教版和蘇教版不同,用[ ]表示濃度,如在例題中①表示為以上典型的平衡常數(shù)表達(dá)式說(shuō)明一般規(guī)則:表達(dá)式中只包含氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度(固體或純液體不寫入);稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如有水參加或生成,水的濃度不必寫在平衡常數(shù)關(guān)系式中;在水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)最好是寫成離子方程式后書寫平衡常數(shù)表達(dá)式;非水溶液中,有水的參與的反應(yīng)或有水生成的反應(yīng),水的濃度不可視為常數(shù),如:酯化反應(yīng),此時(shí)有水的生成,必須表示在平衡常數(shù)表達(dá)式中。以上規(guī)則對(duì)化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡、配位平衡、沉淀溶解平衡等均適用。我們必須準(zhǔn)確書寫表達(dá)式。

    【例2】試表示出下列反應(yīng)中K1、K2、K3之間的關(guān)系

    中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)同時(shí)改變n倍,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的n次冪。例(1)中的①、③若反應(yīng)方向改變,則平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的倒數(shù)。例(2)、(3)中對(duì)應(yīng)的三個(gè)反應(yīng)的關(guān)系,若總反應(yīng)式由幾個(gè)方程式相加(減),則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商);則例(2)、例(3)對(duì)應(yīng)的反應(yīng),就是所謂的多重平衡規(guī)則。因此對(duì)于該例題中的幾個(gè)關(guān)系式要理解透徹。

    二、各類平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算

    根據(jù)上述節(jié)選的相關(guān)的高考考試說(shuō)明可知,各種平衡常數(shù)計(jì)算在高考中均會(huì)出現(xiàn),因此筆者精選各地經(jīng)典的高考題或模擬題,讓大家見(jiàn)識(shí)各種平衡常數(shù)相關(guān)計(jì)算,并建立認(rèn)知模型,以期各位同學(xué)在今后考試中碰到類似問(wèn)題能夠創(chuàng)造性的解決。

    1. 常規(guī)的平衡常數(shù)計(jì)算及其相關(guān)問(wèn)題

    【例3】(2017年全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)近期發(fā)現(xiàn),H2S是繼NO、CO之后第三個(gè)生命體系氣體信號(hào)分子,它具有參與調(diào)節(jié)神經(jīng)信號(hào)傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g)?葑COS(g)+H2O(g)。在610 K時(shí),將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中,反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=

    ______%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=______。

    【分析與解答】本題涉及到相關(guān)簡(jiǎn)單計(jì)算,在近幾年高考中屬于簡(jiǎn)單題,可列三段式:

    【例4】(1)(2018年河北衡水模擬題節(jié)選)在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO和20 mol H2,發(fā)生CO(g)+2H2(g)?葑CH3OH(g),CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(qiáng)(p)的變化如圖1所示。若達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)A時(shí),容器的體積為20 L。如果反應(yīng)開始時(shí)充入量仍同上,則在平衡狀態(tài)B時(shí),容器的體積V(B)=____L。

    (2)(2016年廣州一模節(jié)選)反應(yīng)2NO2(g)?葑N2O4(g)中NO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線如圖2。100kPa、25℃時(shí)該平衡體系中N2O4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為________,N2O4的分壓p(N2O4) =_____ kPa,列式計(jì)算平衡常數(shù)Kp=____________。(Kp用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓等于總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

    (3)(2017年湖北黃岡模擬節(jié)選)已知:2CO2(g)+6H2(g)?葑C2H4(g)+4H2O(g) △H 。在兩個(gè)固定容積均為2 L的 密閉容器中以不同的氫碳充入H2和CO2,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α(CO2)與溫度的關(guān)系如圖3所示。

    計(jì)算P點(diǎn)時(shí)的Kx=____

    ________________(列式計(jì)算)(Kx指用平衡時(shí)用各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)來(lái)代替該物質(zhì)的平衡濃度來(lái)計(jì)算平常數(shù)的一種新的表達(dá)式)。

    【分析與解答】(1)根據(jù)A點(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率列三段式可算出平衡時(shí)三者的物質(zhì)的量,

    再代入平衡狀態(tài)A對(duì)應(yīng)體反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和與生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等時(shí)為1),可寫可不寫,具體按計(jì)算代入單位運(yùn)算得出,建議同學(xué)們不寫平衡常數(shù)的單位,在高考評(píng)卷時(shí)寫錯(cuò)了要扣分。本例中(1)需獲取信息看清恒溫恒壓、恒溫恒容、溫度壓強(qiáng)均發(fā)生變化等情形,第(1)小題很多人對(duì)圖像理解錯(cuò)誤,以為同溫同壓下(B)=14 L;(2)理解Kp的算法,分壓的算法,有時(shí)直接用分壓算(例如2018年全國(guó)卷I第28題),本題是恒溫恒壓下計(jì)算,注意理解等壓線或等溫線等??蛇M(jìn)行簡(jiǎn)單變式訓(xùn)練:若其他條件不變,改為恒溫恒容條件,則答案如何?[答案:66.7%;0.1(kPa)-1];(3)Kx 的計(jì)算在2015年卷I第28題和2018年卷III第28均有出現(xiàn)(見(jiàn)下面例題),應(yīng)該引起關(guān)注,避免今后高考中出現(xiàn)不適。

    【拓展】推導(dǎo)Kc、Kp、Kx 三者之間的關(guān)系,以前面提及反應(yīng):mA(g)+nB(g)?葑pC(g)+qD(g)為例,三種平衡常數(shù)是此種計(jì)量數(shù)相等的反應(yīng)題目,如2015年全國(guó)卷I,2018年全國(guó)卷Ⅲ等。

    其實(shí)這類考題題目中已經(jīng)提示解題信息,如(3)題目信息“Kx指用平衡時(shí)用各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)來(lái)代替該物質(zhì)的平衡濃度來(lái)計(jì)算平常數(shù)的一種新的表達(dá)式”就直接提示了我們解題思路。所以在做這類題目時(shí)只要認(rèn)真審題,題目讀透了,問(wèn)題也就解決了。

    3. K與k的相關(guān)計(jì)算問(wèn)題

    【例5】(2015年全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)Bodensteins研究了下列反應(yīng):2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)? ?ΔH>0,在716 K時(shí),氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表:

    (1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為______________。

    (2)上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正x2(HI),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k逆為_____(以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1,在t=40min時(shí),v正=___________min-1(3位有效數(shù)字)。

    (3)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的關(guān)系可用圖4表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí),反應(yīng)重新達(dá)到平衡,相應(yīng)的點(diǎn)分別為_________(填字母)。

    【分析與解答】(1)由表中數(shù)據(jù)可知,無(wú)論是從正反應(yīng)方向開始,還是從逆反應(yīng)方向開始,最終x(HI)均為0.784,說(shuō)明此時(shí)已達(dá)到了平衡狀態(tài)。因?yàn)槭莾蛇厷怏w計(jì)量數(shù)相等的反應(yīng),Kc=Kx,物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)直接可用物質(zhì)的量濃度代替計(jì)算,設(shè)HI的初始濃度為1 mol·L-1,則:

    故平衡常數(shù)的計(jì)算式為則v正=0.0027 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1;(3)因2HI(g)?葑H2(g)+I2(g)? ΔH>0,升高溫度,v正、v逆均增大,排除C、F這兩個(gè)速率減小的點(diǎn);且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,H2、I2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,排除B點(diǎn)x(HI)大于原來(lái)的點(diǎn)、排除D點(diǎn)x(H2)大于原來(lái)的點(diǎn)。因此,反應(yīng)重新達(dá)到平衡后,相應(yīng)的點(diǎn)分別應(yīng)為A點(diǎn)和E點(diǎn)。

    【評(píng)注】本題是一道非常經(jīng)典的高考題,有幾點(diǎn)需要再說(shuō)一下:(1)有些同學(xué)審題出錯(cuò),要求列出K的計(jì)算式,不是表達(dá)式,也不是列式計(jì)算,更不是寫出結(jié)果。這是在上述例題基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的考查△n=0的反應(yīng),當(dāng)△n=0時(shí)Kc=Kp=Kx,不少同學(xué)不知道這三者之間關(guān)系無(wú)法將物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與濃度關(guān)聯(lián)起來(lái),這一空就做錯(cuò)了,還有學(xué)生的思維過(guò)程是如此:學(xué)反應(yīng)原理有介紹,高考已經(jīng)考過(guò)多次,需要學(xué)生了解。另外由表格數(shù)據(jù)分析可知,建立平衡可以從正反應(yīng)開始也可以從逆反應(yīng)開始。根據(jù)題目的描述,代入速率方程的數(shù)據(jù)是從正向進(jìn)行的數(shù)據(jù)而不是從逆反應(yīng)開始的數(shù)據(jù);(3)分析圖像變化需要從升高溫度對(duì)速率和平衡移動(dòng)兩個(gè)視角分析,排除和選擇合適的點(diǎn)即可。

    【規(guī)律小結(jié)】以上例題要求學(xué)生學(xué)會(huì)讀圖識(shí)圖,能將圖像信息轉(zhuǎn)化為文字信息,正確選取數(shù)據(jù),高考考試說(shuō)明將這一能力表述為:接受、轉(zhuǎn)化、整合化學(xué)信息的能力。而信息表征有宏觀、微觀、符號(hào)、曲線這四重。引導(dǎo)學(xué)生如何準(zhǔn)確的獲取圖表中的信息?一般可分為三步:{1}識(shí)圖像——指有效采集圖像曲線表示的意義 ;(橫縱坐標(biāo)、起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、斜率等,特別要看清楚橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的意義){2}想原理——根據(jù)采集信息,檢索涉及的基本原理;(圖表中數(shù)據(jù)有哪些?有何變化特點(diǎn)或規(guī)律?){3}學(xué)整合——在識(shí)圖像,想原理的基礎(chǔ)上,分析引起這些變化的原因或得出相應(yīng)結(jié)論。

    4. 電離平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算

    【例6】(1)已知25 ℃時(shí),0.1 mol·L-1某一元酸HA溶液在水中有0.1%發(fā)生電離,則此一元酸HA的電離平衡常數(shù)為_________。

    (2)(2018年天津卷節(jié)選)CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液pH=13,CO2主要轉(zhuǎn)化為______(寫離子符號(hào));若所得溶液 c(HCO3 -)? ∶? c(CO3 2-) = 2 ∶ 1,溶液pH=______。(室溫下,H2CO3的Ka1=4×10-7;Ka2=5×10-11)

    (3)(2012年山東卷節(jié)選改編)25 ℃時(shí),將a mol NH4NO3溶于水,溶液顯酸性,向該溶液滴加b L氨水后溶液呈中性,所滴加氨水的濃度為_______mol·L-1(NH3·H2O的電離平衡常數(shù)取Kb=2×10-5 mol·L-1)。

    【分析與解答】(1)根據(jù)電離度可知溶液中 c(H+)=0.1 mol·L-1×0.1%=0.0001 mol·L-1(忽略水的電離);K

    (2)由于溶液顯強(qiáng)堿性,故應(yīng)該是生成正鹽碳酸鈉,而不是碳酸氫鈉,因?yàn)閜H=13的強(qiáng)堿性時(shí)HCO3-不能大量共存會(huì)轉(zhuǎn)化為CO3 2-,故陰離子為:CO3 2-;Ka2。

    【評(píng)注】電離度(α)、電離常數(shù)(Ka、Kb)與c(H+)、c(OH-)的關(guān)系必須搞清楚,我們計(jì)算時(shí)有時(shí)需要學(xué)會(huì)近似處理,當(dāng)兩個(gè)數(shù)相加減時(shí),兩者若相差接近100倍或100倍以上時(shí)可將小的數(shù)忽略,以一元弱酸醋酸為例,設(shè)一定溫度下,濃度為c mol·L-1醋酸的電離度為α。

    Ka些題目需要靈活運(yùn)用電離常數(shù)的表達(dá)式,代入相關(guān)微粒的相對(duì)應(yīng)量,注意靈活利用物料守恒和電荷守恒。有時(shí)需要大膽設(shè)未知數(shù),但設(shè)而不求(如本題第三問(wèn)被約掉了溶液體積等)。有時(shí)需要結(jié)合圖像來(lái)做,例如看起點(diǎn),交點(diǎn)等有用的點(diǎn),找數(shù)據(jù),代入計(jì)算即可。

    5. 水解常數(shù)的有關(guān)計(jì)算

    【例7】(1)(2016年全國(guó)卷III節(jié)選改編)將CH3COONa溶液從20 ℃升溫至30 ℃,溶液情況________(填“增大”“減小”或“不變”)。

    (2)(2013年山東卷節(jié)選)25 ℃時(shí)______(填“增大”“減小”或“不變”)。

    (3)常溫下,0.1 mol·L-1氨水與0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液等體積混合,通過(guò)計(jì)算判斷混合溶液的酸堿性:_____________ ________________。(已知NH3·H2O的Kb=1.8×10-5)

    【分析與解答】(1) CH3C,故混合溶液顯堿性。

    【評(píng)注】從某種角度上理解水解常數(shù)也是電離常數(shù)中一種(高考考試說(shuō)明中也是這么歸類的),可按照酸堿質(zhì)子理論來(lái)解釋(Br?準(zhǔn)nsted-Lowry acid-base theory,布朗斯特-勞里酸堿理論),該理論認(rèn)為:凡是給出質(zhì)子(H+)的任何物質(zhì)(分子或離子)都是酸;凡是接受質(zhì)子(H+)的任何物質(zhì)都是堿。簡(jiǎn)單地說(shuō),酸是質(zhì)子的給予體,而堿是質(zhì)子的接受體。酸和堿之間的關(guān)系表示如下:酸=質(zhì)子(H+)+堿,在這個(gè)定義中,酸及水解顯酸性的弱堿陽(yáng)離子或弱酸酸式酸根均可看作酸;堿及弱酸的陰離子及弱酸的酸式酸根均可看作堿。該理論解決了非水溶液或氣體間的酸堿反應(yīng),并把在水溶液中進(jìn)行的解離、中和、水解等類反應(yīng)概況為一類反應(yīng),即質(zhì)子傳遞式的酸堿反應(yīng)。但是,質(zhì)子理論只限于質(zhì)子的放出和接受,所以必須含有氫,不能解釋不含氫的一類化合物的反應(yīng)。所以熟悉水解常數(shù)表達(dá)、計(jì)算、應(yīng)用(例如判斷變化,計(jì)算c(H+)或c(OH-),解釋越弱越水解,計(jì)算水解常數(shù)來(lái)判斷水解程度、判斷酸式鹽的酸堿性等均會(huì)用到水解常數(shù)相關(guān)計(jì)算。

    6. Ksp的相關(guān)計(jì)算

    【例題8】(1)(2017年全國(guó)卷I節(jié)選)若濾液中c(Mg2+)=0.02 mol·L-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+ 恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_______________(列式計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。

    (2)(2015年全國(guó)卷II節(jié)選改變)常溫下,如果溶液中Fe3+和Mg2+的濃度都為0.10 mol·L-1,使Fe3+沉淀完全而使Mg2+不沉淀需要控制溶液pH的范圍是____。(已知:Ksp[Fe(OH)3]≈1.0×10-38;Ksp [Mg(OH)2]≈1×10-11)

    (3)(2018年山西模擬節(jié)選)已知Ksp (BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9。若用10L Na2CO3溶液溶解1.0 mol的BaSO4,則Na2CO3溶液的最初濃度不得低于多少?

    【分析與解答】(1)根據(jù)題目描述,F(xiàn)e3+ 恰好沉淀完全時(shí),代入Ksp(FePO4)中可求出此時(shí)的c(PO43-)=

    c(H+2-(成和沉淀完全時(shí)pH的計(jì)算、溶度積與溶解度的相互計(jì)算、判斷沉淀的順序、離子的分離與提純、沉淀的轉(zhuǎn)化、沉淀溶解的條件及濃度計(jì)算、沉淀滴定相關(guān)計(jì)算等。還有些需要結(jié)合相應(yīng)圖像來(lái)處理等。限于篇幅,本文只列出部分典型示例。

    7. 多重平衡常數(shù)有關(guān)的計(jì)算

    【例9】(1)(2016湖北黃岡模擬節(jié)選改編)氨催化氧化時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng):

    反應(yīng)Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g)?葑4NO(g)+6H2O(g)? ? ΔH=-905.0 kJ·mol-1

    反應(yīng)Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g)?葑2N2(g)+6H2O(g)? ?ΔH=-1266.6 kJ·mol-1

    為分析某催化劑對(duì)該反應(yīng)的選擇性,在1 L密閉容器中充入1 mol NH3和2 mol O2,測(cè)得有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如圖5所示:520 ℃時(shí)4NH3+3O2?葑2N2+6H2O平衡常數(shù)K=_______________________(不要求得出計(jì)算結(jié)果,只需列出數(shù)字計(jì)算式)。

    (2)(2018年湖南長(zhǎng)沙模擬)已知 Ksp (AgCl)=1.76×10-10。銀氨溶液中存在下列平衡:Ag+(aq)+2NH3·H2O(aq)?葑[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(l)? ?K1=1.10×107。常溫下可逆反應(yīng) AgCl(s)+2NH3·H2O(aq)?葑[Ag(NH3)2]+ (aq)+Cl-(aq)+2H2O(l)的化學(xué)平衡常數(shù)K2=________(保留4位有效數(shù)字)。

    (3)(2018年山東煙臺(tái)模擬節(jié)選改編)常溫下,硫酸亞鐵溶液與碳酸氫銨溶液混合反應(yīng)為什么不是生成Fe(OH)2而是生成FeCO3? 試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明。已知:H2CO3的Ka1≈4×10-7;Ka2≈4×10-11;Ksp[Fe(OH)2]≈4×10-17,Ksp[FeCO3]≈4×10-11;,根據(jù)物質(zhì)守恒,不妨設(shè)反應(yīng)I先進(jìn)行,便于計(jì)算理解,可列式:

    故520℃時(shí)4NH3+3O2?葑2N2+6H2O的平衡常數(shù)K.6<105,進(jìn)行程度小,且K1遠(yuǎn)大于K2,故產(chǎn)物是FeCO3趨勢(shì)大于Fe(OH)2。

    【評(píng)注】從氣相單一反應(yīng)過(guò)渡到氣相多重平衡體系,再過(guò)渡到液相多重體系反應(yīng),這又引起學(xué)生很大認(rèn)知沖突,加之多重反應(yīng)的考慮,一些學(xué)生感覺(jué)無(wú)從下手,本題(1)相對(duì)較簡(jiǎn)單,兩者競(jìng)爭(zhēng)平行進(jìn)行,還有一類是前者與后者關(guān)聯(lián)的叫連續(xù)反應(yīng)。(2)涉及方程式的疊加變形,分子分母同乘某些量湊成所給常數(shù),這在今后溶液體系中有廣泛應(yīng)用,請(qǐng)注意學(xué)習(xí)和推廣。(3)中涉及HCO3 -的典型的反應(yīng)有兩個(gè):HCO3 - +H2O?葑H2CO3+OH-和HCO3 -?葑CO3 2-+H+,其實(shí)生成的H+與OH-兩者會(huì)繼續(xù)相互反應(yīng),相互促進(jìn),即兩式相加得到2HCO3 -?葑CO3 2-+H2CO3,即為自偶電離1×10-5,比單獨(dú)的Ka1和Ka2 均大些,進(jìn)一步印證了反應(yīng)①的可能性,也進(jìn)一步說(shuō)明了下面這道常見(jiàn)的題目: 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中,離子濃度的大小關(guān)系排列的正確順序?yàn)閏(Na+)>c(HCO3 -)>c(CO3 2-) >c(OH-)>c(H+)(絕大多數(shù)教輔資料排序?yàn)閏(Na+)>c(HCO3 -)>c(OH-)>c(H+)>c(CO3 2-) 或c(Na+)>c(HCO3 -)>c(OH-)>c(CO3 2-) >c(H+),都是錯(cuò)誤的)。

    上文都是一些司空見(jiàn)慣的實(shí)例,但是如果我們?cè)诮虒W(xué)中能夠據(jù)此設(shè)問(wèn),就能消除學(xué)生對(duì)于平衡常數(shù)的陌生感與敬畏感;通過(guò)這些復(fù)合平衡常數(shù)的求算,還能使學(xué)生從不同視角認(rèn)識(shí)變化觀念與平衡思想的奧妙之處。當(dāng)然以上熱力學(xué)計(jì)算只可預(yù)測(cè)反應(yīng)進(jìn)行的限度,無(wú)法預(yù)測(cè)快慢,一般高考題不涉及。本文難免掛一漏萬(wàn),但若能對(duì)學(xué)生解題有所裨益,便不負(fù)筆者的一番美意。

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