例談平衡理論在水溶液解題中的應(yīng)用

◇ 湖北 崔華平

動(dòng)態(tài)平衡思想是化學(xué)學(xué)科思想的重要組成部分,一直是化學(xué)考試中的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分.本文結(jié)合例題幫助學(xué)生從考慮飽和程度、抓住主要矛盾、著眼移動(dòng)方向等方面把握解題思路,總結(jié)解題規(guī)律,進(jìn)一步提升學(xué)生的解題能力.

1 溶解平衡,考慮飽和程度

在一定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和結(jié)晶的速率相等時(shí),固體質(zhì)量、離子濃度不再變化的狀態(tài)稱為溶解平衡.在化學(xué)題目中的考點(diǎn)通常是圍繞沉淀溶解平衡來設(shè)置的,需要學(xué)生運(yùn)用平衡移動(dòng)的觀點(diǎn)對(duì)沉淀的溶解、生成與轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行分析.

例如,在解沉淀溶解平衡應(yīng)用類題目時(shí),經(jīng)常會(huì)涉及以下判斷：BaSO4或BaCO3的溶度積相差不大,因此醫(yī)院里可用BaSO4或BaCO3作內(nèi)服造影劑.這背后蘊(yùn)含的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)實(shí)質(zhì)上就是BaSO4或BaCO3均為難溶電解質(zhì),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＋可以與CO2－3結(jié)合成H2O 和CO2,c(CO2－3)降低,使上述平衡向右移動(dòng),c(Ba2＋)增大而導(dǎo)致人體中毒,因此不能做內(nèi)服劑;而BaSO4中SO2－4是強(qiáng)酸酸根,很難與H＋結(jié)合,因此,H＋對(duì)BaSO4的沉淀溶解并無影響,可作內(nèi)服造影劑.

在解答溶解平衡類題目時(shí)有一點(diǎn)需要學(xué)生特別注意,在溶解平衡的情況下肯定有多余的溶質(zhì)存在于容器中,飽和溶液不一定達(dá)到溶解平衡,但達(dá)到溶解平衡的溶液一定是飽和的,它們之間的相互關(guān)系是需要學(xué)生去明確的.

2 電離平衡,抓住主要矛盾

電離平衡類化學(xué)題目主要圍繞影響電離平衡的因素、電離平衡常數(shù)、弱電解質(zhì)的電離度等來設(shè)計(jì)題目.教師要為學(xué)生設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備練習(xí)題目,幫助學(xué)生強(qiáng)化和鞏固重點(diǎn)知識(shí),使學(xué)生真正把握住電離平衡這個(gè)難度較大的考點(diǎn).

例1在0.1 mol·L－1CH3COOH 溶液中存在如下電離平衡：CH3COOH?CH3COO－＋H＋,對(duì)于該平衡,下列敘述正確的是( ).

A.加入水時(shí),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

B.加入少量NaOH 固體,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

C.加入少量0.1 mol·L－1HCl溶液,溶液中c(H＋)減小

D.加入少量CH3COONa固體,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

分析這是很典型的電離平衡類題目,考點(diǎn)是影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素.選項(xiàng)A 指濃度的影響,溶液濃度越小,電離程度越大,加入水后,c(CH3COOH)、c(CH3COO－)、c(H＋)均減小,為了減小這種趨勢(shì),平衡必須向離子增大的方向(也就是正反應(yīng)方向)移動(dòng).選項(xiàng)B 加入NaOH 與 H＋反應(yīng),c(H＋)變小,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng).選項(xiàng)C 加入HCl時(shí)c(H＋)變大,平衡向其減小的方向即逆反應(yīng)方向移動(dòng),但最終c(H＋)比未加HCl前還是要大.選項(xiàng)D 加入CH3COONa,c(CH3COO－)增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng).就這樣從電離平衡狀態(tài)特征的核心出發(fā),逐一分析就可以得到答案.

電離平衡的特征是動(dòng)、等、定、變.從例題中可以看出,電離平衡狀態(tài)特征的核心是“等”,“等”決定了“定”,在電離平衡狀態(tài)時(shí),溶液中分子和離子的濃度保持不變.“動(dòng)”是“變”的基礎(chǔ),電離平衡是動(dòng)態(tài)平衡,沒有“動(dòng)”也就沒有“變”,電離平衡是相對(duì)的、暫時(shí)的,當(dāng)外界條件改變時(shí),平衡就會(huì)發(fā)生移動(dòng),這就是我們解題的基本思路.

3 水解平衡,著眼移動(dòng)方向

從定義上來看,鹽水解產(chǎn)生酸或堿的速率與酸或堿電離的速率相等時(shí)即達(dá)到水解平衡.在解題時(shí),教師要引導(dǎo)學(xué)生把握當(dāng)外界條件改變時(shí),水解平衡就會(huì)發(fā)生移動(dòng)這一解題出發(fā)點(diǎn).

例2對(duì)于NH3＋H2O?NH3·H2O?NH4＋＋OH－平衡體系,按下列操作改變條件時(shí)向哪個(gè)方向移動(dòng)?

(1)加入氯化銨晶體,平衡向____反應(yīng)方向移動(dòng).

(2)加入鹽酸,平衡向______反應(yīng)方向移動(dòng).

(3)加入苛性鈉,平衡向______反應(yīng)方向移動(dòng).

讓學(xué)生借由這樣的訓(xùn)練題目,在解題中分析和應(yīng)用影響水解平衡的因素、移動(dòng)規(guī)律等知識(shí)點(diǎn),學(xué)會(huì)運(yùn)用平衡移動(dòng)原理去解決問題.

水溶液中的各種平衡思想在高中化學(xué)題目中的應(yīng)用是很廣泛的,電離平衡、水解平衡是基礎(chǔ),從這些內(nèi)容出發(fā)還可以延伸出更多、更細(xì)節(jié)的知識(shí)點(diǎn),還有待教師在高中化學(xué)教學(xué)中去探索和總結(jié).