例談平衡理論在水溶液解題中的應用

◇ 湖北 崔華平

動態平衡思想是化學學科思想的重要組成部分,一直是化學考試中的重點和難點部分.本文結合例題幫助學生從考慮飽和程度、抓住主要矛盾、著眼移動方向等方面把握解題思路,總結解題規律,進一步提升學生的解題能力.

1 溶解平衡,考慮飽和程度

在一定溫度下,當沉淀溶解和結晶的速率相等時,固體質量、離子濃度不再變化的狀態稱為溶解平衡.在化學題目中的考點通常是圍繞沉淀溶解平衡來設置的,需要學生運用平衡移動的觀點對沉淀的溶解、生成與轉化過程進行分析.

例如,在解沉淀溶解平衡應用類題目時,經常會涉及以下判斷：BaSO4或BaCO3的溶度積相差不大,因此醫院里可用BaSO4或BaCO3作內服造影劑.這背后蘊含的化學知識點實質上就是BaSO4或BaCO3均為難溶電解質,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結合成H2O 和CO2,c(CO2－3)降低,使上述平衡向右移動,c(Ba2＋)增大而導致人體中毒,因此不能做內服劑;而BaSO4中SO2－4是強酸酸根,很難與H＋結合,因此,H＋對BaSO4的沉淀溶解并無影響,可作內服造影劑.

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

2 電離平衡,抓住主要矛盾

電離平衡類化學題目主要圍繞影響電離平衡的因素、電離平衡常數、弱電解質的電離度等來設計題目.教師要為學生設計和準備練習題目,幫助學生強化和鞏固重點知識,使學生真正把握住電離平衡這個難度較大的考點.

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

A.加入水時,平衡向逆反應方向移動

B.加入少量NaOH 固體,平衡向正反應方向移動

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,平衡向正反應方向移動

分析這是很典型的電離平衡類題目,考點是影響弱電解質電離平衡的因素.選項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,平衡必須向離子增大的方向(也就是正反應方向)移動.選項B 加入NaOH 與 H＋反應,c(H＋)變小,平衡向正反應方向移動.選項C 加入HCl時c(H＋)變大,平衡向其減小的方向即逆反應方向移動,但最終c(H＋)比未加HCl前還是要大.選項D 加入CH3COONa,c(CH3COO－)增大,平衡向逆反應方向移動.就這樣從電離平衡狀態特征的核心出發,逐一分析就可以得到答案.

電離平衡的特征是動、等、定、變.從例題中可以看出,電離平衡狀態特征的核心是“等”,“等”決定了“定”,在電離平衡狀態時,溶液中分子和離子的濃度保持不變.“動”是“變”的基礎,電離平衡是動態平衡,沒有“動”也就沒有“變”,電離平衡是相對的、暫時的,當外界條件改變時,平衡就會發生移動,這就是我們解題的基本思路.

3 水解平衡,著眼移動方向

從定義上來看,鹽水解產生酸或堿的速率與酸或堿電離的速率相等時即達到水解平衡.在解題時,教師要引導學生把握當外界條件改變時,水解平衡就會發生移動這一解題出發點.

例2對于NH3＋H2O?NH3·H2O?NH4＋＋OH－平衡體系,按下列操作改變條件時向哪個方向移動?

(1)加入氯化銨晶體,平衡向____反應方向移動.

(2)加入鹽酸,平衡向______反應方向移動.

(3)加入苛性鈉,平衡向______反應方向移動.

讓學生借由這樣的訓練題目,在解題中分析和應用影響水解平衡的因素、移動規律等知識點,學會運用平衡移動原理去解決問題.

水溶液中的各種平衡思想在高中化學題目中的應用是很廣泛的,電離平衡、水解平衡是基礎,從這些內容出發還可以延伸出更多、更細節的知識點,還有待教師在高中化學教學中去探索和總結.