中學(xué)化學(xué)中,像強(qiáng)酸制弱酸這樣的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律有很多,也被大多數(shù)人所接受,但對(duì)于這些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律的解釋教材上只是一些模糊的定性,缺乏一個(gè)統(tǒng)一的有說(shuō)服力的解釋。下面就通過(guò)計(jì)算平衡常數(shù)來(lái)探究強(qiáng)酸制弱酸等實(shí)驗(yàn)規(guī)律的本質(zhì)。
一、通過(guò)平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向
只要平衡常數(shù)K>l,該反應(yīng)就可以正向自發(fā)進(jìn)行。中學(xué)教科書中指出,平衡常數(shù)K>105,則該反應(yīng)進(jìn)行得較為完全,平衡常數(shù)K
二、單一規(guī)律的實(shí)例與解釋
1.強(qiáng)酸制弱酸的實(shí)例與解釋我們知道HClO的酸性強(qiáng)于HC03-,即Ka(HCO)>Ka2(H2CO3),所以K>l,反應(yīng)可以發(fā)生。查閱資料可得Ka(HCIO)=4.0×10-8,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,計(jì)算得K≈8.5×l02 <105,所以盡管反應(yīng)可以進(jìn)行,但進(jìn)行得并不徹底。
(2)解釋:設(shè)一元酸HA、HC的電離平衡常數(shù)分別為Ka(HA)、Ka(HC),對(duì)于反應(yīng)HA+即HA的酸性強(qiáng)于HC的時(shí),K=反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行。當(dāng)即HC的酸性強(qiáng)于HA的時(shí),K=反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行。岡此,強(qiáng)酸制弱酸的本質(zhì)規(guī)律在于兩酸之問(wèn)Ka的競(jìng)爭(zhēng)。
2.沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)例與解釋
(1)實(shí)例:2Agl+S2=Ag2S+2I。
分析:查閱資料得K說(shuō)明這個(gè)反應(yīng)可以進(jìn)行得非常徹底。
(2)解釋。沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)規(guī)律在于兩種沉淀之間Ksp的競(jìng)爭(zhēng),但要注意的是,對(duì)于兩種不同類型的沉淀(陰、陽(yáng)離子比不同),Ksp可能就要變成相應(yīng)的次方(就像上面的實(shí)例一樣)。
三、多種因素競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)例與解釋
(1)實(shí)例:H2S+Cu2+=CuS↓++2H+。
這是中學(xué)中最經(jīng)典的一個(gè)所謂“強(qiáng)酸制弱酸”的特例,中學(xué)對(duì)于此的解釋為生成了CuS沉淀,原因確實(shí)如此,但這個(gè)解釋還只是定性的模糊解釋。
分析:K =而查閱資料得說(shuō)明這個(gè)反應(yīng)可以進(jìn)行得非常徹底。
(2)解釋。對(duì)于這種多種因素競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng),本質(zhì)還是一樣的,即通過(guò)各種已知常數(shù)(Ka、Kb、Kw、Ksp等)導(dǎo)出該反應(yīng)的K,從而判斷。
作者單位:山東省泰安第二中學(xué)