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化学平衡理论在中学化学实验中的应用

2015-12-21石其俊�オ�

理科考试研究·高中 2015年9期
关键词:化学平衡实验

石其俊�オ�

学习化学需要逐渐树立三个观点:一是微观上的结构决定性质的观点,二是宏观上的化学平衡的建立和移动的观点,三是守恒的观点,既包括微观上的原子守恒、电子守恒,又包括宏观上的质量守恒和能量守恒.树立起这三个观点,才能不断提高分析和解决化学问题的能力,在学习中变被动为主动,变盲目为有针对性.

下面,我们用平衡移动的观点来讨论几个中学化学实验的问题.

一、氮水为什么不能长期保存

氯水是氯气的水溶液.在中学化学实验中用氮水代替氯气与NaBr、KI溶液发生置换反应,验证氯、溴、碘的活动性顺序,可以简化实验操作,减轻氯气扩散对环境造成的污染,但所用的氯水必须是新制的.

常温下1体积水可溶解2.26体积的氯气,如果忽略氯气溶于水时溶液体积和温度的变化,可计算饱和氯水的浓度为0.1 mol·L-1.新制的氯水呈黄绿色,在瓶内与分压为1.01×105 kPa的氯气共存,并达成氯气在气液两相中的溶解平衡:

Cl2(气相)[FY(KN]溶解[]扩散[FY)]Cl2(液相),

每当打开瓶塞后,上部的氯气逸出,平衡被破坏,导致氯水的浓度降低.更主要的是氯气溶于水后与水发生歧化反应:

Cl2+H2O[FYKN]H++Cl-+HClO,

此反应是可逆的,常温下平衡常数

K=[SX(]c(H+)·c(Cl-)·c(HClO)[]c(Cl2)[SX)]=4.2×10-4,

据此平衡常数和氯气浓度约为0.1 mol·L-1,可计算出平衡时

c(Cl2)[WB]=0.069 mol·L-1,c(H+)=c(Cl-)=c(HClO)=0.031 mol/L.

可见,平衡时氯水中大部分氯元素仍以分子形式存在,大约只有1/3与水反应生成盐酸和次氯酸.又因次氯酸不稳定,见光分解2HClO[FY(=]光[FY)]2HCl+O2↑生成的氧气逸出造成c(HClO)降低,进一步又导致氯气与水反应的化学平衡正……

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