教学活动中平衡思想的应用
平衡思想不仅仅存在于可逆反应中,也存在于弱电解的电离平衡、盐类水解平衡和沉淀溶解平衡中。平衡状态的特点和平衡时的定量关系同样存在于各类平衡体系,勒沙特列原理可以分析任何平衡体系。教师在日常的教学活动中不断渗透和应用平衡思想,让学生在学习化学的过程中体会和领悟平衡思想,以达到会应用。
1.化学平衡思想的应用
情境一:氯气能溶于水,但氯气在饱和食盐水溶解度很小,可用排饱和食盐水收集氯气。氯气中混有的氯化氢气体也可通过饱和食盐水的方式提纯氯气。
解析:将氯气通入水中存在的平衡体系Cl2+H2O?葑H++Cl-+HClO。饱和食盐水中氯离子浓度很大,使上述平衡左移,所以氯气在饱和食盐水中溶解度很小,可用排饱和食盐水法收集氯气。同样,由于HCl极易溶于水,使溶液中Cl-浓度增大,平衡左移,抑制氯气溶于水,因此除去HCl杂质。
2.化学平衡和电离平衡相结合分析反应的本质
情境二:在常温下铝很难与水反应,但铝与氢氧化钠溶液很快反应,产生气泡。
在高一讲课时,教师经常这样分析:在碱的作用下,铝首先会与水反应生成氢氧化铝和氢气,生成的氢氧化铝与碱反应生成了偏铝酸钠和水,因此,铝与碱液反应生成了氢气。对这种解释方式,学生还是难以理解。在这个体系中存在两个平衡体系:(1)H2O?葑H++OH-,(2)2Al+6H2O?葑2Al(OH)3+3H2↑(这个反应的K很小)。金属Al由于金属性较弱,就必须有高浓度的H+,
追答但水是一种很弱的电解质,其中的C(H+)很小,反应无法发生,假如提高了H+的浓度,则反应就能发生,譬如,把上述水换为盐酸溶液即可。加入盐酸,我们也可以这样说,由于盐酸的加入,破坏了2Al+6H2O?葑2Al(OH)3+3H2↑这个化学平衡,盐酸和2Al(OH)3作用生成了AlCl3,平衡(2)往正反应方向移动。
同样道理,由于Al(OH)3是两性氢氧化物,若在上述体系中加入NaOH溶液,能和Al(OH)3反应生成NaAlO2,也破坏了(2)化学平衡,于是反应发生了。
3.水解平衡思想的应用
盐溶液的配制和一些胶体的制取,应用了盐类的水解平衡思想。如,为什么配制氯化铁溶液时要加入盐酸,加热饱和氯化铁溶液可以制得氢氧化铁胶体?解析:氯化铁溶液中存在平衡体系为Fe3++3H2O?葑Fe(OH)3+3H+(ΔH>0),Fe(OH)3(s)?葑Fe33+(aq)+3OH-(aq)(ΔH>0)。由于K(Fe(OH)3)很小,氯化铁溶液中不加盐酸,铁离子不断水解,会产生Fe(OH)3沉淀。加入盐酸,增大了H+浓度,第一个平衡左移而第二个平衡右移,因此,抑制Fe3+的水解。当加热时,水解平衡正移,沉淀溶解平衡逆移,就得到了胶体。