电解液中应澄清的几个问题_电解质溶液论文

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一、冰醋酸加水稀释过程中导电性变化问题

对于冰醋酸加水稀释过程中导电性变化问题,现在流行的解释都是这样的:“冰醋酸属于共价化合物,晶体或液态时不能发生电离,在未加水前,无自由移动的离子,故导电能力为0。随着加水量的增加,醋酸在水中发生电离:

开始加水较少,醋酸的电离程度很小,溶液的导电能力较弱,随着水量的增加,醋酸的电离程度不断增大,加入一定量水时,醋酸溶液中的离子浓度达到最大。再加入水后,溶液的稀释成为主要因素,虽然电离程度增大,由于稀释使溶液中离子浓度降低,导电能力下降。”这种解释,到目前还没有人提出质疑。其实这里明显有一个破绽。

向冰醋酸中加水,哪怕是加一滴水,溶解其中的醋酸形成的是饱和溶液,直到醋酸刚好全部溶解(记加进的水体积为VL),都是饱和溶液。并发生这样的电离过程:

从加入第一滴水开始,到冰醋酸全部溶解加入VL水,溶液的导电率不会发生变化,导电能力反映在曲线中应该是一段平行于横坐标的直线。该直线高低与温度有关。温度高,直线起点高,温度低,直线起点低。一滴溶液似乎无法测电导,但可以展开想象,运用分子器件进行测定,或用概念去思考,完全可以做到的。一定温度下饱和醋酸溶液的导电能力是一定的,但不会为零,从冰醋酸到饱和溶液,再到无限稀溶液,溶液的导电率从零起点始,零点是始点,也是临界突变点,越过临界点,导电能力发生突跃,并非连续变化。其导电能力一直维持到VL,都不发生变化,作图曲线中应该有一段直线与之对应。饱和的醋酸溶液,浓度最高,电离度最小,但溶液中离子浓度不是最高。随着水量的不断增加,醋酸浓度降低,但醋酸的电离度增大,溶液中的离子浓度有所增大,导电性增强,达到极大值后,随离子浓度降低而衰减。所以向冰醋酸中不断加水所作的曲线图,应该由过去的图1,回归到真实情况的图2。

图1

图2

二、盐类水解的程度问题

对盐类水解程度问题,现在教科书或复习资料中都这样说:多数盐的水解是不彻底的,可逆性大,书写离子方程式时应该用可逆符号。这种说法没有多大问题。

笔者之所以在此将其作为一个问题明确提出来,是因为泡沫灭火器原理中隐藏了一个化学事实,那就是这里的盐水解反应很彻底,包括电解质的水溶性表中打“—”处所对应的盐。这些都涉及一个化学基本问题,那就是有些盐的水解是很彻底的。哪些盐类水解彻底呢?以往教师们都只能硬塞一些典型盐类水解彻底的例子给学生。如铝盐、三价铁盐、三价铬盐,遇到碳酸盐、碳酸氢盐等,水解都是很彻底的。只要水解产物是水溶的,离子方程式一般都用可逆符号。如:

在学生知识储备不到位时,只能这样处理,别无良策。

现在由于教材中已经引入了电离平衡常数,这就可以从定性与定量两个角度来认识这个问题。

从定性角度来看,以往流行的说法是,盐类水解是中和反应的逆反应,酸碱中和彻底,所以盐类水解很有限,并作为不争的事实在应用。其实这种说法,有点苍白无力,没有抓住问题的关键,缺乏辩证性。

事实说明有些中和反应也是不彻底的,有弱酸或弱碱参加的中和反应,有的甚至根本不能发生。如等反应都不能进行。

以水作溶剂,水是最弱的电解质,中和反应恰恰生成了最弱的电解质水,而盐类水解却要撕裂最弱的电解质水。任何单一离子的水解(弱酸根或弱碱离子)生成的弱电解质,虽然弱,但都比水强,所以说任何含有单一弱份盐的水解,都不会彻底的。写离子方程式时,只能用可逆符号:

化学常识告诉我们,所有的弱酸或弱碱的电离常数都比水的电离常数大(电离常数与离子积大小有别,但差别不太大)即是,所以单一弱份盐水解都不彻底。

对于双水解可视情况而定。为使问题简化,可用下式表达水解思想:

三、强酸滴定弱碱、强碱滴定弱酸指示剂选择问题

强酸强碱之间中和滴定,滴定终点指示剂的选择,既可以用酚酞,也可以用甲基橙。有弱份参加的中和滴定,滴定终点指示的指示剂是不能随意选的。

图3

强酸滴弱碱,滴定曲线起点的pH较强碱低一些(如图3所示),由强碱起点曲线4,下降到曲线3,碱越弱,起点越低,与酚酞变色区就越靠近。当弱碱的中和量由10%到90%时,生成的强酸弱碱盐与弱碱形成缓冲体系,pH变化迟缓,有一个缓冲区,这个缓冲区,正好落在酚酞的变色区或与其重叠。如果就此认为终点已经到来,其滴定误差很大。所以用强酸滴定弱碱,滴定终点必须越过碱性区,若选在酸性区,必须用甲基橙作指示剂。如此同理,用强碱滴定弱酸,滴定终点也不能终止在酸性区,该区也有一个缓冲区的存在,因此,滴定终点应该选在碱性区,应该用酚酞作指示剂。参考图3的滴定曲线,曲线1、4为强酸强碱互滴曲线,2、4是强碱滴定弱酸曲线,1、3是强酸滴定弱碱曲线。

综上所述,中和滴定时,指示剂的选用,终点应该选在强性区域,具有普遍性。

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