多重平衡标准平衡常数的计算方法及应用
Calculation Method and Application of Multi-Equilibrium Standard Equilibrium Constant
通讯作者:
收稿日期: 2018-05-22 接受日期: 2018-07-10
Received: 2018-05-22 Accepted: 2018-07-10
介绍了多重平衡标准平衡常数的技巧性计算公式及适用范围,利用该公式解题简捷、快速、准确,还可以直观判断反应的方向性及反应程度。
关键词:
This paper introduces the skillful calculation formula and application scope of multi-equilibrium standard equilibrium constant. It is a simple, fast and accurate approach to solve problems. Moreover, it can also intuitively estimate the directionality and extent of reactions using this formula.
Keywords:
本文引用格式
刘霞.
LIU Xia.
在化学反应中往往存在着多重平衡,例如难溶电解质溶于酸、碱和配位剂,配合物之间的相互转化,难溶电解质之间的相互转化等。单一平衡的标准平衡常数可通过查化学手册得知,而多重平衡标准平衡常数只能根据多重平衡规则推导计算,由于推导步骤较为繁琐,容易出错。本文着重介绍计算多重平衡标准平衡常数的技巧性公式,利用该公式计算一步到位,易于学生掌握,不仅解题简捷、快速、准确,还能直观判断反应的方向性以及反应进行的程度。当
1 多重平衡标准平衡常数的计算公式
在文献[2]基础上进一步完善和总结出计算多重平衡标准平衡常数的技巧性公式为:
式中,∏为若干个数相乘符号,
能写入公式中的
(1)反应物和生成物为分子时,
(2)反应物或生成物为离子时,且只能是配离子、两性物质HA−等时,配离子对应1/
(3)反应物和生成物只有通过解离反应参与了多重平衡时,对应的标准平衡常数才能写入公式中。
2 应用示例
2.1 沉淀平衡与酸碱平衡
例1 计算CaF2溶于HCl的标准平衡常数。已知:
解:方法一 利用多重平衡规则计算,则有:
上述三个平衡的关系为:式(1-3) =式(1-1) − 2 ×式(1-2),则标准平衡常数关系为:
方法二 利用技巧性公式计算,
反应式中物质分子是CaF2、HF,分别对应
根据计算结果,
例2 计算MnS溶于HAc的标准平衡常数。已知
解:方法一 按多重平衡规则计算,则有:
上述五个平衡的关系为:式(2-5) =式(2-1) + 2 ×式(2-2) −式(2-3) −式(2-4),则标准平衡常数关系为:
方法二 利用技巧性公式计算,
反应式中的物质分子是MnS、HAc,分别对应
由于
例3 计算Fe(OH)3溶于NH4+的标准平衡常数。已知
解:方法一 利用多重平衡规则计算,则有:
上述三个平衡的关系为:式(3-3) =式(3-1) − 3 ×式(3-2),则标准平衡常数关系为:
方法二 利用技巧性公式计算,
反应式中的物质分子是Fe(OH)3、NH3、H2O,分别对应
由于
例4 计算CaC2O4溶于HAc的标准平衡常数。已知
解:方法一 按多重平衡规则计算,则有:
上述四个平衡的关系为:式(4-4) =式(4-1) +式(4-2) −式(4-3),则标准平衡常数关系为:
方法二 利用技巧性公式计算。
CaC2O4溶于HAc的反应式为:
反应式中分子物质是CaC2O4、HAc,分别对应
由于
2.2 沉淀之间相互转化
例5 计算加入Na2CO3使CaC2O4转化CaCO3的标准平衡常数。已知
解:方法一 按多重平衡规则计算,则有:
上述三个平衡的关系为:式(5-3) =式(5-1) −式(5-2),则标准平衡常数关系为:
方法二 利用技巧性公式计算。
加入Na2CO3使CaC2O4转化CaCO3的反应式为:
反应式中分子物质是CaC2O4、CaCO3,分别对应
根据计算的
2.3 配位平衡与酸碱平衡
例6 计算向
解:向
反应式中分子物质是HF,对应
由于
例7 计算向
解:向
反应式中分子物质是Fe(OH)3,对应
根据计算结果,
2.4 配位平衡与沉淀溶解平衡
例8 计算AgCl溶于氨水的标准平衡常数。已知
解:AgCl溶于氨水的反应式为:
反应式中分子物质是AgCl、NH3,对应
从计算结果来看,AgCl可溶于氨水。
例9 计算向
解:向
分析同例8,则标准平衡常数为:
由于
2.5 配合物之间的相互转化
例10 向
解:向Ag(NH3)2+溶液中加入足量固体KCN的反应式为:
则标准平衡常数为:
由于
2.6 氧化还原反应参与的多重平衡
能写入技巧性公式的
例11 计算CuS溶于HNO3的标准平衡常数。已知
解:CuS溶于浓HNO3的反应式为:
上述五个平衡的关系为:式(11-5) = 3 ×式(11-1) – 3 ×式(11-2) – 3 ×式(11-3) +式(11-4),则标准平衡常数关系为:
根据计算结果,
3 结语
利用技巧性公式计算多重平衡标准常数可一步到位,解题快速、准确。适用于酸碱、沉淀及配位参与的多重平衡,不适用有氧化还原反应参与的多重平衡。
参考文献
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