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卤化银和氨水的反应(浓度对平衡移动的影响)

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卤化银和氨水的反应(浓度对平衡移动的影响)_第1页
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卤化银和氨水的反应——浓度对平衡移动的影响实验 1 AgNO3 溶液分别和酸性 NaCl、NaBr、NaI 溶液作用得 AgCl、AgBr 及 AgI 沉淀试验3 种卤化银和氨水的作用结果列于下表除 AgI“不溶” 外,随 NH3·H2O 浓度增大,AgCl、AgBr 溶解量相应增大符合于反应物浓度增大,平衡向着生成物方向移动的规律对于上述实验至少可以提出 2 个问题:所谓“溶” 、 “不溶”的标准是什么?为什么改变 NH3·H2O 浓度对 AgCl、 AgBr 溶解量的影响明显,而对 AgI 溶解量的影响“不明显”?这些都是需要从量的方面来理解的问题化学实验中所用试剂浓度通常在 100—10-2mol/L 之间,如若溶质的摩尔质量为~100g/mol,则上述浓度相当于 102—100g/L,其中 100g/L 相当于 10-1g/100g 水定性分析上规定,若“溶解”物质浓度≥10 -2mol/L 的叫做可溶物, ≤10 -3mol/L 者是难溶物这是因为用肉眼很难观察到 1 升中不足 0.1g 的溶质(相当于 10-3mol/L)3 种卤化银的溶解度随卤素原子量增大而减小,即 AgI 最难溶于水或 NH3·H2O。

当 X-为 Cl-、Br -、I -时,K 值依次为~ 10-3、10 -5、10 -9若按定性分析规定,设 AgX 溶解后的浓度为 10-1-10 -2mol/L,即把[Ag(NH 3) 2+]=[ X-] =10-1- 10-2mol/L 代入以上平衡关系式,可求得[Ag(NH 3) 2+]=10 -2mol/L, [Ag(NH 3) 2+]=10 -1mol/L对于 AgCl,相应[NH 3·H2O]~0.3mol/L[NH 3·H2O]~3mol/L对于 AgBr,相应[NH 3·H2O]~3mol/L[NH 3·H2O]~30mol/L对于 AgI,相应[ NH3·H2O]~300mol/L[NH 3·H2O]~3000mol/L要求[NH 3·H2O]>30mol/L 是不可能的,而浓度为 0.3、3 则是可以达到的计算结果和实验事实基本相符改变体系中某物浓度导致平衡发生移动是绝对的,只是平衡移动有能被观察到和观察不到( 如 AgI 在 NH3·H2O 中的溶解量虽然明显大于它的水溶度,但仍观察不到)之分;而平衡移动明显程度又和浓度可能改变的幅度有关一般实验中物质浓度的改变范围在100-10 -2mol/L 之间,若以 10-1mol/L 为“基准” ,多数情况下是:浓度增大 10 倍(达100mol/L)或减少成原先的 1/10 倍(达 10-2mol/L) 。

当把浓度改变值局限于 10 倍或 1/10 倍时,则对那些极完全的反应(K 很大,如 Ag++I -==AgI 的 K~10 16)和极不易进行的反应(K很小,如 AgI 和 NH3·H2O 间的作用 ),肯定将导致有关平衡的移动,但往往观察不到相应的现象改变然而对于那些不很完全的反应(K 值不很大也不很小,如 AgCl、AgBr 与NH3·H2O 间的反应),改变体系中某物浓度,将对平衡移动起决定性的作用,能观察到相应现象为进一步了解平衡移动规则,再进行一个实验实验 2 取少量石膏粉置于≥1mol/LHCl 或 HNO3 溶液中,振荡,CaSO 4 明显溶解;而在≤0.1mol/LHCl、HNO 3 溶液中, CaSO4 溶解不明显此时, HCl、HNO 3 的浓度只改变了 10倍,就能凭肉眼观察到平衡的移动可见,它不是一个完全的反应CaSO4+H + Ca2+ +HSO 4- K~10 -3当[H +]为 1mol/L 和 10-1 mol/L 时,相应[Ca 2+]和[HSO 4-]分别为 3×10-2mol/L和~10 -2mol/L(CaSO4 在纯水中的溶解浓度仅为 3×10-3mol/L)。

显然前者可被直接观察到BaSO4(Ksp~10 -10)和 H+是极难进行的反应BaSO4+H+ Ba2++HSO4 - K~10 -8与[H +]=1mol/L 平衡的[Ba 2+]=[SO 42-]=10 -4mol/L,可认为 BaSO4 不溶于 1mol/L的强酸然而~10 -4mol/L 这个浓度却比 BaSO4 在水中的溶解浓度~10 -5mol/L 大了 10 倍再如, 是一个不完全的反应,K 接近 104因此,若增大生成物 Fe2+的浓度可抑制 Fe3+氧化 I-的反应如混合 Fe3+ (10-2mol/L)、I - (10-2mol/L)及 Fe2+ (1mol/L)的溶液,则看不到明显的 I2的颜色;另一方面,如用 CCl4 代替上实验中的 Fe2+,振荡后可观察到 CCl4 层显现碘的颜色室温下,碘在 CCl4 和 H2O 中的分配比约为 80)在酸性介质中 KMnO4 氧化 FeSO4 是极完全的反应MnO4-+5Fe 2++8H +==Mn2++5Fe 3++4H 2O K~10 60对于此反应,即使用最浓的 Mn2+、Fe 3+,也不可能明显抑制氧化还原反应的进行。

又如,在酸性介质中 S2O82-把 Mn2+氧化成 MnO4-是一个极完全的反应5S2O82-+ 2Mn2++8H 2O→10SO 42-+2MnO 4-+16H +增加酸的浓度(请注意:生成物中 H+的系数为 16)也不可能明显抑制反应发生总之,改变浓度对“不那么完全的反应”才有明显的影响(此处明显与否是以能否观察到为前提的)。

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