化学反应原理乱写

Liu_zj · 2024-02-22 16:58:59 · 个人记录

化学反应原理小结：

一、吉布斯自由能，反应平衡常数

如果翻过教科书，可能会注意到一个只“点”过一点的知识点：吉布斯自由能“G”，用于判别恒压（绝大部分情况都是）下化学反应方向和程度。

书上的公式是ΔG=ΔH-TΔS，可以简单通过反应焓变（ΔH）与熵变（ΔS）的正负来判断ΔG的正负，进而判断反应是进行状态，如果ΔG<0则反应正向进行，反正则逆向进行，为0则平衡。

实际上，还有另一个式子，这个式子是本章的核心，对于任何反应的任何时刻均成立：

当反应的ΔG=0时，反应平衡，可以得到

当Q>K时ΔG>0，反应逆向进行；

当Q<K时ΔG<0，反应正向进行。

二、反应平衡常数与电离水解

上文讲过ΔG(标准)=-RTlnK，意义为对于某个反应，平衡时一定满足Q=K。

因此对于这个反应：

它的K=c(H^+)c(OH^-)是一定的

具体来说在常温下k=10^{-14}，纯水H^+与OH^- 相等，均为10^{-7}，因此常温纯水ph=7

重点在于这个式子是一定成立的，所以无论在什么条件下，无论水里有什么酸碱之类的东西，还是没有水只有H^+与OH^- （好像不太可能），只要温度一定，它俩相乘就一定是10^{-14}

所以我们现在来看电离水解。

一瓶水里加入醋酸，现在水里有以下物质：

不看混合物，纯净的醋大概确实比水的ph要低，证明第二个反应产生的H^+确实比第一个反应多，那么根据K的计算公式，K_2>>K_1

所以当醋酸进入水，水里极少的H^+必然满足不了K_2的成立，它就需要电离，增大H^+与CH_3COO^-的浓度，减小CH_3COO的浓度，使K_2成立。

但这样出大问题：醋酸忘记哥们了！它放了太多H^+，远超了第一个反应所需要的。

醋酸总不能不放H^+吧，这样自己受苦，只好苦苦水哥们，让它的OH^-少一点。

因此，第一个反应逆向发生，水哥们被迫收回了放出的OH^-（顺带收走了一点H^+，不过太少了影响不到醋酸），就这样水的电离程度就降低了。

这就是所谓的酸抑制电离，你会发现只要它纯物质时H^+浓度大于水，就能抑制电离。（碱同理）

再看看加入弱酸盐：

一瓶水里加入醋酸钠，现在水里有以下物质：

不考虑第三个非可逆反应，你会发现：诶？咋么和上面一模一样

不同的是，这次醋酸哥带资入组，自带CH_3COO^-，但是算算K_2，太大了，需要生成CH_3COOH来降低K2，至于原料……少了些H^+

醋酸老哥四周一望，看见瑟瑟发抖的水老弟。借点H^+呗！

水老弟苦不堪言，但反应原理不可违逆，只好被迫电离出点H^+（还有OH^-)

醋酸根开心地顺走借的H^+，结合成醋酸来满足K_2——不还了，只剩下多的没人要的OH^-。因为有一部分水被迫电离，这样水的电离程度就升高了，同时ph也降低了。

这就是所谓的弱酸盐促进电离（弱碱盐同理）。

这块因为结论简单，无需现场分析，记一记结论即可。但其中的原理还是要了解的。

三、例题分析

（1）：

明显看出不加水时CH_3NH_2碱性更强，根据K的计算公式，K1更大。

强酸弱碱盐，碱性越小，K越小，需要生成的弱碱越多，抢夺水的OH^-越多，剩下的H^+越多，ph自然越低

（2）：

这俩都是碱，强的碱放出的OH^-更多，给水塞回去的H^+更多，水的电离程度更低。

盐酸滴定：ph=7时，明显弱的碱需要更多的弱碱去中和弱碱盐的酸性（有点绕）

（3）：

看上面一条线的y轴交点，此时无稀释，NH_2OH总浓度为1mol/L（以下忽略单位）

则水电离部分的c(OH^-)=10^{-9.5}，可以忽略不计

则c(NH_2^+)=c(OH^-)=10^{-4.5}，可忽略不计，c(NH_2OH)=1

弱碱与弱碱盐混合，假设他俩浓度还没变，此时

离子排序自证不难

（4）：

看题干，自觉忽略水，c(NH_2^+)=c/2-1，c(NH_2OH)=1，c(H+)=c(OH^-)=10^{-7}