用矛盾的观点认识碳酸氢根离子
北京密云二中 吴海君
HCO3-是中学阶段学习的重要的酸式酸根,对其性质的认识学生往往感到困惑,下面通过理论和事实两方面用矛盾的观点来帮助大家认识HCO3-.
一、HCO3-是矛盾的统一体
从理论上分析,HCO3-在水溶液中有两种趋势:①电离:HCO3-H++CO32-；
②水解:HCO3-+H2OH2CO3+OH-.电离将使溶液显酸性,而水解将使溶液显碱性.显然是矛盾的.事实上在NaHCO3溶液中滴入几滴酚酞试剂,结果显粉红色.这说明NaHCO3溶液显碱性,即HCO3-的水解是矛盾的主要方面,而其电离则是矛盾的次要方面.
二、矛盾的双方在一定条件下互相转化
根据矛盾的观点,矛盾的双方在一定条件下是可以互相转化的.下面以NaHCO3溶液为例来说明这对矛盾的转化.
1.酸性条件下,HCO3-的电离受到抑制,而水解受到促进.
(1)在NaHCO3的水溶液中加入稀盐酸,则有CO2气体产生,可解释为:H+的加入使HCO3-的电离受到抑制,而水解受到促进,即电离成为矛盾的主要方面.反应的离子方程式可表示为:H++HCO3-=CO2↑+H2O.
(2)将NaHCO3溶液和AlCl3溶液混合就会产生白色的Al(OH)3沉淀,同时有CO2气体放出,即HCO3-和Al3+不能大量共存.可以解释为:Al3+水解显酸性:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+,水解产生的H+促进了HCO3-的水解,进而产生大量的H2CO3(分解为CO2),抑制了HCO3-的电离,即HCO3-的水解成为矛盾的主要方面.总反应可表示为:Al3++3HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+3CO2(实际上是通常所说的的双水解反应).
2.碱性条件下,HCO3-的水解受到抑制,而电离受到促进.
(1)在NaHCO3溶液中加入BaCl2溶液无沉淀产生,而当再加入NaOH溶液后则产生白色沉淀,可以解释为:BaCl2的加入没有破坏HCO3-的电离平衡和水解平衡.当加入NaOH溶液后,OH-促进了HCO3-的电离,抑制了HCO3-的水解,从而产生大量的CO32-,与Ba2+结合生成沉淀BaCO3.反应的离子方程式可表示为:HCO3-+OH-=H2O+CO32-、CO32-+Ba2+=BaCO3↓.即HCO3-的电离成为矛盾的主要方面.
(2)在NaHCO3溶液中加入NaAlO2溶液即可发现有白色沉淀Al(OH)3产生.即HCO3-和AlO2-不能大量共存.可以解释为:AlO2-水解显碱性:
AlO2-+H2OAl(OH)3+OH-,水解产生的OH-促进了HCO3-的电离,进而产生大量的CO32-,抑制了HCO3-的水解,即HCO3-的电离成为矛盾的主要方面.总反应可表示为:AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-.
通过以上分析不难发现,HCO3-离子在强酸性和强碱性条件下均不能大量存在的原因是其电离与水解的矛盾在外界条件的改变下发生了转化.
用矛盾的观点分析和认识事物是一种经常采用的方法.请大家用矛盾的观点分析下列的习题:
[跟踪练习]
已知在0.1mol·L-1的NaHSO3溶液中有关微粒浓度由大到小的顺序是:[Na+]>[HSO3-]>[SO32-]>[H2SO3].
①则该溶液中[H+]______[OH-](填“>”“<”“=”),简述理由(用必要的文字和离子方程式表示)________________________________________.
②现向NH4HSO3溶液中,逐滴加入少量的含有酚酞的NaOH溶液,可观察到的现象是___________________________________________,该反应的离子方程式为________________________________________.
[参考答案]
①>；在NaHSO3溶液中,存在着HSO3-的电离平衡:HSO3- H2SO3+OH-.由题中所给信息[SO32-]>[H2SO3]可知:HSO3-电离程度大于其水解程度,则可确定[H+]>[OH-].②滴加的含酚酞的NaOH容易红色褪去,溶液呈无色. HSO3-+OH-=SO32-+H2O.
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