浅谈“强酸制弱酸”及其误解
前几天看到一个问题,题主对浓硫酸制取高氯酸的反应有疑问,认为其方程式和“强酸制弱酸”相矛盾。很多人都对这个规律有误解,所以我觉得需要解释一下“强酸制弱酸”。
注:以下对酸碱的定义为布朗斯特酸碱,即给出质子的是酸,接受质子的是碱。
“强酸制弱酸”是高中化学酸碱平衡的一般性规律,而它也是有适用范围的。我们知道,醋酸和次氯酸钠反应能生成次氯酸和醋酸钠: 原因在于Ka(醋酸)>Ka(次氯酸),反应向右进行。我们也可以说醋酸的酸性强于次氯酸,因此该反应向右进行。同样,
该反应向右进行的原因是苯酚酸性强于碳酸氢根,但弱于碳酸而不生成二氧化碳。对该种反应进行推广,记两种一元弱酸分别为HA和HB,则二者存在酸碱平衡:
若Ka(HA)>Ka(HB),则反应向右进行的趋势更大;若Ka(HA) 以浓硫酸制取高氯酸为例。 再举一个硫化氢和硫酸铜反应的经典例子: 上述例子都说明了“强酸制弱酸”是有很大的局限性的。我对“强酸制弱酸”的应用条件做了如下总结:当稀溶液中的酸碱反应体系仅存在酸碱平衡时,“强酸制弱酸”的规律是成立的。有些老师在学完化学平衡后仍要求学生记住“强酸制弱酸”、“难挥发酸制挥发性酸”,而硫化氢和硫酸铜的反应当作“特例”记忆,我个人认为这种教学是不合格的。二级结论都是由一级结论以及基本化学原理推导来的,在没有掌握基本原理和一级结论的情况下一味地记忆二级结论,只会在化学的道路上越走越偏。这不仅不利于高考,也不利于化学学科素养的形成。 高氯酸酸性强于硫酸,为什么浓硫酸能够制取高氯酸呢?因为该反应不仅存在酸碱平衡,还存在“挥发溶解平衡”。即高氯酸的溶液态和气态存在平衡转化。此时酸性就不是反应方向的唯一决定因素了,熵增(高氯酸的挥发)是反应进行的一个重要推动力。
硫化氢酸性远弱于硫酸,但反应却能正向进行,这是因为反应体系不仅存在酸碱平衡,还存在沉淀溶解平衡,硫化铜的沉淀是反应的重要推动力。
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