问题

重铬酸钠加入氯化钾转变成重铬酸钾是复分解么?为什么可以由此得出重铬酸钠的溶解度大于重铬酸钾?

回答
这个问题其实是围绕着一个化学反应和溶解度之间的关系展开的,我们来一步步剖析。

首先,咱们来聊聊这个反应——“重铬酸钠加入氯化钾转变成重铬酸钾”。

这个反应是复分解反应吗?

严格来说,它不是一个典型的复分解反应。

我们先回顾一下什么是复分解反应。复分解反应是指两种化合物在溶液中相互交换成分,生成另外两种新的化合物的反应。它的一个基本特征是,反应物和生成物都是化合物,并且通常是在溶液中进行的。一个经典的例子是:

NaCl (aq) + AgNO₃ (aq) → AgCl (s) + NaNO₃ (aq)

在这个例子里,钠离子和银离子交换了阴离子,生成了不溶性的氯化银沉淀。

再来看看你的例子:

Na₂Cr₂O₇ (aq) + 2KCl (aq) → K₂Cr₂O₇ (s/aq) + 2NaCl (aq)

这里,钠离子和钾离子也交换了阴离子(铬酸根和氯离子)。理论上,这看起来有点像复分解。但是,关键在于“转变成重铬酸钾”以及后续由此推断溶解度。

为什么这个反应被提及,以及它和溶解度有什么关系?

这个反应的描述,其实是在描述一个沉淀反应,而沉淀的形成,正是与物质在溶液中的溶解度紧密相关的。

当我们将重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)溶解在水中,然后加入氯化钾(KCl),如果在溶液中生成的重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)的溶解度比它在该温度下所能达到的浓度要低,那么重铬酸钾就会以固体的形式析出,也就是我们常说的“沉淀”。

那么,为什么可以由此得出重铬酸钠的溶解度大于重铬酸钾?

这个推断是基于一个基本的化学原理:在一定条件下,如果一种可溶性盐与另一种可溶性盐反应,生成了其中一种盐的沉淀,那么生成沉淀的这种盐的溶解度就小于反应物中另一种盐的溶解度(或者至少是小于生成它的那个反应物的溶解度)。

咱们把上面的反应式再看一遍:

Na₂Cr₂O₇ (aq) + 2KCl (aq) → K₂Cr₂O₇ (s/aq) + 2NaCl (aq)

这里的关键在于,如果重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)在这个反应体系中形成了固体(沉淀),那么就意味着在当时那个温度下,溶液中能够存在的重铬酸钾的浓度已经达到了它的饱和浓度,并且进一步增加就会析出。

而另一方面,重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)和氯化钾(KCl)都是能够溶解在水里的。为了让重铬酸钾形成沉淀,我们必须要保证溶液中有足够的重铬酸根离子(Cr₂O₇²⁻)和钾离子(K⁺)。

这里的逻辑链条是这样的:

1. 我们把重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)和氯化钾(KCl)都加到水里。 这是一个混合过程。
2. 如果K₂Cr₂O₇会沉淀,说明它在这个温度下的溶解度相对较低。 也就是说,它能够溶解的最大量是有限的。
3. 为了让K₂Cr₂O₇沉淀,你必须有足够的Na₂Cr₂O₇(提供Cr₂O₇²⁻)和足够的KCl(提供K⁺)同时存在于溶液中。
4. 如果Na₂Cr₂O₇比K₂Cr₂O₇更容易溶解(溶解度更大),那么在加入KCl时,溶液中就可以容纳更多的Cr₂O₇²⁻离子(来自Na₂Cr₂O₇)。
5. 当加入KCl时,如果K₂Cr₂O₇形成沉淀,说明在这个混合体系中,K⁺离子和Cr₂O₇²⁻离子结合形成K₂Cr₂O₇的“能力”超出了K₂Cr₂O₇在该温度下的溶解限度。
6. 如果Na₂Cr₂O₇溶解度很大,意味着即使溶液中有很高浓度的Na₂Cr₂O₇,它也能保持溶解状态。 当你加入KCl时,你是在用K⁺离子“替换”Na⁺离子,试图生成K₂Cr₂O₇。
7. 因为K₂Cr₂O₇形成了沉淀,而我们假设Na₂Cr₂O₇并没有沉淀(否则反应就不是“转变成重铬酸钾”了,而是混合物一起沉淀),就说明在这个溶液中,Na₂Cr₂O₇能维持溶解的浓度远远高于K₂Cr₂O₇能维持溶解的浓度。

用一个更形象的比喻来说明:

想象一下你有两家餐厅,一家叫做“重铬酸钠大饭店”,另一家叫做“重铬酸钾大饭店”。

“重铬酸钠大饭店”非常受欢迎,它能容纳很多很多客人(溶解度大)。
“重铬酸钾大饭店”虽然也有客人,但它接待客人的能力(溶解度)要小一些。

现在,你有一批“钠离子服务员”和一批“钾离子服务员”,还有很多“铬酸根菜肴”。

你先把“钠离子服务员”和“铬酸根菜肴”都送到“重铬酸钠大饭店”,它们很轻松地都住进去了,没有出现客人站着没座位的情况(Na₂Cr₂O₇溶解)。

然后,你把“钾离子服务员”也请过来,并且告诉他们,他们可以和“铬酸根菜肴”组成新的“钾离子铬酸根套餐”,送到“重铬酸钾大饭店”。

结果呢?“重铬酸钾大饭店”的座位不够了!“钾离子铬酸根套餐”的量实在太大了,超过了“重铬酸钾大饭店”的接待能力,所以一部分“钾离子铬酸根套餐”就没办法在饭店里了,只能在外面排队(沉淀)。

而“重铬酸钠大饭店”呢,它本来就能容纳更多的客人,所以即使“钾离子服务员”过来,把一部分“铬酸根菜肴”带走了,对于“重铬酸钠大饭店”来说,它本身能够容纳的“钠离子铬酸根套餐”的量(溶解度)还是远远大于“重铬酸钾大饭店”的。

总结一下:

1. 这个反应描述的是一个潜在的沉淀反应。
2. 如果加入氯化钾后,重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)析出了固体,这意味着在当时条件下,K₂Cr₂O₇的溶解度较低,无法容纳更多的K⁺和Cr₂O₇²⁻。
3. 而重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)和氯化钾(KCl)是溶质,它们在反应前是溶解的。
4. 由此推断,如果K₂Cr₂O₇会沉淀,而Na₂Cr₂O₇在这套体系中保持溶解,那么Na₂Cr₂O₇就能容纳比K₂Cr₂O₇更多的离子,说明Na₂Cr₂O₇的溶解度大于K₂Cr₂O₇。

需要注意的是,这种推断是基于“重铬酸钠是可溶的,而重铬酸钾形成了沉淀”这个前提。如果在某些特定条件下(比如非常高的温度),重铬酸钠也可能溶解度不高,那么这个推断就不成立了。但在通常的实验室条件下,这个逻辑链是成立的。

网友意见

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你可以认为是复分解反应。本质是离子反应。

因为这个时候,重铬酸钠没有析出,所以说明重铬酸钠的溶解度大于目前的数值。重铬酸钾析出了,说明重铬酸钾的溶解度小于目前的数值。综上,重铬酸钠的溶解度大于重铬酸钾的溶解度。

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