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无机非水溶液中的无机化学反应

来源:无机非水溶液中的无机化学反应 发表者:环保清洗网 发表时间:2008-09-23

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水是人们最常用的、价格最低廉的无机溶剂。除此之外,NH3(l)SO2(l)H2SO4(l)等也是常见的无机溶剂。由于它们的物理、化学性质与水都有差异,决定了它们各自的适用范围及其作为一种溶剂的某些反应规律可能与水溶剂有所不同。
  1. 酸碱反应
  无机非水溶剂与水有类似的解离平衡:

2H2O(l) H3O+ + OH-
2H
2SO4(l) H3SO4+ + HSO4-
2SO
2(l) SO2+ + SO32-
2NH
3(l) NH4+ + NH2-

  因此,在无机非水溶剂如液氨中也会发生类似于水溶液中的中和反应:

H3+ + H- 2H2(l)
NH
4+ + NH2- 2NH3(l)

  根据酸碱质子理论,醋酸在水(极弱酸)中表现为弱酸,在液氨(比水更弱的酸)中表现为强酸,在无水 H2SO4(强酸)中则表现为碱。
  HOAcHNO
3HClO4在某些无机非水溶剂中的酸碱性

H2O(l)

NH3(l)

H2SO4(l)

HF(l)

 HOAc

弱酸性

强酸性

碱性

碱性

 HNO3

强酸性

强酸性

弱酸性

酸性

 HClO4

强酸性

强酸性

弱酸性

酸性

  2.沉淀反应
  根据极性相似者相溶的规律,强极性离子性溶质是易溶于极性溶剂的。由于水分子的极性比分子极性弱,因而非极性或弱极性的物质在NH
3(l)SO2(l)中的溶解度和离子性强极性的物质在H2SO4(l)HF(l)中的溶解度都比它在水中的溶解度大。例如: AgCl 的共价性成分比BaCl2大,极性比BaCl2小,所以:       

2AgNO3 + BaCl2(s)

2AgCl + Ba(NO3)3

  3. 氧化还原反应
  由于同一个氧化还原电对在不同溶剂中的标准电极电势(
Eθ)值不同,因而同一反应在不同溶剂中进行的方向和程度要作具体考察、判断。某些电极反应在水中和液氨中的标准电极电势值如下表所示。  

某些电极反应在水中和液氨中的标准电极电势值(298.15K)

电极反应

水中的Eθ/V

液氨中的Eθ/V

2H+ + 2e- H2

0

0

Li+ + e- Li

-3.040

-2.34

Na+ + e- Na

-2.714

-1.89

Mg2+ + 2e- Mg

-2.356

-1.74

Zn2+ + 2e- Zn

-0.7626

-0.54

Pb2+ + 2e- Pb

-0.126

0.28

Cu2+ + e- Cu+

0.159

0.44

Cu2+ + 2e- Cu

0.340

0.40

Cu+ + e- Cu

0.52

0.36

Ag+ + e- Ag

0.7991

0.76

Hg2+ + 2e- Hg

0.8535

0.67

Cl2 + 2e- 2Cl-

1.3583

1.91

F2 + 2e- 2F-

2.87

3.50

  从表中数据看出,大多数氧化还原反应在液氨中的标准电极电势值比在水中的有所升高,但也有些是降低的(如Cu+/Cu, Ag+/Ag)
  若绘出Cu的元素电势图:

  水中的Eθ/V
  液氨中的Eθ/V

 

Cu2+ 0.159 Cu+ 0.52 Cu
Cu
2+ 0.44 Cu+ 0.36 Cu

  不难判断出铜元素在水中和在液氨中氧化还原反应的方向为:

2Cu+

Cu2+ + Cu

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