为什么氯气不溶于饱和食盐水|饱和氯离子压制氯气和水的反应
做高一化学分组实验那天,整组人对着洗气瓶反复调试,全班都在纠结为什么氯气不溶于饱和食盐水,手里的集气瓶刚通完氯气,倒扣进饱和氯化钠溶液里,液面几乎没有半点下降,换了纯水之后液面直接往上涌大半截。
当时课本只轻飘飘写了一句同离子效应,同组的同桌拿着试管反复兑清水和食盐,硬是搞不懂饱和食盐水到底拦在哪一步,他往氯水里面丢食盐晶体,摇晃之后黄绿色的氯水居然慢慢褪去淡色,烧杯里的氯气气味也淡了不少。
后来才反应过来,氯气通入水里本身就会发生可逆反应,水分子拆分出氢离子和次氯酸根,氯离子也会同步生成,密闭水槽里的离子浓度直接左右反应进行的方向。饱和食盐水里攒了海量的氯离子,水里能容纳的氯离子早就达到上限,根本没法再接纳氯气和水反应产生的新氯离子,双向反应直接被硬生生摁住。
整节课我反复更换两种溶液做对照,纯水装置收集氯气时,导管刚伸进水里就冒出细碎气泡,没多久水体泛黄,氯气持续溶解消耗;饱和食盐水装置里,氯气气泡一路直直往上飘,接触液面之后直接逸散,几乎没有气体损耗,整套装置收集到的氯气体积比纯水组多出一倍还多。
实验台上摆放的氯化钠试剂瓶还敞着口,随手舀一勺食盐倒进纯水的氯水当中,静置三分钟就能清晰看见水面黄绿色大面积变淡,原本飘在液面的氯气泡再也不会慢慢消融。
我那时候总想着单纯用水就能除去氯气杂质,制备氯化氢气体的时候直接选用蒸馏水做除杂装置,收集到的气体含量低到检测试纸完全没有显色,折腾半节课重新更换饱和食盐水洗气装置,出气口的试纸瞬间出现明显变色反应。
整套实验流程走完才摸透底层逻辑,氯气能不能溶解,从来不是单纯的物理溶解问题,水里氯离子存量直接锁住化学反应的发生程度。饱和食盐水中高密度氯离子直接阻断氯气和水的可逆转化,氯气失去和水分子反应的途径,自然很难大量溶解在溶液内部,纯水缺少足量氯离子束缚,氯气持续和水反应,溶解损耗自然格外明显。
下课收拾实验器材的时候,还盯着水槽里两份不同溶液发呆,玻璃器皿内壁留存的黄绿色痕迹在饱和食盐水里几乎看不见,纯水内壁却牢牢附着一层淡黄绿色,两种液体的差距直观摆在眼前。
收拾完所有试管走出实验室,风刮过走廊,手里攥着的实验记录本上画满两组装置对比草图,忽然发觉当初死记课本概念完全没法看懂实验现象,亲手操作两组对照实验,才彻底摸透饱和食盐水隔绝氯气溶解的核心逻辑。