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氫氧化鈣的溶解解析

大多數(shù)固體物質(zhì)溶于水時(shí)吸收熱量，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，當(dāng)溫度升高時(shí)，平衡有利于向吸熱的方向移動(dòng)，所以，這些物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而增大，例如KNO3、NH4NO3等。有少數(shù)物質(zhì)，溶解時(shí)有放熱現(xiàn)象，一般地說(shuō)，它們的溶解度隨著溫度的升高而降低，例如氫氧化鈣等。對(duì)氫氧化鈣的溶解度隨著溫度升高而降低的問(wèn)題，還有一種解釋?zhuān)瑲溲趸}有兩種水合物〔Ca(OH)2·2H2O和Ca(OH)2·12H2O〕。這兩種水合物的溶解度較大，無(wú)水氫氧化鈣的溶解度很小。隨著溫度的升高，這些結(jié)晶水合物逐漸變?yōu)闊o(wú)水氫氧化鈣，所以，氫氧化鈣的溶解度就隨著溫度的升高而減小。

　　系統(tǒng)解釋氫氧化鈣的溶解度將在很大程度上超出初中課程的知識(shí)范圍。離子化合物的溶解可大致分為兩個(gè)過(guò)程。首先固體離子化合物與水親和發(fā)生溶劑化作用(可簡(jiǎn)單的認(rèn)為離子化合物先以"分子"的形式進(jìn)入溶劑中)，然后這些已進(jìn)入溶劑的"分子"發(fā)生電離作用形成離子。

　　過(guò)程1(即電離過(guò)程)只能是一個(gè)吸熱過(guò)程(可從系統(tǒng)的電勢(shì)能的角度分析而知)。而過(guò)程2(即溶劑化過(guò)程)的熱效應(yīng)卻不一定。

　　我們以固體Ca(OH)2溶于水為例。溶解前的體系是氫氧化鈣固體和純水。

　　對(duì)于過(guò)程2:Ca(OH)2(固體)+nH2O → Ca(OH)2.nH2O(溶液)的熱效應(yīng)主要取決于氫氧化鈣是否與水作用形成配合物即Ca(OH)2.nH2O的形式(n的值取決于鈣元素的空電子軌道數(shù)目和其他外部條件如溫度條件等)。事實(shí)上氫氧化鈣是能和水形成配和物的。而形成配合物的過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程。形成的配合可以發(fā)生過(guò)程2(即電離過(guò)程):

　　Ca(OH)2.nH2O → Ca(H2O)n2+ + 2 OH-

　　由于鈣元素與水分子的配合過(guò)程的放熱效應(yīng)很大，它包含于過(guò)程1中，超過(guò)了過(guò)程1與過(guò)程2中其它有熱效應(yīng)的過(guò)程的影響，故氫氧化鈣的溶解過(guò)程總的熱效應(yīng)是放熱。溫度升高將會(huì)使溶解平衡過(guò)程向相反方向移動(dòng)，故而氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而減小。體系在溶解前后總的能量比較是溶解前大于溶解后。多余的能量以熱能的形式放出。

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