专题五电离及水解平衡pH值计算.ppt

专题五 电离及水解平衡 pH值计算 二 专题点金 (四)、重难点分析 一 考点简析 (一)、命题焦点(二)、应考策略 (三)、知识归纳 1 .(1) 电离方程式的书写 , 影响电离平衡 的因素 , 酸、碱、盐溶液中水的电离 (3)考题精练 (2)点题剖析 2.(1) pH的计算 (2)点题剖析 (3)考题精练 3.(1)溶液中的微粒种类及其浓度的大小关系 (2)点题剖析(3)考题精练 1了解电解质和非电解质、强电解 质和弱电解质的概念。 2理解电解质的电离平衡概念。 3了解水的电离、溶液pH等概念。 4掌握有关溶液pH与氢离子浓度、 氢氧根离子浓度的简单计算。 (一)、命题焦点 本专题是高中化学重要的基础理论之一，是教学大 纲要求学生必须掌握的理论。纵观近几年高考试卷，考 查的内容和知识点覆盖面广，同时强化重点知识的考查 。从能力层次方面来看，大都是考理解能力和分析综合 能力，并逐渐向应用等更高能力发展。试题的创意是稳 中求变，变中求新，新中求活，总的意图是让试题真正 达到考查学生的能力。预计2005年高考会保持相对的稳 定。常见内容有：关于溶液的离子浓度，溶液导电能 力的判断；关于溶液酸碱性的判断；关于溶液pH 及其性质的判断；关于混合溶液性质的判断；关于 pH计算、估计及应用；电离平衡移动、水解平衡移 动及其原理应用，解释实际问题；中和滴定操作、误 差分析及原理应用；溶液中离子浓度大小的比较等。 (二)、应考策略 （1）弱电解质的电离平衡及水解平衡、PH值计 算是中学化学三大理论之一的重要组成部分， 有关知识是历届高考必考内容，近来常以下列 知识点命题：根据电离平衡及影响因素解释 某些问题。水的电离和溶液PH值计算。PH 值大小及离子浓度大小比较。盐类水解及应 用。各知识点间的综合应用。 （2）学习本专题知识，应将电离平衡和水解平 衡与化学平衡联系起来，它们均遵从勒夏特列 原理。将化学平衡的概念、特征、化学平衡的 移动等方面知识迁移到电离平衡及水解平衡并 加以应用。水的电离平衡受温度、酸、碱及能 水解的盐的影响而发生移动，但一定温度下， 稀溶液中的Kw=c（H+）c（OH-）数值不发 生变化，25,Kw=10-14。强酸稀释或混合后先 计算c(H+)，再求pH；强碱稀释或混合后先计算 c(OH-)，根据Kw=c（H+） c （OH-）求 c(H+)，再求pH；强酸强碱混合要先判断酸碱谁 过量，若酸过量，先求混合液的c(H+)，再求pH ；若碱过量，求混合液的c(OH-)，再由Kw求 c(H+)，最后求pH；若酸碱恰好完全反应，则 pH=7。 （3）重视电解质溶液中“几种程度大小”问题 ： 弱电解质溶液中未电离分子多于已电离的分 子。 盐溶液中未水解的离子多于已水解的离子。 通常弱酸与同酸根的弱酸盐等浓度混合时， 酸电离强于盐水解，显酸性；弱碱与同弱碱阳 离子的盐等浓度混合时，碱的电离强于盐的水 解显碱性。 酸式酸根离子通常是水解强于电离，其溶液 显碱性。但HSO4-、HSO3-和H2PO4-电离强于水解 ，显酸性。 (三)、知识归纳 1基本概念 2弱电解质的电离平衡 3水的电离 （1）极弱电离：H2O H+OH （2） （3）意义：水的电离是酸、碱、盐稀溶液 呈现不同酸碱性的本质原因 4盐类的水解 (四)重难点分析 本专题涉及到的知识点多而且比较抽 象是中学化学中的一个难点，也是高考中 必考内容。学习时，要将电离平衡与化学平 衡知识相联系，尤其要将化学平衡的特征与 平衡移动原理迁移到电离平衡中。在理解原 理的基础上，要加强练习可以选择有关本 专题的高考试题加以练习，做到举一反三。 1电离方程式的书写 电离方程式是用来表示电解质在溶液中(或受 热熔化时)电离成自由移动离子过程的式子，书 写时应注意： (1)电离方程式应符合质量守恒和电荷守恒。 (2)强电解质在溶液中全部电离，用“”表示 ；弱电解质在溶液中部分电离，存在电离平 衡，用“ ” 表示： (5)难溶的强电解质如CaCO3在溶液中存在溶解平 衡，表示为：CaCO3(s) Ca2+CO32-；其电离 方程式表示为：CaCO3(aq)Ca2+CO32-，两者应 区分开。 (3)多元弱酸分步电离，以第一步电离为主，应分 步写出其电离方程式，不能合并，如碳酸的电离 ： H2CO3 H+HCO3-；HCO3- H+CO32- (4)两性氢氧化物在溶液中既存在酸式电离，又存 在碱式电离；如氢氧化铝： H+AlO2-+H2O A1(OH)3 Al3+30H- (6)KHSO4等强酸的酸式盐在稀溶液中的电离方 程式可以表示为：KHSO4K+H+ SO42-；在 熔化状态下的电离方程式为：KHSO4(熔融) K+HSO4-因其在熔化状态下只有离子键被 破坏。 (7)NaHCO3，等弱酸的酸式盐在溶液中的电离 方程式表示为：NaHCO3 Na+HCO3-； HCO3- H+CO32-，NaHCO3为强电解质，第 一步全部电离，但第二步部分电离，程度很小 。 2 . 影响电离平衡的因素 电离平衡属于动态平衡，同样适用于勒夏特列原理，以 0.1molL-1 的醋酸溶液中存在的电离平衡为例： CH3COOH CH3COO- + H+；H0 改变变条件平衡移动动方向 H+数 目 c(H+) 导电导电 性 适当升温 向右 增大 增大 增强 加少量浓盐浓盐 酸 向左 增大 增大 增强 加少量NaOH固体 向右 减小 减小增强 加少量Na2CO3固体 向右 减小 减小增强 加少量金属镁镁 向右 减小 减小增强 加少量冰醋酸 向右 增大 增大 增强 加少量CH3COONa固体 向左 减小 减小增强 加水稀释释 向右 增大 减小减弱 溶液中H+ 浓浓度(molL- 1 ) 溶液中0H- 浓浓度(molL-1 ) 水电电离出H+或 0H-浓浓度(molL-1 ) 结论结论 pH=4的 HCl 10-410-10 10-10抑制水 电电离 pH=4的 NH4Cl 10-410-10 10-4促进进水 电电离 pH=lO的 NaOH 10-1010-410-10 抑制水 电电离 pH=1O的 NaCN 10-10 10-4 10-4促进进水 电电离 3 酸、碱、盐溶液中水的电离 指出：酸溶液中H+来源于酸电离，OH-来源于水电离；碱溶液中H+ 来源于水电离OH-来源于碱电离；盐溶液中H+、OH-均来源于水 电离只是盐水解时，H或OH-被消耗。 例1(03 全国)在甲烧杯中放人盐酸乙烧 杯中放人醋酸，两种溶液的体积和pH都相 等，向两烧杯中同时加入质量不等的锌粒 ，反应结束后得到等量的氢气，下列说法 正确的是 A甲烧杯中放入锌的质量比乙烧杯中放人 锌的质量大 B甲烧杯中的酸过量 C. 两烧杯中参 加反应的锌等量 D反应开始后乙烧杯中的c(H+)始终比甲烧 杯中的c(H+)小 分析点拨：反应前，盐酸与醋酸溶液中H+的物 质的量相等，加入锌粒后，H+不断被还原为H+ ，促进了醋酸的电离而盐酸已完全电离在 产生等量的氢气条件下醋酸中c(H+)始终比盐 酸中c(H+)大，反应消耗的锌粒质量相等。因反 应加入的锌粒质量不相等故反应后甲中盐酸 不足乙中醋酸过量，甲中加入的锌粒质量大 。本题重点考查了强电解质与弱电解质的区别 、弱电解质的电离平衡以及pH等知识，要求学 生解题时将定量计算与定性分析相结合，透过 表面现象看清问题的本质，考查了学生思维的 严密性与逻辑性 【答案】AC 例2 .(00 全国)室温下在pH=12的某溶液中 由水电离的c(OH-)为 A1.0107 molL-1 B 1. 0 10 -6molL-1 C 1.010-2molL-1 D. 1.010-12molL-1 分析点拨：pH为12的溶液为碱性溶液若为碱 溶液则溶液中c(OH- )=10-2molL-1 则水电离 为：c(OH- )= 10-12molL-1为C，若为酸溶液则 溶液中OH-全部由水电离出选D，故选C、D。 答案：CD 考题精练 1.(04 湖南) 将O.1 molL-1醋酸溶液加水稀释，下列 说法正确的是 A.溶液中c(H+)和c(OH-)都减小 B.溶液中c(H+)增大 C.醋酸电离平衡向左移动 D.溶液的pH增大 2.(04 广东）pH相同的盐酸和醋酸两种溶液中，它 们的 A. H+的物质的量相同 B. 物质的量浓度相同 C. H+的物质的量浓度不同 D. H+的物质的量浓 度相同 D D 3.(04 广东）甲酸和乙酸都是弱酸当它们的浓 度均为0.10 molL-1时，甲酸中的c(H+)约为乙酸 中c(H+)的3倍一现有两种浓度不等的甲酸溶液a 和b，以及0.10 molL-1的乙酸，经测定它们的 pH从大到小依次为a、乙酸，b。由此可知 Aa的浓度必小于乙酸的浓度 B. a的浓度必大于乙酸的浓度 Cb的浓度必小于乙酸的浓度 D. b的浓度必大于乙酸的浓度 A 4. (04 江苏）用pH均为2的盐酸和醋酸溶液，分别中和等 体积、等物质的量浓度的氢氧化钠溶液，当氢氧化钠 恰好被完全中和时消耗盐酸和醋酸溶液的体积分别 为Vl和V2，则Vl和V2的关系正确的是 A .VlV2 B.Vl c( OH -) c(NH4+) c(Ba2+) B. c(NO3-) c(Ba2+) c( OH -) c(NH4+) C. c(Ba2+) c(NO3-) c( OH -) c(NH4+) D. c(NO3-) c(Ba2+) c(NH4+) c( OH -) A B 6. （02 全国）下列事实可证明氨水是弱碱的是 A.氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁 B. 铵盐受热易分解 C. 0.l molL -1氨水可以使酚酞试液变红 D0.1 molL -1氯化氨溶液的pH约为5 7. (00 上海) 等物质的量浓度的下列溶液中NH4+ 的浓度最大的是 A. NH4Cl B. NH4HCO3 C. NH4HS04 D. NH4NO3 D C 8. (00 上海）取pH均等于2的盐酸和醋酸各100mL 分别稀释2倍后再分别加入0.03 g锌粉，在相同条 件下充分反应，有关叙述正确的是 A . 醋酸与锌反应放出氢气多 B盐酸和醋酸分别与锌反应放出的氢气一样多 C. 醋酸与锌反应速率大 D. 盐酸和醋酸分别与锌反应的速率一样大 9. (01 广东) 将0.1 molL-1CH3COOH溶液加水稀释 或加入少量CH3COONa晶体时，都会引起 A溶液的pH增加 B. CH3COOH电离程度变大 C溶液的导电能力减弱 D.溶液中c(OH-)减少 BC A 10.(01 广东) pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液等体 积混合后溶液呈酸性，其原因可能是 A. 生成了一种强酸弱碱盐 B. 弱酸溶液和强碱 溶液反应 C.强酸溶液和弱碱溶液反应 D. 一元强酸溶液和一元强碱溶液反应 11.(99 上海）0.05mol Na0H固体分别加入到100mL 下列液体中，溶液的导电能力变化最小的是 A .自来水 B . 0.5molL-1盐酸 C . 0.5molL-1 CH3COOH 溶液 D . 0.5molL-1 KCl溶液 B B 4、pH的计算 (1)当溶液中c(H+)=ml0-nmolL-1时，pH=n-lgm; 在c molL-1的强酸HnA溶液中： c(H+)=nc molL-1，pH=-lgnc； 在 c molL-1的弱酸溶液中： c(H+)-lgc。 (2) c molL-1的强碱B(OH)n 溶液， c(OH-)=nc molL-1，pH=14+lgc； c molL-1的弱碱溶液, c(OH-)7, AG0 D.在25时,溶液的pH与AG的换算公式为 ： AG=2(7-pH) 分析点拨： 中性溶液，c(H+)=c(OH-)， AG=1gc(H+)C(OH-)=lgl=0；酸性溶液 c(H+)c(OH-)，AG=lgc(H+)c(OH-) lgl ；碱性溶液，c(H+) c(CH3COO-) c(OH-) c(CH3COOH) c(H+)。从质 量守恒关系得出： c(Na+)= c(CH3COO-)+ c(CH3COOH)；从电荷守恒关系得出： c(Na+)+ c(H+)= c(CH3COO-)+ c(OH-)； （2）NaS溶液 电离：NaS2Na+S2- H2O H+OH- 水解：S2-+H2O HS-+OH- HS-+H2O H2S+OH- 故有Na+、S-、H+、OH-、HS-、H2S、H2O等 。 c(Na+) c(S2-) c(OH-) c(HS-) c(H+) c(Na+)=2 c(S2-)+2 c(HS-)+2 c(H2S) c(Na+)+ c(H+)+2 c(S2-)+ c(HS-)+ c(OH-) （3）NaHCO3溶液 电离：NaHCO3Na+HCO3- HCO3- H+CO32- H2O H+OH- 水解：HCO3- + H2O H2CO3+OH- 故有Na+、HCO3-、CO32-、H+、OH-、HCO3、 H2O等.因HCO3-的水解程度大于其电离程度，溶 液呈碱性，故有： c(Na+) c(HCO3-) c(OH-) c(H+) c(CO32-) c(Na+)= c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3) c(Na+)+ c(H+)= c(HCO3-)+2 c(CO32-)+ c(OH-) （4）0.4molL-1 CH3COONa溶液与0.2molL-1 HNO3溶液 等体积混合后，溶液呈酸性。 发生的离子反应为：CH3COO-+H+CH3COOH，计算知 ：CH3COO-过量，反应后余下CH3COO-浓度为0.1molL-1, 生成CH3COOH浓度为0.1molL-1,c(Na+)=0.2molL-1,c(NO3- )为0.1molL-1。此时溶液中CH3COOH的电离与CH3COO- 的水解互相抑制，溶液呈酸性，表明CH3COOH的电离大 于CH3COO-的水解。c(CH3COO)0.1molL-1 c(CH3COOH), c(H+)c(OH-),故有： c(Na+) c(CH3COO-) c(NO3-) c(CH3COOH) c(H+) c(OH-) c(Na+)= c(CH3COO-)+ c(CH3COOH)=0.2molL-1 c(Na+)+ c(H+)= c(NO3-)+ c(OH-)+ c(CH3COO-)a 6、酸碱混合后溶液的酸碱性 酸碱混合后溶液的酸碱性，与混合前酸碱的 强弱以及酸碱的物质的量等有关， （1）混合后溶液呈中性有以下三种情况： 强酸与强碱恰好完全反应 强酸与弱碱反应，弱碱稍过量 强碱与弱酸反应，弱酸稍过量 若是一元酸HA与一元碱ROH混合后溶液呈 中性，则有c(A-)= c(R+) c(H+)= c(OH-)(由电荷守 恒推知)。 （2）混合后溶液呈酸性，有以下三种情 况： 强酸与强碱反应,强酸过量 强酸与弱碱反应,强酸过量或恰好反应 生成强酸弱碱盐,水解使溶液呈酸性 弱酸与强碱反应,弱酸大量剩余 若一元酸HA与一元碱ROH，混合后 溶液呈酸性，则有c(A-) c(R+)； （3）混合后溶液呈碱性有以下三种情况： 强酸与强碱反应，强碱过量 强酸与弱碱反应，弱碱大量剩余 弱酸与强碱反应，强碱过量或恰好反应生成 强碱弱酸盐水解使溶液呈碱性。 若一元酸HA与一元碱ROH，混合后溶液呈碱 性，则有c(A-) c(CN-) C. c(HCN)- c(CN-)= c(OH-) D. c(HCN)+ c(CN-)=0.lmolL-1 分析点拨： HCN与NaOH混合后发生如下反应 HCN+NaOHNaCN+H2 O 通过计算可知：HCN过 量，得到的是0.05 molL-1的HCN与0.05 molL-1 NaCN的混合溶液，由于此溶液显碱性，故NaCN 的水解程度大于HCN的电离程度，按照CN+H20 HCN+OH-分析，CN-浓度略小于0.05 molL-1， HCN分子浓度略大于0.05 molL-1混合液中各种 微粒的物质的量浓度由大到小的顺序为： c(HCN)c(Na+) c(CN-) c(OH-) c(H) 依质量守恒得： c(HCN)+ c(CN-)=0.1 molL-1 依电荷守恒得： c(Na+)+ c(H+)= c(CN-)十c(OH-) 【答案】BD 例2 (02 上海)常温下,10 mL pH=l0的KOH 溶中，加入pH=4的一元酸HA溶液至pH刚 好等于7(假设反应前后体积不变)，则对反 应后溶液的叙述正确的是 A. c(A-)=c(K) B. c(H)=c(OH-) c(H +)= c(OH -) 若HA为强酸酸溶液中H +的浓度等于 酸的浓度完全中和l0mLpH=10的KOH溶 液，需酸l0 mL，V总=20 mL；若HA为弱 酸，酸溶液中H +的浓度小于酸的浓度，故 需酸体积小于l0mL，V总 c(NH4+) c(OH-) c(H+) B.10mL0.1molLNHCl溶液与5mL0.2molL NaOH溶 液混合， c(Na+)= c(Cl-) c(OH-) c(H+) C. 10mL0.1 molL CHCOOH溶液与5mL0.2 molL NaOH溶液混合, c(Na+)= c(CH3COO-) c(OH-) c(H+) D. 10mL0.5molL CHCOONa溶液与6mL 1 molL盐 酸混合， c(Cl-) c(Na+) c(OH-) c(H+) B 2.(04 北京）已知0.1 mo1L-1的二元酸H2A溶液的 pH=4.0，则下列说法中正确的是 A.在Na2A、NaHA两溶液中，离子种类不相同 B.在溶质物质的量相等的Na2A、NaHA两溶液中 ， 阴离子总数相等 C.在NaA溶液中一定有： c(Na+)+ c(H+)= c(HA-)+ c(OH-)+2 c(A2-) D.在NaA溶液中一定有： c(Na+) c(A2-) c(H+) c(OH-) C 3.(04 江苏)草酸是二元弱酸，草酸氢钾溶液呈酸 性。在0.1molL-1KHC2O4溶液中，下列关系正确 的是 A. c(K+)+ c(H+)= c(HC2O4-)+ c(OH-)+ c(C2O42-) B. c(HC2O4-)+ c(C2O42-)=0.l molL-1 C. c(C 2O4 2-) c(H 2C2O4) D. c(K+)= c(H2C2O4)+ c(HC2O4-)+ c(C2O42-) C D 4.(03 上海) 在l0mL 0.1 molL-1NaOH溶液中加入 同体积、同浓度的CH3COOH溶液，反应后溶液 中各微粒的浓度关系错误的是 A. c(Na+) c(CH3COO-) c(H+) c(OH-) B. c(Na+) c(CH3COO-) c(OH-) c(H+) C. c(Na+)= c(CH3COO-)+ c(CH3COOH) D. c(Na+)+V(H+)= c(CH3COO-)+ c(OH-) A 5.(02 全国) 常温下，将甲酸和氢氧化钠溶 液混合，所得溶 液pH=7则此溶液中 A. c(HCOO-) c(Na+) B. c(HCOO-) c(Na+) B. c(CH3COOH) c(CH3COO -) C. 2c(H +)= c(CH3COO -)-c(CH3COOH) D .c(CH3COOH)+ c(CH3COO -)=0.01molL -1 AD 7.(00 全国)有、，三瓶体积相等， 浓度都是1 molL-1 的HCl溶液，将加热 蒸发至体积减少一半，在中加入少量 CH3COONa固体(加入后溶液仍呈强酸性) ，不作改变，然后以酚酞作指示剂用 NaOH溶液滴定上述三种溶液，所消耗的 NaOH溶液体积是 A.= B. C. = D.= C 8.(99 全国)某二元弱酸(简写为H2A)溶液，按下式发生一 级和二级电离： H2A H+HA，HA- H+A2- 已知相同浓度的电离百分率a(H2A)a(HA-)，设有下列四 种溶液： A. 0.01 molL-1的H2A溶液 B. 0.01 molL-1的NaHA 溶液 C . 0.02molL-1的HCl与0.04molL-1的NaHA溶液等体积 混合液 D. 0.02 molL-1的NaOH与0.02 molL-1的 NaHA溶液等体积混合 据此,填写下列空白(填代号)： (1)c（H+）最大的是