高中化学水溶液中的离子平衡课件新人教版选修4.ppt

新课标人教版选修四化学反应原理 2020年2月29日星期六 第一节弱电解质的电离 第三章水溶液中的离子平衡 物质 混合物 纯净物 单质 化合物 电解质 非电解质 强电解质 弱电解质 强碱 大多数盐 金属氧化物 强酸 弱酸 弱碱 水 某些有机物 某些非金属氧化物 离子化合物 共价化合物 物质的分类 强电解质与弱电解质的比较 完全电离 部分电离 不可逆过程 可逆过程 电离方程式用等号 电离方程式用可逆符号 水合离子 分子 水合离子 二 弱电解质电离的v t图像 v电离 v结合 0 t1 t2 v电离 v结合 平衡状态 t v 电离平衡 1 定义 2 特点 在一定条件 如温度 浓度 下 当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时 电离过程就达到了平衡状态 动电离平衡是一种动态平衡 定条件不变 溶液中各分子 离子的浓度不变 溶液里既有离子又有分子 变条件改变时 电离平衡发生移动 逆弱电解质的电离 二 弱电解质的电离 右 左 左 右 右 右 例 在氨水中存在怎样的电离平衡 若向其中分别加入下列物质对上述电离平衡有什么影响 3 影响电离平衡的因素 1 温度电离过程是吸热过程 温度升高 平衡向电离方向移动 2 浓度弱电解质浓度越大 电离程度越小 3 其他因素同离子效应 即在弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的强电解质 使电离平衡向逆方向移动 问题探讨 1 弱电解质加水稀释时 电离程度 离子浓度 填变大 变小 不变或不能确定 变大 不能确定 画出用水稀释冰醋酸时离子浓度随加水量的变化曲线 练1 把0 05molnaoh固体分别加入100ml下列液体中 溶液的导电性变化不大的是 a 自来水b 0 5mol lnh4cl溶液c 0 5mol l醋酸d 0 5mol l盐酸 bd 练习 1 将0 1mol l的氨水稀释10倍 随着氨水浓度的降低 下列数据逐渐增大的是 a h b oh c oh nh3 h2o d nh4 2 一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时 为减缓反应速率而不影响生成氢气的总量 可向盐酸中加入适量的 a naoh 固 b h2oc nh4cl 固 d ch3coona 固 ac bd 练习 3 有浓度相同 体积相等的三种酸 a 盐酸b 硫酸c 醋酸 同时加入足量的锌 则开始反应时速率 反应完全后生成h2的质量 用表示 b a c b a c 练习 有h 浓度相同 体积相等的三种酸 a 盐酸b 硫酸c 醋酸 同时加入足量的锌 则开始反应时速率 反应完全后生成h2的质量 用表示 a b c a b c 问题 怎样定量的比较弱电解质的相对强弱 电离程度相对大小怎么比较 三 电离平衡常数 k 看课本自学相关内容并思考 1 什么叫电离平衡常数 2 电离平衡常数的化学含义是什么 3 怎样用电离平衡常数比较弱电解质的相对强弱 4 影响电离平衡常数的因素是什么 三 电离平衡常数 k 弱电解质电离程度相对大小一种参数 对于一元弱酸hah a 平衡时 2 电离平衡常数的化学含义 1 计算方法 k值越大 电离程度越大 相应酸 或碱 的酸 或碱 性越强 3 影响电离平衡常数的因素k值只随温度变化 弱电解质电离程度相对大小的另一种参数 电离度 一 水的电离 1 水是一种极弱的电解质 能微弱的电离 在一定温度时 c h c oh kw 叫水的离子积25 时 2 水的离子积 所以k电离 c h2o c h c oh kw c h c oh 1 10 7mol l 在室温下1l水中只有1 10 7mol水电离 电离前后水的物质的量几乎不变 c h2o 的浓度为常数 kw 1 10 14 温度越高 kw越大 水的电离是一个吸热过程 3 影响水电离的因素 1 加入酸或碱 抑制水的电离 kw不变 2 升高温度 电离过程是一个吸热过程 促进水的电离 水的离子积增大 在100 时 kw 1 10 12 二 溶液的酸碱性 无论是酸溶液中还是碱溶液中都同时存在h 和oh 而且在一定温度下是定值 常温下 溶液的酸碱性跟h 和oh 浓度的关系 中性溶液 酸性溶液 碱性溶液 h oh h oh h oh h 1 10 7mol l h 1 10 7mol l h 1 10 7mol l 课堂练习 室温下 由水电离产生的c oh 10 11mol l的溶液中 一定大量共存的离子组 a na nh4 cl so42 b s2 ch3coo na cs c k na co32 no3 d k na no3 so42 d 三 溶液的ph值 1 意义 表示溶液酸碱性的强弱 2 表示 用h 物质的量浓度的负对数来表示 3 计算公式 ph lg h 如 h 1 10 7mol l的溶液 ph 7 poh lg oh 常温下 ph poh 14 四 溶液的ph值与酸碱性 常温下 溶液的酸碱性跟ph的关系 中性溶液 酸性溶液 碱性溶液 h oh 1 10 7mol l h oh 1 10 7mol l h oh 1 10 7mol l ph 7 ph 7 ph 7 注意 h 与 oh 的关系才是判断溶液酸碱性的依据 ph值的计算一 直接求酸和碱的ph ph lg h poh lg oh 常温下 ph poh 14 五 有关ph值的计算专题 ph值的计算二 酸和碱的稀释 ph值计算三 强酸与强酸混合 ph值计算四 强碱与强碱混合 关键 抓住氢离子进行计算 注意 无限稀释为中性 关键 抓住氢氧根离子浓度进行计算 注意 两强碱混合 ph 10和ph 8等体积混合 h 10 10 10 8 2 5x10 9mol lph 9 lg5 8 3另 oh 10 4 10 6 2 5x10 5 h 2x10 10ph 10 lg2 9 7 碱混合先算 oh 再算 h 最后算ph 1 一定温度下 有 盐酸 硫酸 醋酸三种酸 当其物质的量浓度相同时 c h 由大到小的顺序是 同体积 同物质的量浓度的三种酸溶液 中和naoh的能力由大到小的顺序是 当c h 相同时 物质的量浓度由大到小的是 当c h 相同 体积相同时 分别加入足量锌 相同状况下产生的气体体积由大到小的顺序是 当c h 相同 体积相同时 同时加入形状 密度 质量完全相同的锌 若产生相同体积的氢气 相同状况 则开始时反应速率的大小关系是 反应所需时间的长短关系是 将c h 相同的三种酸溶液均加水稀释至体积为原来的10倍后 c h 由大到小的顺序为 课堂练习 bac bac cab c b a c b a b a c c b a 六 ph值测定方法 测定方法 酸碱指示剂法 ph试纸法 ph计法等 3 1 4 4 5 0 8 0 8 2 10 0 1 定义 七 酸碱中和滴定 用已知浓度的酸 或碱 测定未知浓度的碱 或酸 浓度的方法叫酸碱中和滴定 已知浓度的溶液 标准液 未知浓度的溶液 待测液 3 实验仪器 酸式滴定管碱式滴定管铁架台滴定管夹锥形瓶 你知道酸碱滴定管的区别吗 常见量器简介 量筒 滴定管 移液管 1 量筒 粗量仪 10ml量筒最小分刻度为0 1ml读数精确到0 1ml 无 o 刻度 2 滴定管类型 酸式滴定管和碱式滴定管标识 标有温度 规格 刻度 0 刻度在最高点 常用规格 25ml 50ml 最小分刻度 0 1ml 读数精确到0 01ml 精量仪可估读一位 粗量仪不能估读 思考 25ml量程滴定管只能盛放25ml的液体吗 4 滴定管的使用 1 检查是否漏水2 洗涤 先水洗 再用待装液润洗2 3次3 排气泡 调液面 先装入液体至 0 刻度以上2 3厘米处 排净气泡后调整液面到 0 或 0 以下 记下刻度 注意平视不能仰视或俯视4 滴液 左手握住滴定管活塞 或挤压玻璃球 右手摇动锥形瓶 眼睛注视着锥形瓶颜色的变化酸式滴定管的用法 0刻度在上 上下部各有一段无刻度 滴定管准确到0 1ml 读到0 01ml 例1 下列所述仪器 0 刻度位置正确的是 a 在量筒的上端b 在滴定管上端c 容量瓶上端 b 练1 量取25 00ml kmno4溶液可选用仪器 a 50ml量筒 b 100ml量筒c 50ml酸式滴定管 d 50ml碱式滴定管 c 练2 50ml的滴定管盛有溶液 液面恰好在20 00处 若把滴定管中溶液全部排出 则体积 a 等于30b 等于20c 大于30d 小于30 c 5 指示剂的选择及滴定终点的判断 1 指示剂 甲基橙3 1 4 4红 橙 黄酚酞8 10无 粉红 红 2 滴定终点的判断 不用石蕊作指示剂原因 颜色变化不明显 指示剂的颜色发生突变并且半分钟不变色即达到滴定终点 终点的判断是滴定实验是否成功的关键 6 实验步骤 1 查漏 用自来水 滴定管是否漏水 旋塞转动是否灵活2 洗涤滴定管 先用自来水冲洗 再用蒸馏水清洗2 3次 然后用待装液润洗锥形瓶 自来水冲洗 蒸馏水清洗2 3次 不能用待盛液润洗 3 装液 滴定管中加入液体的操作 量取一定体积未知浓度待测液于锥形瓶操作 向滴定管中装液 挤气泡 调液面 记下起始读数 放液 记录终点读数 滴入指示剂滴定管中装入标准液 挤气泡 调液面 记下起始读数 4 滴定右手持锥形瓶颈部 向同一方向作圆周运动 而不是前后振动 左手控制活塞 或玻璃球 滴加速度先快后慢视线注视锥形瓶中颜色变化 滴定终点达到后 半分钟颜色不变 再读数 复滴2 3次 检验滴定管是否漏水 用自来水 蒸馏水逐步将滴定管 锥形瓶洗浄 分别用标准液和待测液润洗相应的滴定管 向滴定管内注入相应的标准液和待测液 将滴定管尖嘴部分的气泡赶尽 将滴定管内液面调至 0 或 0 刻度以下 并记录初始体积 向锥形瓶中注入一定体积的待测溶液 并滴加酸碱指示剂 左手控制滴定管活塞 右手旋摇锥形瓶 眼睛注视锥形瓶中溶液的变色情况 记录滴定中止体积 重复上述操作2 3 滴定操作 6 中和滴定 误差分析 消耗标准液体积增多使待测液浓度偏大 损失待测液体积使待测液浓度偏小 俯视图 仰视图 正确视线 仰视视线 正确读数 仰视读数 读数偏大 正确视线 俯视视线 正确读数 俯视读数 读数偏小 滴定管读数误差 先偏大 后偏小 先仰后俯 v v 后 v 前 偏小 实际读数 正确读数 先俯后仰 先偏小 后偏大 v v 后 v 前 偏大 实际读数 正确读数 滴定管读数误差 练5 用标准盐酸滴定待测烧碱 下列错误操作将对v 酸 和c 碱 有何影响 偏大 偏小和无影响 a 盛标准酸的滴定管尖嘴部分有气泡未排除就开始滴定 b 振荡时液体飞溅出来 c 开始读标准酸时用仰视 d 终点读标准酸时用俯视 e 滴定前盛放氢氧化钠溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥 偏大 偏小 偏小 偏小 无影响 010203040v naoh ml 12108642 ph 颜色突变范围 中和滴定曲线 酚酞 甲基橙 在溶液中盐电离出来的离子跟水所电离出来的h 或oh 结合生成弱电解质的反应 叫做盐类的水解 一 定义 二 实质 盐组成中的离子与水作用生成弱电解质 促使水的电离平衡向正方向移动 使溶液显酸性 碱性或中性 分析 nacl能否水解 nacl溶液为什么显中性 盐类的水解 1 盐类水解表示方法 ch3coo h2och3cooh oh 显碱性 nh4 h2onh3 h2o h 显酸性 通式 an h2oha n 1 oh bm mh2ob oh m mh 二 盐类水解实质 练习 书写下列物质水解的方程式 naf na2co3 nh4cl cucl2 naf h2ohf naoh离子方程式 f h2ohf oh na2co3 h2onahco3 naoh 主 nahco3 h2oh2co3 naoh 次 nh4cl h2onh3 h2o hclcucl2 2h2ocu oh 2 2hcl 2 酸 碱盐 水 盐的水解反应是中和反应的逆反应 但一般不能进行到底 中和 二 盐类水解实质 ch3coona 能 弱酸阴离子 促进水的电离 碱性 nh4cl 能 弱碱阳离子 促进水的电离 酸性 nacl 不能 无 无 中性 强碱弱酸盐 强酸弱碱盐 强碱强酸盐 小结 从表中反映的信息 你能否发现一些规律 讨论分析 判断 请大家利用水解规律推测na2co3 al2 so4 3 kno3溶液的酸碱性 三 水解规律 五言绝句 有弱才水解 无弱不水解 谁弱谁水解 谁强显谁性 举例 你认为还有哪些盐溶液显酸性 哪些盐显碱性 都弱双水解 越弱越水解 练习 判断下列盐类是否能够水解 若能水解 则水解后的酸碱性是怎样的 naclk2so4naacna2co3alcl3ch3coonh4 水解谁弱谁水解谁强显谁性越弱越水解无弱不水解都弱双水解 强酸强碱盐不水解 显中性 强碱弱酸盐水解显碱性 强酸弱碱盐水解显酸性 弱酸弱碱盐的双水解比单水解复杂 溶液酸碱性要由形成该盐的弱酸根离子和弱碱阳离子水解程度的相对强弱来决定 即对应酸 碱谁强显谁性 碱性 酸性 双水解分为一般双水解和完全双水解 一般双水解通常比单水解要强 而完全双水解进行得非常充分 水解程度 h co32 hco3 ch3coo nh4 四 盐类水解方程式的书写规律 1 盐类水解 单水解 一般双水解 一般是比较微弱的 通常用 表示 同时无沉淀和气体产生 2 多元弱酸的酸根离子水解是分步进行的 第一步水解程度比第二步水解程度大得多 与电离类似 相同物质的量浓度的正盐比对应酸式盐的水解程度大得多 故na2co3溶液碱性比nahco3强 3 多元弱碱的阳离子水解过程较为复杂 通常写成一步完成 与多元弱碱的电离类似 4 对于发生 完全双水解 的盐类 因水解彻底 故用 同时有沉淀和气体产生 5 多元弱酸的酸式氢根离子 水解和电离同步进行 多元弱酸的酸式氢根离子 水解和电离程度的比较 h2po4 hso3 电离强于水解 显酸性 hco3 hpo42 hs 水解强于电离 显碱性 注 此时溶液阳离子为强碱阳离子 在定量计算时 常只考虑第一步水解 而后面的忽略不计 在定性分析时 则必须考虑每一步水解 以下为常见完全双水解 al3 与alo2 hco3 co32 s2 hs clo fe3 与alo2 hco3 co32 nh4 与sio32 d 下列水解离子方程式正确的是 a fe3 3h2ofe oh 3 3h b br h2ohbr oh c co32 h2oh2co3 2oh d nh4 h2onh3 h2o h 随堂练习 nh4cl溶液中 离子浓度由大到小的是 a c nh4 c cl c h c oh b c cl c nh4 c h c oh c c h c oh c nh4 c cl d c cl c nh4 c oh c h 课堂巩固练习 b 五 影响盐类水解的因素 影响盐类水解的主要因素是盐本身的性质 另外还受外在因素影响 1 温度 盐的水解反应是吸热反应 升高温度水解程度增大 与电离相似 2 浓度 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐的浓度越小 水解程度越大 加水稀释该盐 可以促进水解 与电离相似 而事实上弱酸弱碱盐 水解程度与浓度无关 如无特别说明 不作考虑 3 溶液的酸 碱性 盐类水解后 溶液会呈不同的酸 碱性 因此控制溶液的酸 碱性 可以促进或抑制盐的水解 故在盐溶液中加入酸或碱都能影响盐的水解 na2co3 1mol l 溶液的重要守恒关系 na co32 oh hco3 h 浓度关系 na 2 co32 hco3 h2co3 原子守恒 na h 2 co32 hco3 oh 电荷守恒 oh hco3 2 h2co3 h 由水电离的h oh 守恒 四 盐类水解的应用 1 判断盐溶液的酸碱性和比较盐溶液酸碱性的强弱时 通常需考虑盐的水解 如 相同条件 相同物质的量浓度的下列八种溶液 na2co3 naclo naac na2so4 nahco3 naoh nh4 2so4 nahso4 等溶液 ph值由大到小的顺序为 naoh naclo na2co3 nahco3 naac na2so4 nh4 2so4 nahso4 盐类水解的应用 2 比较盐溶液中各离子浓度的相对大小时 当盐中含有易水解的离子 需考虑盐的水解 练 25 时 在浓度均为1mo l的 nh4 2so4 nh4 2co3 nh4 2fe so4 2三种溶液中 若测得其中 nh4 分别为a b c 单位为mo l 则下列判断正确的是 a a b cb c a bc b a cd a c b b 巩固练习 相同浓度的下列溶液中 co32 的大小关系依次为 na2co3 nahco3 h2co3 nh4 2co3 nh4hco3 盐类水解的应用 3 判断溶液中离子能否大量共存 当有弱碱阳离子和弱酸阴离子之间能发生完全双水解 则不能在溶液中大量共存 如 al3 与hco3 co32 sio32与nh4 等 不能在溶液中大量共存 4 配制易水解的盐溶液时 需考虑抑制盐的水解 如在配制强酸弱碱盐溶液时 需滴加几滴对应的强酸 来抑制盐的水解 如配制氯化铁溶液 先把氯化铁溶于适量稀盐酸 然后再加水稀释至适当浓度 盐类水解的应用 5 选择制备盐的途径时 需考虑盐的水解 如制备al2s3时 因无法在溶液中制取 会完全水解 只能由干法直接反应制取 加热蒸干alcl3 mgcl2 fecl3等溶液时 得不到alcl3 mgcl2 fecl3晶体 必须在蒸发过程中不断通入hcl气体 以抑制fecl3的水解 才能得到其固体 练 要制得较纯的fes沉淀 在fecl2溶液中加入的试剂是 a na2sb nahsc h2sd nh4 2s d 6 利用盐类的水解制备某些氧化物 如用ticl4制备tio2的反应可表示如下 ticl4 x 2 h2o 过量 tio2 xh2o 4hcl制备时加入大量的水 同时加热 为什么 类似的方法也可用来制备sno sno2 sn2o3 sb2o3等 盐类水解的应用 7 化肥的合理使用 有时需考虑盐的水解 如 铵态氮肥和草木灰不能混合施用 磷酸二氢钙和草木灰不能混合施用 因草木灰 有效成分k2co3 水解呈碱性 8 某些试剂的实验室存放 需要考虑盐的水解 如 na2co3 na2sio3等水解呈碱性 不能存放在磨口玻璃塞的试剂瓶中 nh4 不能存放在玻璃瓶中 应nh4 水解应会产生hf 腐蚀玻璃 盐类水解的应用 9 溶液中 某些离子的除杂 需考虑盐的水解 练 为了除去氯化镁酸性溶液中的fe3 离子 可在加热搅拌下加入一种试剂 过滤后再加入适量盐酸 这种试剂是 a 氧化镁b 氢氧化钠c 碳酸钠d 碳酸镁 a d 10 推断现象 或产物 并解释原因 1 浓nh4cl溶液中加入mg条 2 fecl3溶液加热蒸干灼烧后最终产物是什么 3 al2 so4 3溶液加热蒸干后最终产物是什么 4 少量mg oh 2不溶于水 溶于浓nh4cl溶液 5 胃酸过多的人吃少量小苏打可中和胃酸 1 0 1mol l下列溶液ph值由大到小的顺序是 h2so4 nh3 h2o naoh nh4cl nacl ch3coona hcl ch3cooh ba oh 2 2 将10ml0 1mol l氨水和10ml0 1mol l盐酸混合后 溶液里各种离子物质的量浓度的关系是 a c cl c oh c nh4 c h b c cl c nh4 c h c oh c c h c oh c cl c nh4 d c cl c h c nh4 c oh ab 练习 课堂练习 06四川理综12 25 时 将稀氨水逐滴加入到稀硫酸中 当溶液的ph 7时 下列关系正确的是a c nh4 c so42 b c nh4 c so42 c c nh4 c so42 d c oh c so42 c h c nh4 06广东14 室温时 将xmlph a的稀naoh溶液与ymlph b的稀盐酸充分反应 下列关于反应后溶液ph的判断 正确的是a 若x y 且a b 14 则ph 7b 若10 x y 且a b 13 则ph 7c 若ax by 且a b 13 则ph 7d 若x 10y 且a b 14 则ph 7 课堂练习 大于10g 易溶1g 10g 可溶0 01g 1g 微溶小于0 01g 难溶 1 生成沉淀的离子反应能发生的原因 生成物的溶解度很小 2 agcl溶解平衡的建立 当v 溶解 v 沉淀 时 得到饱和agcl溶液 建立溶解平衡 3 溶解平衡的特征 逆 等 动 定 变 4 生成难溶电解质的离子反应的限度 难溶电解质的溶解度小于0 01g 离子反应生成难溶电解质 离子浓度小于1 10 5mol l时 认为反应完全 但溶液中还有相应的离子 石灰乳中存在下列平衡 ca oh 2 s ca2 aq 2oh aq 加入下列溶液 可使ca oh 2减少的是 a na2co3溶液b alcl3溶液c naoh溶液d cacl2溶液 ab 课堂练习 1 溶度积 ksp 在一定温度下 在难溶电解质的饱和溶液中 各离子浓度幂之乘积为一常数 2 表达式 mman的饱和溶液 ksp c mn m c am n3 溶度积规则 离子积qc c mn m c am nqc ksp 溶液处于过饱和溶液状态 生成沉淀 qc ksp 沉淀和溶解达到平衡 溶液为饱和溶液 qc ksp 溶液未达饱和 沉淀发生溶解 二 溶度积和溶度积规则 课堂练习 2 铬酸银 ag2cro4 在298k时的溶解度为0 0045g 求其溶度积 1 在100ml0 01mol lkcl溶液中 加入1ml0 01mol lagno3溶液 有沉淀 已知agclksp 1 8 10 10 ag 沉淀是否完全 三 沉淀反应的应用 1 沉淀的生成 1 应用 生成难溶电解质的沉淀 是工业生产 环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一 2 方法 a 调ph值 如 工业原料氯化铵中混有氯化铁 加氨水调ph值至7 8 fe3 3nh3 h2o fe oh 3 3nh4 b 加沉淀剂 如沉淀cu2 hg2 等 以na2s h2s做沉淀剂 cu2 s2 cus hg2 s2 hgs 2 沉淀的溶解 1 原理 设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子 使平衡向沉淀溶解的方向移动 2 举例