离子反应、离子共存和溶液中的离子平衡

本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 离子反应 离子共存和溶液中的离子平衡 二 教学目标 了解电离 电解质 强电解质和弱电解质的概念 了解离子反应的概念 掌握离子反应发生的条件 能正确书写简单的离子方程式 了解盐类水解的原理 能说明影响盐类水解程度的主要因素 认识盐类水解在生产 生活中的应用 三 教学重点 难点 离子反应发生的条件 离子方程式的书写 离子共存和溶液中的离子平衡 教学过程 一 离子反应与离子共存 1 概念 在溶液中或熔化状态下有离子参加或生成的反应叫离子反应 在中学阶段只要 求掌握在水溶液中进行的离子反应 所以不在水溶液中进行的离子反应一概不写离子方程 式 2 实质 实际参与反应的离子浓度发生了改变 其类型有复分解离子反应 氧化还原离 子反应 络合离子反应和水解离子反应等 3 离子方程式是用实际参加反应的离子的符号表示离子反应的式子 它不仅表示一定物 质间的特定反应 还能表示同一类反应 4 离子方程式的书写可归纳为四个字 写 拆 删 查 同学们要弄清每个字的含义 5 易溶易电离的强电解质一定要拆成离子符号 注意哪些物质不能拆 仍需用化学式表 示 单质 氧化物 难溶物 挥发性物质 难电离物质 浓硫酸 非电解质等 对于微溶 物 作为澄清液反应时 拆成离子符号 作为悬浊液反应时 要保留化学式 作为生成物 时 写化学式 如 Ca OH 2 CaSO4等 另外弱酸酸式酸根离子不可再拆 如 HCO3 等 6 离子方程式一般要遵循的守恒定律有 质量守恒定律 电荷守恒定律 得失电子守恒 定律 7 离子共存 在题目中不论是考查离子能大量共存还是离子不能大量共存 我们都从分 析离子不能大量共存入手 此类习题大多以选择题为主 其次为推断题 离子不能大量共 存情况通常有 生成难溶物或微溶物 生成气体或挥发性物质 生成难电离的物质 发生氧化还原反应 发生络合反应 发生互促双水解反应的离子 弱酸酸式酸根离子不能与 H OH 共存 若题目中提示酸性溶液 pH 7 或碱性溶液 pH 7 应在各待选答案中均加入 H 或 OH 后考虑 某溶液中水电离出的氢离子浓度为 1 10 12mol L 则该溶液可能为酸性 也可能为碱性 常见的有色离子是 Cu2 Fe3 Fe2 MnO4 等 某溶液中加入酚酞试液后 溶液先变红后褪色 则该溶液属于呈碱性且含有漂白能 力的物质 说明 说明 1 电解质与非电解质的比较 强电解质与弱电解质的区别 2 离子反应发生的条件 反应物某些离子浓度的减小 也就是离子不能大量共存的原 因 主要有以下几种情况 离子互换反应 复分解反应 生成沉淀 难溶或微溶性物质 如 CaCO3 Mg OH 2 BaSO4 AgSO4等 生成气体 挥发性物质 如 CO2 NH3 H2S 等 生成难电离的物质 弱电解质 如 CH3COOH NH3 H2O H2O 等 双水解反应 弱酸所对应的阴离子与弱碱所对应的阳离子互相促进双水解进行到底 如 Al3 与 CO32 S2 HCO3 AlO2 NH4 与 SiO32 AlO2 Fe3 Fe2 与 CO32 HCO3 AlO2 等 络合反应 如 Fe3 与 SCN 氧化还原反应 如 氧化性离子 Fe3 MnO4 NO3 酸性条件下 ClO 还原性离子 S2 I Fe2 其中只有 Fe2 与 Fe3 可以共存 3 某些离子只能存在于一定 pH 范围内 只能存在于酸性溶液中 水解呈酸性的离子 即弱碱所对应的阳离子 如 Fe3 Al3 Fe2 NH4 等 只能存在于碱性溶液中 水解呈碱性的离子 即弱酸根 如 CH3COO CO32 S2 HS HCO3 PO43 HPO42 F H2PO4 ClO AlO2 SiO32 CN C17H35COO O 等 强酸 强碱性溶液都不能大量存在 即多元弱酸的酸式酸根离子 如 HS HCO3 HSO3 HPO42 H2PO4 4 注意题目中的前提设置 对溶液性质的要求 颜色 无色透明溶液中一定无 Cu2 Fe2 Fe3 MnO4 溶液的酸碱性 如 25 时由水电离出的 c H 或 c OH 1 0 10 12 mol L 与 Al 作用产生氢气 室温时某指示剂的颜色 如酚酞变红 室温下 pH 1 或 13 的溶液等 特殊要求 如在 离子存在下不能共存的 因发生氧化还原反应 而不能大量共 存的 因生成沉淀和气体而不能大量共存的等 能共存或不能共存 不强调大量共存 二 水溶液中的离子平衡 1 水的电离 水的离子积和溶液的 pH 值 1 水是一个极弱的电解质 存在极弱的电离 H2OH OH 或 H2O H2OH3O OH 其特点是自身作用下发生的极微弱的电离 类似的还有 2NH3NH2 NH4 2 水的离子积 在 25 时 纯水中的 c H c OH 10 7mol L 3 溶液的酸碱性和 pH 的关系 pH 的计算 pH lgc H 溶液的酸碱性和 pH 的关系 室温中性溶液 c H c OH 10 7mol L pH 7 酸性溶液 c H c OH c H 1 10 7mol L pH 7 碱性溶液 c H c OH c H 7 pH 的测定方法 pH 试纸 酸碱指示剂 pH 计等 2 盐类的水解 在溶液中 盐电离出来的弱酸阴离子或弱碱阳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 1 盐类的水解规律 有弱才水解 无弱不水解 越弱越水解 都弱都水解 谁强显 谁性 同强显中性 1 强酸强碱盐 不水解 水溶液呈中性 如 NaCl KNO3等 2 强碱弱酸盐 能水解 水溶液呈碱性 如 Na2S Na2CO3等 3 强酸弱碱盐 能水解 水溶液呈酸性 如 NH4NO3等 4 弱酸弱碱盐 能水解 谁强显谁性 如 NH4Ac 显中性 NH4 2S 显碱性 若水解 时可生成沉淀和气体 则可水解完全 如 Al2S3 Mg3N2 等 5 酸式盐的水解 溶液的酸碱性决定于阴离子是以水解为主要过程还是以电离为主要过程 阴离子是强酸根 如 NaHSO4不水解 NaHSO4 Na H SO42 本身电离出 H 呈 酸性 阴离子以电离为主 如 H2PO4 HSO3 阴离子以水解为主 HCO3 HS HPO42 HCO3 H2OH2CO3 OH 主要 大 呈碱性 HCO3 H CO32 次要 小 2 影响水解的因素 1 内因 盐本身的性质 越弱越水解 2 外因 温度 升高温度促进水解 浓度 加水稀释 水解程度增大 溶液的 pH 改变水解平衡中某种离子的浓度时 水解就向着能够减弱这种改变的方 向移动 3 盐类水解的应用 1 利用硫酸铝 碳酸氢钠水解原理 制泡沫灭火器 2 配制溶液时抑制水解 浓度的影响 以 FeCl3 CuSO4为例加以说明 3 热碱溶液去油污 温度对盐类水解的影响 4 判断溶液的酸碱性或弱电解质的相对强弱 5 化肥的合理使用 6 某些盐的制备 如 Al2S3 Mg3N2等 7 比较溶液中离子浓度的大小 4 盐溶液中离子浓度大小的比较 电解质溶液中离子浓度大小的比较 涉及到的知识点有电解质电离 弱电解质电离平 衡 盐类的水解 离子间的相互作用等 在比较溶液中离子浓度大小时 应根据不同的类 型进行分析 解答 同时还经常用到电解质溶液中的两个重要的平衡关系 电荷守恒 和 物料平衡 电荷守恒 电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷总数等于所有阴离子所带的负 电荷总数 原理 电解质溶液不显电性 所以 正电荷总数 负电荷总数 在 Na2S 溶液中根据电荷守恒原理有 物料平衡 某一分子或离子的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和 如在 NaHCO3溶液中 质子守恒 电解质电离 水解过程中 水电离出的 H 与 OH 总数一定是相等的 如 NH4Cl 溶液中 c H c OH c NH3 H2O 说明 说明 1 室温下水的电离有 Kw c H c OH 10 14 水的离子积适用于所有稀的水溶液 而不论其是酸性 碱性或中性溶液 水的离子积随温度升高而增大 2 影响水的电离的因素 纯水中加入酸或碱 抑制水的电离 由水电离出的 H 和 OH 等幅减小 纯水中加入能水解的盐 促进水的电离 由水电离出的 H 和 OH 等幅增大 任何电解质溶液中的 H 和 OH 总是共存的 c H 和 c OH 此增彼减 但 c H c OH 仍为常数 在 25 时 Kw 10 14 3 酸混合 碱混合 酸碱混合 pH 计算 规律为 酸算 c H 碱先算 c OH 后再转化为 c H 再求 pH 酸碱混合 一 者过量 按过量的 c H 或 c OH 计算 4 盐类水解的实质 组成盐的弱碱阳离子 用 M 表示 能水解显酸性 组成盐的弱酸 阴离子 用 R 表示 能水解显碱性 M H2OMOH H 显酸性 R H2OHR OH 显碱性 盐类的水解反应是酸碱中和反应的逆反应 也是水溶液中存在的一种重要的化学平衡 过程 在溶液中 由于盐的离子与水电离出来的 H 或 OH 生成弱电解质 从而破坏了水 的电离平衡 使溶液显示不同程度的酸性 碱性或中性 5 多元弱酸的电离和多元弱酸盐的水解都是分步进行的 以第一步电离或水解为主 多 元弱碱的电离及其盐的水解也是分步进行的 由于中间过程复杂 可写成一步 6 一般盐类水解的程度很小 水解产物很少 通常不生成沉淀或气体 也不发生分解 在书写离子方程式时 一般不标 或 也不把生成物如 H2CO3 NH3 H2O 写成其分解产物的形式 方程式两边用 连接 某些能够相互促进的盐类水解时 可生成沉淀和气体 使水解反应进行完全 此时 书写水解方程式时用 连接 产物 中要标明 或 典型例题典型例题 例 1 下列反应的离子方程式正确的是 A 氯化铝溶液中加入过量的氨水 Al3 4NH3 H2O AlO2 4NH4 2H2O B 用氨水吸收过量的二氧化硫 NH3 H2O SO2 NH4 HSO3 C 碳酸氢镁溶液与过量的氢氧化钠溶液反应 Mg2 2HCO3 2OH MgCO3 2H2O CO32 D 向碘化亚铁溶液中通入少量氯气 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 解析 解析 A 项不符合化学反应事实 产生的应是 Al OH 3而不是 AlO2 因 Al OH 3难溶于氨水 B 中二氧化硫是过量的 故生成 HSO3 C 项 MgCO3的溶解度大于 Mg OH 2 故应生成 Mg OH 2沉淀 D 项中还原性 I Fe2 故少量氯气先与 I 反应 2I Cl2 I2 Cl2 答案 答案 B 例 2 在强酸溶液中 下列各组离子能够大量共存的是 A Mg2 Ca2 HCO3 Cl B Na AlO2 Cl SO42 C K Fe2 SO42 Br D Fe2 Ca2 Cl NO3 解析 解析 在强酸性溶液中 A 中的 HCO3 B 中的 AlO2 不能大量共存 D 中的 NO3 和 H 共同作用 可以氧化 Fe2 也不能大量共存 答案 答案 C 例 3 若溶液中由水电离产生的 c OH 1 10 14mol L 1 满足此条件的溶液中一 定可以大量共存的离子组是 A Al3 Na NO3 Cl B K Na Cl NO3 C K Na Cl AlO2 D K NH4 SO42 NO3 解析 解析 由题意 可知水的电离被抑制了 显然该溶液为强酸性溶液或强碱性溶液 本 题的限制条件为 一定可以大量共存 则 A 选项离子组只能在酸性溶液中大量共存 C 选项离子组只能在碱性溶液中大量共存 D 选项离子组只能在酸性溶液中大量共存 只有 B 选项离子组既可以在酸性溶液又可以在碱性溶液中大量共存 答案 答案 B 例 4 相同物质的量浓度的 NaCN 和 NaClO 相比 NaCN 溶液的 pH 较大 则同温同体积 同浓度的 HCN 和 HClO 说法正确的是 A 酸性 HCN HClO B pH HClO HCN C 酸根离子浓度 c CN HCN 解析 解析 NaCN 和 NaClO 都属于强碱弱酸盐 在水溶液中都可发生水解 根据 越弱越 水解 的原则 水解程度越大 水解产生的 OH 浓度越大 溶液的 pH 越大 则说明酸性 越弱 从而得出酸性比较 HClO HCN 则同浓度时 HClO 电离产生的 H 浓度大于 HCN 即酸根离子浓度 c CN c ClO 而 H 越大 pH 越小 由此可得 pH HClOCO32 X HCO3 C 溶液的碱性 NaX Na2CO3 NaY NaHCO3 D HX 和 HY 酸性相同 但比 H2CO3弱 14 某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生 过滤后向溶液中加入过量纯碱溶液有沉淀 产生 下列溶液中符合此条件的是 Ag Fe3 Na Ag Al3 K Ag Ba2 K SiO32 AlO2 K Ag NH4 H SiO32 K Al3 A 各组均符合 B C D 15 已知 Cu OH 2 4NH3 Cu NH3 4 2 2OH 下列各组离子如大量共存于同 一溶液中 肯定会发生沉淀的是 A Al3 Na SO42 OH B Ba2 H3O PO43 NO3 C SO42 OH Cu2 NH4 D K AlO2 Cl NH4 16 25 时 有 pH x 的盐酸和 pH y 的氢氧化钠溶液 x 6 y 8 取 aL 该盐酸与 该氢氧化钠溶液中和 消耗 bL 的氢氧化钠溶液 问 若 x y 14 则 a b 填数据 若 x y 13 则 a b 填数据 若 x y 14 则 a b 填表达式 该盐酸与该氢氧化钠溶液完全中和 两溶液的 x 和 y 的关系式 填表达式 17 已知 25 时几种物质的电离度 溶液浓度为 0 1mol L 如下表 已知 H2SO4第一 步电离是完全的 H2SO4溶液中的 HSO4 NaHSO4溶液中 的 HSO4 CH3COOH HCl 10 29 1 33 100 1 25 时 0 1mol L 上述几种溶液中 c H 由大到小的顺序是 填序号 下同 2 25 时 pH 相同的上述几种溶液 其物质的量浓度由大到小的顺序是 3 25 时 将足量的锌粉投入等体积 pH 等于 1 的上述几种溶液中 产生 H2的体 积 同温同压下 由大到小的顺序是 4 25 时 0 1mol l H2SO4溶液中 HSO4 的电离度小于 0 1mol L NaHSO4溶液中 HSO4 的电离度的原因是 18 取 0 2mol L 1HX 溶液与 0 2 mol L 1NaOH 溶液等体积混合 忽略混合后溶液 体积的变化 测得混合溶液的 pH 8 试回答以下问题 混合溶液中由水电离出的 c OH 0 2 mol L 1HX 溶液中由水电 离出的 c H 填 大于 小于 或 等于 写出下列算式的精确计算结果 填具体数字 c Na c X mol L 1 c OH c HX mol L 1 如果取0 2mol L 1HX 溶液与0 1mol L 1NaOH 溶液等体积混合 测得混合溶液的 pH 7 则说明HX 的电离程度 NaX 的水解程度 填 大于 小于 或 等于 19 BiCl3水解产物中有 BiOCl 生成 写出该水解反应的方程式 医药上将 BiOCl 称为次氯酸铋 该名称是否正确 原因是 如何配制 BiCl3溶液 在饱和氯化铁溶液中加入碳酸钙粉末 发现碳酸钙逐渐溶解 同时还产生的现象有 用离子方程式表示产生上述现象的原 因 在饱和氯化铁溶液中加入一种单质 也会产 生类似上述现象 这种单质是 A 磷 B 硫C 镁D 铜 20 某工厂排放出的废水 经测定含有 0 001mol L 的游离氯和 0 008mol L 的 c