高中化学《水溶液中的离子平衡 归纳与整理》学案1 新人教版选修4

用心 爱心 专心 1 水溶液中的离子平衡 复习 水溶液中的离子平衡 复习 1 1 知识要点知识要点 一 弱电解质的电离一 弱电解质的电离 1 1 定义 定义 电解质 非电解质 强电解质 弱电解质 下列说法中正确的是 A 能溶于水的盐是强电解质 不溶于水的盐是非电解质 B 强电解质溶液中不存在溶质分子 弱电解质溶液中必存在溶质分子 C 在熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物 也一定是强电解质 D Na2O2和 SO2溶液于水后所得溶液均能导电 故两者均是电解质 2 2 电解质与非电解质本质区别 电解质与非电解质本质区别 在一定条件下 溶于水或熔化 能否电离 以能否导电来证明是否电离 电解质电解质 离子化合物或共价化合物 非电解质非电解质 共价化合物 离子化合物与共价化合物鉴别方法 熔融状态下能否导电 下列说法中错误的是 A 非电解质一定是共价化合物 离子化合物一定是强电解质 B 强电解质的水溶液一定能导电 非电解质的水溶液一定不导电 C 浓度相同时 强电解质的水溶液的导电性一定比弱电解质强 D 相同条件下 pH 相同的盐酸和醋酸的导电性相同 3 3 强电解质与弱电质的本质区别 强电解质与弱电质的本质区别 在水溶液中是否完全电离 或是否存在电离平衡 注意 注意 电解质 非电解质都是化合物 SO2 NH3 CO2等属于非电解质 强电解质不等于不等于易溶于水的化合物 如 BaSO4不溶于水 但溶于水的 BaSO4全 部电离 故 BaSO4为强电解质 4 4 强弱电解质通过实验进行判定的方法 强弱电解质通过实验进行判定的方法 以 HAc 为例 1 溶液导电性对比实验 2 测 0 01mol LHAc 溶液的 pH 2 3 测 NaAc 溶液的 pH 值 4 测 pH a 的 HAc 稀释 100 倍后所得溶液 pH a 2 5 将物质的量浓度相同的 HAc 溶液和 NaOH 溶液等体积混合后溶液呈碱性 6 中和 10mLpH 1 的 HAc 溶液消耗 pH 13 的 NaOH 溶液的体积大于 10mL 7 将 pH 1 的 HAc 溶液与 pH 13 的 NaOH 溶液等体积混合后溶液呈酸性 8 比较物质的量浓度相同的 HAc 溶液与盐酸分别与同样的锌粒反应产生气体的速率 物质单质 化合物 电解质 非电解质 大多数非金属氧化物和有机物 如 SO3 CO2 C6H12O6 CCl4 CH2 CH2 强电解质 强酸 强碱 绝大多数金属氧化物和盐 如 HCl NaOH NaCl BaSO4 弱电解质 弱酸 弱碱和水 如 HClO NH3 H2O Cu OH 2 H2O 混和物 纯净物 用心 爱心 专心 2 最佳的方法是 和 最难以实现的是 说明理由 提示 实验室能否配制 0 1mol L 的 HAc 能否配制 pH 1 的 HAc 为什么 5 5 强酸 强酸 HAHA 与弱酸 与弱酸 HBHB 的区别 的区别 1 溶液的物质的量浓度相同时 pH HA pH HB 2 pH 值相同时 溶液的浓度 CHA CHB 3 pH 相同时 加水稀释同等倍数后 pHHA pHHB 物质的量浓度相同的盐酸 硫酸和醋酸溶液 pH 最小的是 pH 最大的是 体积相同时分别与同种 NaOH 溶液反应 消耗 NaOH 溶液的体积大小关系为 pH 相同的盐酸 硫酸和醋酸溶液 物质的量浓度最小的是 最大的是 体积相同时分别与同种 NaOH 溶液反应 消耗 NaOH 溶液的体积大小关系为 甲酸和乙酸都是弱酸 当它们的浓度均为 0 10mol L 时 甲酸中的c H 为乙酸中c H 的 3 倍 欲使两溶液中c H 相等 则需将甲酸稀释至原来的 3 倍 填 或 试推测丙酸的酸性比乙酸强还是弱 二 水的电离和溶液的酸碱性二 水的电离和溶液的酸碱性 1 1 水离平衡 水离平衡 H2OH OH 水的离子积 KW H OH 25 时 H OH 10 7 mol L KW H OH 10 14 注意注意 KW只与温度有关 温度一定 则 KW值一定 KW不仅适用于纯水 适用于任何溶液 酸 碱 盐 2 2 水电离特点 水电离特点 1 可逆 2 吸热 3 极弱 3 3 影响水电离平衡的外界因素 影响水电离平衡的外界因素 酸 碱 抑制水的电离 pH 之和为 14 的酸和碱的水溶液中水的电离被同等的抑制 温度 促进水的电离 水的电离是吸热的 易水解的盐 促进水的电离 pH 之和为 14 两种水解盐溶液中水的电离被同等的促进 试比较 pH 3 的 HAc pH 4 的 NH4Cl pH 11 的 NaOH pH 10Na2CO3四种溶液中水的电离 程度从大到小的顺序是 4 4 溶液的酸碱性和 溶液的酸碱性和 pHpH 1 pH lg H 注意 酸性溶液不一定是酸溶液 可能是 溶液 pH 7 溶液不一定是酸性溶液 只有温度为常温才对 用心 爱心 专心 3 碱性溶液不一定是碱溶液 可能是 溶液 已知 100 时 水的 KW 1 10 12 则该温度下 1 NaCl 的水溶液中 H pH 溶液呈 性 2 0 005mol L 的稀硫酸的 pH 0 01mol L 的 NaOH 溶液的 pH 2 pH 的测定方法 酸碱指示剂 甲基橙 石蕊 酚酞 pH 试纸 最简单的方法 操作 将一小块 pH 试纸放在洁净的玻璃片上 用玻璃棒 沾取未知液点试纸中部 然后与标准比色卡比较读数即可 注意 事先不能用水湿润 PH 试纸 只能读取整数值或范围 用湿润的 pH 试纸测某稀溶液的 pH 所测结果 填 偏大 偏小 不变 或 不能确定 理由是 3 常用酸碱指示剂及其变色范围 指示剂变色范围的 PH 石蕊 5 红色5 8 紫色 8 蓝色 甲基橙 3 1 红色3 1 4 4 橙色 4 4 黄色 酚酞 8 无色8 10 浅红 10 红色 试根据上述三种指示剂的变色范围 回答下列问题 强酸滴定强碱最好选用的指示剂 为 原因是 强碱滴定强酸最好选用的指示剂为 原因是 中和滴定不用石蕊作指示剂的原因是 三三 混合液的 混合液的 pHpH 值计算方法公式值计算方法公式 1 强酸与强酸的混合 先求 H 混 将两种酸中的 H 离子数相加除以总体积 再求其它 H 混 H 1V1 H 2V2 V1 V2 2 强碱与强碱的混合 先求 OH 混 将两种酸中的 OH 离子数相加除以总体积 再求其它 OH 混 OH 1V1 OH 2V2 V1 V2 注意 不能直接计算 H 混 3 强酸与强碱的混合 先据 H OH H2O 计算余下的 H 或 OH H 有余 则用余下的 H 数除以溶液总体积求 H 混 OH 有余 则用余下的 OH 数除以溶液总体积求 OH 混 再求其 它 注意注意 在加法运算中 相差 100 倍以上 含 100 倍 的 小的可以忽略不计 将 pH 1 的 HCl 和 pH 10 的 NaOH 溶液等体积混合 所得溶液的 pH 将 pH 5 的 H2SO4和 pH 12 的 NaOH 溶液等体积混合 所得溶液的 pH 20mLpH 5 的盐酸中加入 1 用心 爱心 专心 4 滴 0 05mL 0 004mol LBa OH 2溶液后 pH 四 稀释过程溶液四 稀释过程溶液 pHpH 值的变化规律 值的变化规律 1 强酸溶液 稀释 10n倍时 pH稀 pH原 n 但始终不能大于或等于 7 2 弱酸溶液 稀释 10n倍时 pH稀 pH原 n 但始终不能大于或等于 7 3 强碱溶液 稀释 10n倍时 pH稀 pH原 n 但始终不能小于或等于 7 4 弱碱溶液 稀释 10n倍时 pH稀 pH原 n 但始终不能小于或等于 7 5 不论任何溶液 稀释时 pH 均是向 7 靠近 即向中性靠近 任何溶液无限稀释后 pH 均为 7 6 稀释时 弱酸 弱碱和水解的盐溶液的 pH 变化得慢 强酸 强碱变化得快 pH 3 的 HCl 稀释 100 倍后溶液的 pH 变为 pH 3 的 HAc 溶液稀释 100 倍后 pH 为 若使其 pH 变为 5 应稀释的倍数应 填不等号 100 pH 5 的稀硫酸稀释 1000 倍后 溶液中 H SO42 pH 10 的 NaOH 溶液稀释 100 倍后溶液的 pH 变为 pH 10 的 NaAc 溶液稀释 10 倍后溶液的 pH 为 五 五 酸 碱恰好完全反应酸 碱恰好完全反应 与与 自由自由 H H 与与 OHOH 恰好中和恰好中和 酸碱性判断方法酸碱性判断方法 1 1 酸 碱恰好反应 现金 酸 碱恰好反应 现金 存款相等 存款相等 恰好生成盐和水 看盐的水解判断溶液酸碱性 无水解 呈中性 2 2 自由 自由 H H 与与 OHOH 恰好中和 现金相等 恰好中和 现金相等 即 即 14 14 规则 规则 pHpH 之和为之和为 1414 的两溶液等体积混合 的两溶液等体积混合 谁弱显谁性 无弱显中性 谁弱显谁性 无弱显中性 生成盐和水 弱者大量剩余 弱者电离显性 无弱者 呈中性 1 100mLpH 3 的 H2SO4中加入 10mL0 01mol L 氨水后溶液呈 性 原因是 pH 3 的 HCl 与 pH 11 的氨水等体积混合后溶液呈 性 原因是 2 室温时 0 01mol L 某一元弱酸只有 1 发生了电离 则下列说法错误的是 A 上述弱酸溶液的 pH 4 B 加入等体积 0 01mol LNaOH 溶液后 所得溶液的 pH 7 C 加入等体积 0 01mol LNaOH 溶液后 所得溶液的 pH 7 D 加入等体积 pH 10 的 NaOH 溶液后 所得溶液的 pH 7 六 盐类的水解 只有可溶于水的盐才水解 六 盐类的水解 只有可溶于水的盐才水解 1 1 盐类水解规律 盐类水解规律 有弱才水解 无弱不水解 越弱越水解 谁强显谁性 两弱相促进 两强不水解 多元弱酸根 浓度相同时正酸根比酸式酸水解程度大 碱性更强 如 Na2CO3 NaHCO3 弱酸酸性强弱比较 用心 爱心 专心 5 A 同主族元素最高价含氧酸的酸性递减 无氧酸的酸性递增 利用特殊值进行记忆 如酸性 HFH3PO4 B 饱和一元脂肪酸的碳原子数越小 酸性越强 如 HCOOH CH3COOH C 一些常见的酸的酸性 HClO HAlO2 苯酚为极弱酸 醋酸 碳酸 磷酸和 H2SO3为中 强酸 HClO4为最强含氧酸等 1 下列物质不水解的是 水解呈酸性的是 水解呈碱性的是 FeS NaI NaHSO4 KF NH4NO3 C17H35COONa 2 浓度相同时 下列溶液性质的比较错误的是 酸性 H2S H2Se 碱性 Na2S NaHS 碱性 HCOONa CH3COONa 水的电离程度 NaAc NaAlO2 溶液的 pH NaHSO3 Na2SO4 NaHCO3 NaClO 2 2 盐类水解的特点 盐类水解的特点 1 可逆 2 程度小 3 吸热 下列说法错误的是 A NaHCO3溶液中碳元素主要以 HCO3 存在 B Na2CO3溶液中滴加酚酞呈红色 加热红色变深 C NH4Cl 溶液呈酸性这一事实能说明氨水为弱碱 D 在稀醋酸中加醋酸钠固体能促进醋酸的电离 3 3 影响盐类水解的外界因素 影响盐类水解的外界因素 温度 温度越高水解程度越大 水解吸热 浓度 浓度越小 水解程度越大 越稀越水解 酸碱 促进或抑制盐的水解 H 促进阴离子水解而抑制阳离子水解 OH 促进阳离子水 解而抑制阴离子水解 Na2CO3溶液呈碱性原原因用方程式表示为 能减少 Na2CO3溶液中 CO32 浓度的措施可以是 加热 加少量 NaHCO3固体 加少量 NH4 2CO3固体 加少量 NH4Cl 加水稀释 加少量 NaOH 4 4 酸式盐溶液的酸碱性 酸式盐溶液的酸碱性 只电离不水解 如 HSO4 电离程度 水解程度 显酸性 如 HSO3 H2PO4 水解程度 电离程度 显碱性 如 HCO3 HS HPO42 写出 NaH2PO4溶液中所有的水解和电离方程式 并指示溶液中 H3PO4 HPO42 与 H2PO4 的大小关系 5 5 双水解反应 双水解反应 用心 爱心 专心 6 1 构成盐的阴阳离子均能发生水解的反应为双水解反应 即弱酸弱碱盐 双水解反应 相互促进 水解程度较大 有的甚至水解完全 其促进过程以 NH4Ac 为例解释如下 NH4Ac NH4 Ac NH4 H2O NH3 H2O H Ac H2O HAc OH 两个水解反应生成的 H 和 OH 反应生成水而使两个水解反应的生成物浓度均减少 平衡均右 移 2 常见的双水解反应完全的为 Fe3 Al3 与 AlO2 CO32 HCO3 S2 HS SO32 HSO3 其特点是相互水解成沉淀或气体 双水解完全的方程式写 并标 其离子方程 式配平依据是两边电荷平衡 如 2Al3 3S2 6H2O 2Al OH 3 3H2S 写出 Al3 与 CO32 HCO3 在水溶液中反应的离子方程式 在足量 Na2CO3溶液中加少量硫酸铝溶液的离子 方程式为 泡沫灭火器中使用硫酸铝与小苏 打而不用纯碱的原因是 能鉴别 Na2CO3 NaOH NaCl AgNO3和苯酚钠五种溶液的一种试剂是 6 6 盐类水解的应用 盐类水解的应用 混施化肥 N P K 三元素不能变成 和 泡沫灭火剂 用硫酸铝和小苏打为原料 双水解 FeCl3溶液止血剂 血浆为胶体 电解质溶液使胶体凝聚 明矾净水 Al3 水解成氢氧化铝胶体 胶体具有很大的表面积 吸附水中悬浮物而聚 沉 NH4Cl 焊接金属 氯化铵呈酸性 能溶解铁锈 判断溶液酸碱性 强者显性 比较盐溶液离子浓度的大小 判断离子共存 双水解的离子产生沉淀和气体的不能大量共存 配制盐溶液 加对应的酸防止水解 七 电离 水解方程式的书写原则七 电离 水解方程式的书写原则 1 多元弱酸 多元弱酸盐 的电离 水解 的书写原则 分步书写分步书写 例 H2S 的电离 H2S H HS HS H S2 例 Na2S 的水解 H2O S2 HS OH H2O HS H2S OH 注意 注意 不管是水解还是电离 都决定于第一步 第二步一般相当微弱 2 多元弱碱 多元弱碱盐 的电离 水解 书写原则 一步书写一步书写 例 Al3 3H2O Al OH 3 3H 下列方程式中属于电离方程式的是 属于水解方程式的是 A HCO3 H2O H3O CO32 B BaSO4 Ba2 SO42 用心 爱心 专心 7 C AlO2 2H2O Al OH 3 OH D CaCO3 s Ca2 CO32 八 溶液中微粒浓度的大小比较八 溶液中微粒浓度的大小比较 1 基本原则 抓住溶液中微粒浓度必须满足的两种守恒关系 电荷守恒电荷守恒 电荷数前移 任何溶液均显电中性 各阳离子浓度与其所带电荷数的乘积 之和 各阴离子浓度与其所带电荷数的乘积之和 物料守恒物料守恒 原子个数前移 某原子的总量 或总浓度 其以各种形式存在的所有微粒的量 或浓度 之和 质子守恒质子守恒 得失 H 个数前移 得质子后形成的微粒浓度 得质子数 失质子后形成的微粒浓度 失质子数 2 2 同浓度的弱酸和其弱酸盐 同浓度的弱酸和其弱酸盐 同浓度的弱碱和其弱碱盐的电离和水解强弱规律 同浓度的弱碱和其弱碱盐的电离和水解强弱规律 中常化学常见的有三对 等浓度的 HAc 与 NaAc 的混合溶液 弱酸的电离 其对应弱酸盐的水解 溶液呈酸性 等浓度的 NH3 H2O 与 NH4Cl 的混合液 弱碱的电离 其对应弱碱盐的水解 溶液呈碱性 等浓度的 HCN 与 NaCN 的混合溶液 弱酸的电离 其对应弱酸盐的水解 溶液呈碱性 掌握其处理方法 即抓主要矛盾 例 0 1mol LCH3COOH 和 0 1mol LCH3COONa 溶液等体积混合后溶液呈酸性 则 溶液呈 酸性 CH3COOH 的电离 CH3COONa 的水解 HAc 0 1mol L 因为 NaAc 的水解呈碱性被 HAc 的电离呈酸性所掩盖 故可当作 只 HAc 电离 而 NaAc 不水解 考虑 即只考虑酸的电离 九 酸碱中和滴定 见专题 九 酸碱中和滴定 见专题 十 溶解平衡十 溶解平衡 1 难溶电解质的溶解平衡的一些常见知识 1 溶解度小于 0 01g 的电解质称难溶电解质 生成难溶电解质的反应为完全反应 用 2 反应后离子浓度降至 1 10 5mol L 以下的反应为完全反应 用 如酸碱中和时 H 降至 10 7mol L OH 2 强碱弱酸盐 如 NaAc 水电离产生的 H 部分被阴离子结合生成了难电离的弱酸 故使 溶液中 OH H 4 酸式盐中 NaHSO4 NaHSO3 NaH2PO4中酸根离子以电离为主 故显酸性而抑制水的电离 其余均以水解为主而促进水的电离 已知某 NaHSO3溶液的 pH 4 则有关 NaHSO3溶液的说法中正确的是 A NaHSO3溶液中水的电离程度小于 Na2SO3溶液 也小于 Na2SO4溶液 B HSO3 H2SO3 SO32 C 该溶液中由水电离出的 H 为 1 10 4mol L D 加入少量 NaOH 使溶液的 pH 升高会使水的电离受抑制 五 五 Q Qc c与与 K K Qc为浓度商 是指刚开始反应 但未反应 时平衡体系各物质浓度幂次方之积之比 对 用心 爱心 专心 10 于溶液是指混合后但不反应时的浓度 K 为平衡常数 是指可逆反应达到平衡时体系各物质浓度幂次方之积之比 在化学平衡 电离平衡 水解平衡 溶解平衡四大平衡中分别有不同的名称 化学平衡常数 K 电离常 数 Ka 水解常数 Kh 溶度积 Ksp Qc与 K 的相对大小可反映出体系是否为平衡状态 1 Qc K 过平衡状态 反应将逆向进行 2 Qc K 平衡状态 3 Qc K 未平衡状态 反应将正向进行 已知 25 时 CaSO4的 Ksp 9 1 10 6 若将 0 02mol L 的 Na2SO4溶液与 0 004mol LCaCl2溶 液等体积混合 试通过计算溶液中是否有沉淀析出 六 解题方法六 解题方法 1 1 溶液导电能力的变化 溶液导电能力的变化 例 1 把 0 05mol NaOH 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 0 05 mol L 1 硫酸 B 0 6 mol L 1盐酸 C 0 5 mol L 1的醋酸 D 0 5 mol L 1KCl 溶液 方法 写将化学程式改为离子方程式的第一步 比较反应前后溶液中离子数的变化 关键 不需考虑弱电解质的电离及离子的水解 注意加入物质是否过量 2 2 水电离出的 水电离出的 H H 浓度为已知条件的离子共存判断浓度为已知条件的离子共存判断 例 2 在由水电离产生的c H 1 10 14mol L 的溶液中 一定可以大量共存的离子组 是 A NH4 Al3 Br SO42 B Na Mg2 Cl NO3 C K Ba2 Cl NO3 D K Na SO32 SO42 方法 由水电离产生的c H 1 10 14mol L 的溶液 即溶液的 pH 可能为 14 也可能为 0 也即 下列各组离子既能大量存在于酸性溶液中也能大量存在于碱性溶液之中的是 注 意 若由水电离产生的 H 浓度大于 10 7mol L 则溶液一定呈酸性 溶质中一定有强酸弱碱 盐 例 3 由水电离产生的c H 1 10 5mol L 的溶液 其溶质可能是 A NaHSO4 B AlCl3 C H2SO4 D NaH2PO4 3 3 1414 规则的运用规则的运用 例 4 将 pH 3 的盐酸溶液和 pH 11 的氨水等体积混合后 溶液中离子浓度关系正确的是 A NH4 Cl H OH B NH4 Cl OH H C Cl NH4 H OH D Cl NH4 OH H 用心 爱心 专心 11 解析 利用 pH 之和为 14 的酸碱等体积混合后 谁弱谁过量显谁性 规律 判断反 应后溶液为 NH4Cl 和 NH3 H2O 的混合溶液且呈碱性 而溶液呈碱性 则以氨水的电离为主 故选 B 例 5 在常温下 10mLpH 10 的 KOH 溶液中 加入 pH 4 的一元酸 HA 溶液至 pH 刚好等于 7 设反应前后体积不变 则对反应后溶液的叙述正确的是 A A K B H OH K V盐酸 V醋酸 或 V硫酸 2V盐酸 2V醋酸 H2SO4 HAc V醋酸 V盐酸 V硫酸 弱 二 水的电离和溶液的酸碱性二 水的电离和溶液的酸碱性 3 NH4Cl Na2CO3 HAc NaOH 4 1 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐 10 6mol L 6 中 2 10 2 不能确定 酸性溶液偏大 中性溶液不变 碱性溶液偏小 3 酚酞 变色明显 酚酞褪色时 pH 最接近 7 甲基橙 甲基橙由橙变黄时 pH 最接近 7 变色范围广且变色不明显 三 混合溶液三 混合溶液 pHpH 计算公式计算公式 3 1 3 11 7 9 四 四 6 5 3 5 之间 20 1 8 8 10 五 五 2 1 酸 恰好反应生成 NH4 2SO4 NH4 水解呈碱性 将题中 pH 2 改为 pH 3 碱 氨水过 量 电离产生的 OH 使溶液呈碱性 2 B 六 六 1 1 2 2 D 3 CO32 H2O HCO3 OH 4 H2O H OH H2PO4 HPO42 H HPO42 PO43 H H2PO4 H2O H3PO4 OH H2PO4 HPO42 H3PO4 5 2Al3 3CO32 3H2O 2Al OH 3 3CO2 Al3 3HCO3 Al OH 3 3CO2 Al3 3CO32 3H2O Al OH 3 3HCO3 产生同样多的 CO2 用纯碱消耗的 Al3 多 用 纯碱有可能不产生 CO2或产气量很少 用心 爱心 专心 18 七 七 2 AB C 十 十 5 1 Ksp Ag 2 S2 2 3 加足量 M