最新水溶液中的电离平衡知识点讲解及例题解析优秀名师资料.doc
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1、 水溶液中的电离平衡一、电解质和非电解质1、概念电解质:在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物电解质和非电解质均指化合物,单质和混合物既不属于电解质也不属于非电解质。电解质必须是自身能直接电离出自由移动的离子的化合物。对于电解质来说,只须满足一个条件即可,而对非电解质则必须同时满足两个条件。例如:H2SO4、NaHCO3、NH4Cl、Na2O、Na2O2、Al2O3强电解质:溶于水或熔融状态下几乎完全电离的电解质 弱电解质:溶于水或熔融状态下只有部分电离的电解质电解质的强弱与化学键有关,但不由化学键类型决定。强电解质含有离子键或强极性键,但含有强
2、极性键的不一定都是强电解质,如H2O、HF等都是弱电解质。电解质的强弱与溶解度无关。如BaSO4、CaCO3等电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系。2、判断(1)物质类别判断: 强电解质:强酸、强碱、多数盐、部分金属氧化物 弱电解质:弱酸、弱碱、少数盐和水 非电解质:非金属氧化物、氢化物(酸除外)、多数有机物 单质和混合物(不是电解质也不是非电解质)(2)性质判断: 熔融导电:强电解质(离子化合物) 均不导电:非电解质(必须是化合物)(3)实验判断: 测一定浓度溶液pH测对应盐溶液pH一定pH溶液稀释测pH变化同等条件下测导电性导电性强弱离子浓度离子所带电荷溶液浓度电离程度3、电解质溶液的
3、导电性和导电能力 电解质不一定导电(如NaCl晶体、无水醋酸),导电物质不一定是电解质(如石墨),非电解质不导电,但不导电的物质不一定是非电解质。强电解质溶液导电性不一定比弱电解质强。饱和强电解质溶液导电性不一定比弱电解质强。水溶液中的离子平衡【知识点梳理】弱电解质的电离平衡及盐类的水解平衡是高考的热点内容之一,也是教学中的重点和难点。几乎是每年高考必考的内容。电离平衡的考查点是:比较某些物质的导电能力大小,判断电解质、非电解质;外界条件对电离平衡的影响及电离平衡的移动;将电离平衡理论用于解释某些化学问题;同浓度(或同pH)强、弱电解质溶液的比较,如:c(H)大小,起始反应速率、中和酸(或碱)
4、的能力、稀释后pH的变化等等。外界条件对电离平衡的影响、强弱电解质的比较是高考命题的热点。盐类的水解在考查内容上有以水解实质及规律为对象的考查,但将水解与弱电解质电离、酸碱中和反应、pH等知识进行综合考查更为常见。主要考查点如下:盐类水解对水的电离程度的影响的定性、定量判断;水解平衡移动用于某些盐溶液蒸干后产物的判断;盐溶液pH大小的比较;盐溶液或混合溶液离子浓度大小的比较及排序。离子共存、溶液的配制、试剂的贮存、化肥的混用、物质的提纯、推断、鉴别、分离等。考点归纳:1. 电离平衡与水解平衡的比较:电离平衡水解平衡研 究 对 象弱电解质(弱酸、弱强、水)盐(强碱弱酸盐、强酸弱碱盐)实 质弱酸H
5、 + 弱酸根离子弱碱OH+ 弱碱根离子盐电离出的:弱酸根离子 + H2O 弱酸(根)+OH弱碱根离子 + H2O 弱碱 + H+特 点酸(碱)越弱,电离程度就越小电离过程吸热多元弱酸:分步电离且一级电离二级电离三级电离“越弱越水解”(对应酸或碱越弱,水解程度越大);水解过程吸热;多元弱酸根:分步水解且一级水解二级水解三级水解。表 达 方 式电离方程式H2CO3 H+ + HCO3HCO3 H+ + CO32 水解方程式CO32 +H2O HCO3 +OHHCO3 +H2O H2CO3 +OH影响因素温 度升温,促进电离,离子浓度增大(易挥发的溶质除外)升温,促进水解浓度加水稀释促进电离,但离子
6、浓度不增大促进水解加入同种离子抑制电离抑制水解加入反应离子促进电离促进水解2. 影响水电离的因素:水是一种极弱的电解质:H2OH+OH-在一定温度下,c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数,即KW=c(H+)c(OH-),Kw叫水的离子积常数,简称水的离子积。若没有指定温定, 则可认为是在常温下,即25时Kw=110-14温度:由于水的电离过程吸热,故升温使水的电离平衡右移,即加热能促进水的电离,c(H)、c(OH)同时增大,Kw增大,pH值变小,但c(H)与c(OH)仍相等,故体系仍显中性。酸、碱性:在纯水中加入酸或碱,酸电离出的H 或碱电离出OH均能使水的电离平衡左移,即酸、碱的加入抑制
7、水的电离。若此时温度不变,则Kw不变,c(H)、c(OH)此增彼减。即:加酸,c(H)增大,c(OH)减小,pH变小。加碱,c(OH)增大,c(H)减小,pH变大。能水解的盐:在纯水中加入能水解的盐,由于水解的实质是盐电离出的弱酸根或弱碱阳离子结合水电离出的H 或OH ,所以水解必破坏水的电离平衡,使水的电离平衡右移。即盐类的水解促进水的电离。其它因素:向水中加入活泼金属,由于与水电离出的H 直接作用,故同样能促进水的电离。3. 关于溶液pH值的计算:pH=lgc(H+) 总思路:根据pH的定义:pH=lgc(H+),溶液pH计算的核心是确定溶液中c(H+)的相对大小。具体而言,酸性溶液必先确
8、定溶液中c(H+),碱性溶液必先确定c(OH),再由c(H+)c(OH)= Kw换算成c(H+),然后进行pH的计算。c(H )=10pH即:c(H+)pH溶液混合后的pH计算:两强酸混合,先求混合后的c(H+)混,再直接求pH值:c(H+)混= c(H)1V1c(H)2V2/(V1V2) 两强碱混合:先求混合后c(OH )混,再间接求pH值:c(OH )混= c(OH)1V1c(OH)2V2/(V1V2) 强酸与强碱溶液混合:根据n(H+)与n(OH)的相对大小先判断酸、碱的过量情况。 a. 若酸过量n(H+)n(OH),c(H)混n(H+)n(OH)/V总 b. 若碱过量n(OH)n(H)
9、,c(OH)混n(OH)n(H)/V总 c、若酸碱恰好完全反应n(H+)=n(OH),混合后溶液呈中性。未标明酸碱的强弱,混合后溶液pH值不定。应分析讨论。总结论:酸按酸,碱按碱,同强混合在之间,异强混合看过量。4. 溶液的稀释规律:强酸:pH=a,稀释10n倍则pH=a+n且(a+n)7;(弱酸:则pH(a+n)强碱:pH=b,稀释10n倍则pH=bn且(bn)7;(弱碱:则pH(bn)酸或碱无限稀释时(即当c(H )或c(OH) 106molL1时),应考虑水电离出来的H或OH的影响。切记:“无限稀释7为限”5. pH之和等于14的一强一弱两种酸碱等体积混合,混合液呈弱的性质。(谁弱谁过量
10、,溶液显谁性)若“一弱”指弱酸,则混合液呈弱酸性质;若“一弱”指弱碱,则混合液呈弱碱性质。6. 关于中和滴定的误差判断:根据计算关系式:C待=c(标)V(标)n(标)/V(待)n(待),判断溶液浓度误差的宗旨是待测溶液的浓度与消耗标准液的体积成正比。任何操作的误差最终均可归结到对所用标准液的体积的影响。7. 滴定过程中的pH变化及终点判断酸碱滴定过程中,溶液的pH发生了很大的变化。若用标准的强酸溶液滴定未知浓度的强碱溶液,则反应开始时溶液的pH很大,随着强酸的滴入,溶液的pH逐渐变小,二者恰好中和时溶液的pH=7;当酸过量一滴时,溶液立即变为酸性,此即为滴定终点。若用强碱滴定强酸则恰恰相反。根
11、据滴定过程中的pH变化及酸碱指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化,只要选择合适的指示剂(滴定终点尽可能与变色范围一致),即可准确判断中和反应是否恰好进行。在实验室里最常选用的指示剂为酚酞,当用酸滴定碱时,达滴定终点时颜色由浅红色变为无色;当用碱滴定酸时,达滴定终点时颜色由无色变为浅红色。 注意:当用酸滴定碱时,根据实际情况也可选用甲基橙,但石蕊不用作滴定指示剂。例1:(上海高考题)下列物质的水溶液能导电,但属于非电解质的是( )。ACH3COOHBCl2CNH4HCO3DSO2例2:(1)有下列物质:硫酸固体KCl 氨食盐水CO2Cl2CaCO3Na2O铜丝氯化氢气体11氨水12浓硫酸13盐酸1
12、4碘化氢15硫酸钡。其中属于电解质的是 ;属于非电解质的是 ;属于强电解质的是 ;属于弱电解质的是 。例3:(全国高考题)甲酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是( )。A1mol/L甲酸溶液的c(H+)=10-2mol/L B甲酸以任意比与水互溶C10mL 1mol/L甲酸恰好与10mL 1mol/L NaOH溶液完全反应D在相同条件下,甲酸溶液的导电性比一元强酸溶液的弱二、弱电解质的电离平衡1、定义和特征电离平衡的含义在一定条件(如温度、浓度)下,弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都保持不变的状态叫电离平衡状态。任何弱电解质在水溶液中都存在电
13、离平衡,达到平衡时,弱电解质具有该条件下的最大电离程度。电离平衡的特征逆:弱电解质的电离过程是可逆的,存在电离平衡。等:弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等。动:弱电解质电离成离子和离子结合成分子的速率相等,不等于零,是动态平衡。定:弱电解质在溶液中达到电离平衡时,溶液里离子的浓度、分子的浓度都不再改变。变:外界条件改变时,平衡被破坏,电离平衡发生移动。2、影响电离平衡的因素浓度:越稀越电离在醋酸的电离平衡 CH3COOH CH3COO-+H+加水稀释,平衡向右移动,电离程度变大,但c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)变小 加入少量冰醋酸,平衡向右移动, c(C
14、H3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)增大,但电离程度变小温度:T越高,电离程度越大同离子效应加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,使电离平衡向逆反应方向移动。化学反应加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使平衡向电离方向移动。以电离平衡CH3COOH CH3COO-+H+为例,各种因素对平衡的影响可归纳为下表:平衡移动方向c(H+)n(H+)c(Ac-)c(OH-)c(H+)/ c(HAc)导电能力电离程度加水稀释向右减小增多减小增多增多减弱增大加冰醋酸向右增大增多增多减小减小增强减小升高温度向右增大增多增多增多增多增强增大加NaOH(s)向右减小减少增多增多增多增强增大加H
15、2SO4(浓)向左增大增多减少减少增多增强减小加醋酸铵(s)向左减小减少增多增多减小增强减小加金属Mg向右减小减少增多增多增多增强增大加CaCO3(s)向右减小减少增多增多增多增强增大例1:(南昌测试题)在CH3COOH CH3COO-+H+的电离平衡中,要使电离平衡右移,且氢离子浓度增大,应采取的措施是( )。A加NaOH(s)B加浓盐酸C加水D加热例2:(全国高考题)用水稀释0.1mol/L氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是( )。Ac(OH-)/c(NH3H2O)Bc(NH3H2O)/c(OH-) Cc(OH-) Dn(OH-)3、电离方程式的书写强电解质用=,弱电解质用多元弱酸分步
16、电离,多元弱碱一步到位。H2CO3 H+HCO3-,HCO3- H+CO32-,以第一步电离为主。弱酸的酸式盐完全电离成阳离子和酸根阴离子,但酸根是部分电离。 NaHCO3=Na+HCO3-,HCO3- H+CO32-强酸的酸式盐如NaHSO4完全电离,但在熔融状态和水溶液里的电离是不相同的。熔融状态时:NaHSO4=Na+HSO4溶于水时:NaHSO4=Na+H+SO42例3:在一定温度下,无水醋酸加水稀释的过程中,溶液的导电能力I随加入水的体积V变化的曲线如图所示。请回答:(1)“O”点导电能力为0的理由是_。(2)a、b、c三点处,溶液的c(H+)由小到大的顺序为_。(3)a、b、c三点
17、处,电离程度最大的是_。(4)若要使c点溶液中c(Ac-)增大,溶液c(H+)减小,可采取的措施是: , , 。三、水的电离及溶液的pH1、水的电离电离平衡和电离程度水是极弱的电解质,能微弱电离H2O+H2O H3O+OH-,通常简写为H2O H+OH-;H0 25时,纯水中c(H+)=c(OH-)=110-7mol/L 影响水的电离平衡的因素温度:温度越高电离程度越大c(H+)和c(OH-)同时增大,KW增大,但c(H+)和c(OH-)始终保持相等,仍显中性。纯水由25升到100,c(H+)和c(OH-)从110-7mol/L增大到110-6mol/L(pH变为6)。酸、碱向纯水中加酸、碱平
18、衡向左移动,水的电离程度变小,但KW不变。加入易水解的盐由于盐的离子结合H+或OH-而促进水的电离,使水的电离程度增大。温度不变时,KW不变。练习:影响水的电离平衡的因素可归纳如下:H2O H+OH-变化条件平衡移动方向电离程度c(H+)与c(OH-)的相对大小溶液的酸碱性离子积KW加热向右增大c(H+)=c(OH-)中性增大降温向左减小c(H+)=c(OH-)中性减小加酸向左减小c(H+)c(OH-)酸性不变加碱向左减小c(H+)c(OH-)碱性不变加能结合H+的物质向右增大c(H+)c(OH-)酸性不变水的离子积在一定温度时,c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数,称为水的离子积常数,简
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