高中化学选修4水溶液中的离子平衡讲义Word文档格式.docx
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②NaCN+HF=HCN+NaF
③NaNO2+HF=HNO2+NaF
由此可判断下列叙述中不正确的是
A.HF的电解平衡常数为7.2×
10-4
B.HNO2的电离平衡常数为4.9×
10-10
C.根据①和③两个反应即可知三种酸的相对强弱
D.HNO2的电离平衡常数比HCN大,比HF小
【变式1】已知25℃,醋酸溶液中存在如下关系:
[c(H+)·
c(CH3COO-)]/c(CH3COOH)=1.75×
10-5
(1)当向该溶液中加入一定量盐酸时,上式中的数值是否发生变化?
为什么?
(2)若醋酸的起始浓度0.01mol/L,平衡时c(H+)是多少?
【变式2】在常温下,cmol/L的醋酸溶液中出c(H+)=amol/L,试用a、c表示该温度下醋酸的电离常数Ka_____________
【变式3】已知室温下,0.1mol/L某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,下列叙述错误的是
A.该溶液的pH=4
B.升高温度,溶液的pH增大
C.此酸的电离平衡常数约为1×
10-7
D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出c(H+)的106倍
完成下表(以醋酸的电离平衡)
条件
条件变化
平衡移动方向
c(H+)
n(H+)
CH3COOH的电离程度
Ka
浓度
加水稀释
加冰醋酸
温度
升温
电解质
加NaOH
加盐酸
加醋酸钠
化学反应
加Mg
相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较
酸
c(H+)
pH
中和碱的能力
开始与Zn反应的速率
与足量Zn反应所需时间
与足量Zn反应产生H2的量
与足量Zn反应过程中的反应速率
一元强酸
一元弱酸
相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较
溶液中物质的量浓度
弱电解质的判断依据——存在电离平衡
以一元弱酸HA为例,证明它是弱电解质的方法
方法
依据(实验设计或现象)
测定酸溶液的pH
盐溶液的pH
对比相同浓度一元强酸溶液的导电性
分别与相同浓度一元强酸和金属Mg反应
【例题】下列事实能够说明HNO2是弱电解质的是__________
①HNO2溶液红存在HNO2分子
②用HNO2溶液做导电实验,灯光很暗
③HNO2溶液不与Na2SO4反应
④0.1mol/LHNO2溶液中,pH为2.1
⑤相同浓度时,HNO2溶液的导电能力比HCl溶液的导电能力弱
【课堂练习】
1.将浓度为0.1mol/LHF溶液加水不断稀释,下列各量始终不断增大的是
A.c(H+)B.Ka(HF)C.c(F-)/c(H+)D.c(H+)/c(HF)
2.甲酸(HCOOH)是一种一元弱酸,下列性质可以证明它是弱电解质的是
A.常温下,1mol/L甲酸溶液中的pH为2
B.甲酸能与碳酸钠反应放出二氧化碳
C.1mol/L的甲酸溶液10mL恰好与10mL1mol/L的NaOH溶液完全反应
D.在相同条件下,甲酸溶液的导电性比盐酸弱
3.对于弱酸,在一定温度下达到电离平衡时,各微粒的浓度存在一种定量关系
若25℃时下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃)
电离方程式
电离平衡常数K
HClO
HClO
H++ClO-
3.0×
10-8
CH3COOH-+H+
1.76×
10-5
H2CO3
H++HCO3-
HCO3-
H++HCO32-
K1=4.31×
K2=5.61×
10-11
H2S
H++HS-
HS-
H++S2-
K1=9.1×
K2=1.1×
10-12
H3PO4
H++H2PO4-
H2PO4-
H++HPO42-
HPO42-
H++PO43-
K1=7.52×
10-3
K2=6.23×
K3=2.20×
10-13
回答下列各题:
(1)K只与温度有关,当温度升高时,K值______(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)在温度相同时,各弱酸的K值不同,那么K值的大小与酸性的相对强弱有何关系?
____________________________________
(3)若把CH3COOH、H2CO3、HCO3-、H2S、HS-、H3PO4、H2PO4-、HPO42-都看作是酸,其中酸性最强的是______,最弱的是_________
(4)多元弱酸是分步电离的,每一步都有相应的电离平衡常数,对于同一种多元弱酸的K1、K2、K3之间存在着数量上的规律是K1:
K2:
K3≈1:
10-5:
10-10,
产生此规律的原因是:
__________________________________________
(5)根据以上碳酸和次氯酸的电离常数,写出下列条件下所发生反应的离子方程式:
①将少量的氯气通到过量的碳酸钠溶液中_____________________________________
②在过量的氯水中滴入少量的碳酸钠溶液_______________________________________
第2节水的电离和溶液的酸碱性
水的离子积Kw:
一定温度下,当水的电离达到平衡时,电离产生的H+与OH-浓度的乘积是一个常数。
Kw=c(H+)·
c(OH-)
室温下,Kw=1.0×
10-14100℃时,Kw=1.0×
10-12
【知识点需知】
①Kw是一个只与温度有关的常数
②Kw不仅适用于纯水,也适用于酸碱盐等溶液
③Kw=c(H+)·
c(OH-)式中,c(H+)·
c(OH-)均指溶液中的H+与OH-浓度;
水电离出的c(H+)与c(OH-)相等
【例题】将纯水加热到较高温度,水的离子积_____,pH_____,显_____性
【变式】某温度下,纯水的c(H+)=2×
10-7mol/L,则此时c(OH-)=________,Kw=_______,温度不变,向水中滴加盐酸,使c(H+)=2×
10-3mol/L,则c(OH-)=_______。
【变式1】水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是
A.图中五点KW间的关系:
B>C>A=D=E
B.若从A点到D点,可采用:
保持温度不变,在水中加入少量的酸
C.若处在B点时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH溶液等体积混合后,溶液显中性
D.若从A点到C点,可采用:
在水中加入适量的NH4NO3固体的变化
影响水的电离平衡因素
(1)温度__________________________________________________
(2)酸、碱_______________________________________
(3)外加试剂的影响_____________________________________
【例题】25℃时,水的电离达到平衡:
H2O
H++OH-下列叙述中正确的是
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,Kw不变
C.向水中加入少量固体醋酸钠,平衡逆向移动,c(H+)降低
D.将水加热,Kw增大,pH不变
【变式】25℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液,②0.05mol·
L-1的Ba(OH)2溶液,③pH=10的Na2S溶液,④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是
A.1∶10∶1010∶109B.1∶5∶5×
109∶5×
108
C.1∶20∶1010∶109D.1∶10∶104∶109
【变式1】25℃时,某溶液中,由水电离出的c(H+)=1×
10-12mol·
L-1,则该溶液的c(H+)可能是
A.1×
10-12
mol·
L-1
B.1×
10-7
C.1×
10-6
L-1D.1×
10-2
L-1
【变式2】常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A.1mol/L的NaClO溶液中:
Fe2+、K+、I-、Cl-
B.加入铝片能放出氢气的溶液中:
K+、Ba2+、Cl-、NH4+
C.由水电离出c(OH-)=1×
10-12mol/L的溶液中:
NH4+、HCO3-、Na+、Cl-
D.c(H+)/c(OH-)=1×
10-14的溶液中:
K+、Na+、Cl-、SiO32-
【变式3】常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A.使酚酞变红色的溶液中:
Na+、Al3+、SO42-、Cl-
B.Kw/c(H+)=1×
NH4+、Ca2+、Cl-、NO3-
C.加入铝片能放出氢气的溶液中:
Fe2+、K+、NO3-、SO42-
D.由水电离出c(H+)=1×
K+、Na+、AlO2-、CO32-
【变式4】①pH=2的醋酸;
②pH=2的盐酸;
③pH=12的氨水;
④pH=12的NaOH溶液。
相同条件下,有关上述溶液的比较中不正确的是
A.水电离的c(H+):
①=②=③=④
B.若将②③溶液混合后,pH=7,则消耗溶液的体积:
②>③
C.等体积的①②④溶液分别与足量铝粉反应,生成H2的量:
②最大
D.向溶液中加水100mL后,溶液的pH:
③>④>②>①
【变式5】KMnO4是一种重要的氧化剂
(1)①在酸性条件下KMnO4的氧化性会增强。
用来酸化KMnO4溶液的最佳试剂是_____
A.硝酸B.盐酸C.硫酸
②将氧化C2O42-的离子方程式补充完整
_____MnO4-+_____C2O42-+________——____Mn2++_____CO2↑+________
(2)某同学为测定KMnO4溶液的浓度,进行如下实验:
①用配制号的0.04mol/L的Na2C2O4溶液来滴定某KMnO4溶液的浓度。
每次量取25.00mL的Na2C2O4溶液,滴定三次分别消耗KMnO4溶液的体积是20.00mL、19.80mL、20.20mL,则KMnO4溶液的浓度为______
溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系
溶液是酸性还是碱性,决定的根本因素是c(H+)与c(OH-)大小关系
_________________________________________________________________
【例题】下列溶液一定显酸性的是
A.溶液中c(OH-)>c(H+)B.滴加石蕊变红
C.溶液中c(H+)=10-6D.pH<7的溶液
【变式1】已知温度T时水的离子积常数Kw,该温度下,将浓度为amol/L的一元弱酸HA与bmol/L的一元弱碱BOH等体积混合,可判断该溶液显中性的依据是
A.a=bB.混合溶液pH=7
C.溶液中c2(H+)=KwD.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)
【变式2】室温时,下列混合溶液一定显酸性的是
A.pH=3的盐酸与pH=11的氨水等体积混合
B.pH=3的盐酸与pH=11的氢氧化钡等体积混合
C.pH=3的醋酸与pH=11的氢氧化钡等体积混合
D.pH=3的硫酸与pH=11的氨水等体积混合
溶液pH的计算
①单一溶液的pH计算(室温下)
②强酸与强酸混合后的pH计算
——若两种强酸溶液pH之差≥2,且以等体积混合,pH大的酸可视为纯水,
pH混=pH小+lg2=pH小+0.3
③强碱与强碱混合后的pH计算
——若两种强碱溶液pH之差≥2,且以等体积混合,pH小的碱可视为纯水,
pH混=pH大-lg2=pH大-0.3
④强酸溶液与强碱溶液混合后pH计算
碱过量,用c(OH-)算
酸过量,用c(H+)算
⑤强酸(强碱)、强碱(弱碱)加水稀释后的pH计算
——无限稀释pH只能很接近7;
弱酸和弱碱稀释,只能确定范围。
【练习】
1.在常温下,将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH大约为______
2.等体积混合0.1mol/L的盐酸和0.06mol/L的Ba(OH)2溶液后,溶液pH等于_____
3.室温下,将xmLpH=a的NaOH溶液与ymLpH=b的稀盐酸混合。
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>7
B.若10x=y,且a+b=13,则pH=7
C.若x=10y,且a+b=13,则pH<7
D.若x=10y,且a+b=14,则pH>7
4.pH=13的强碱与pH=2的强酸混合,溶液pH=11,则强碱与强酸的体积比为_______
5.对于常温下pH为1的硝酸溶液,下列叙述正确的是
A.该溶液1mL稀释100mL后,pH等于3
B.向该溶液中加入等体积、pH=13的氢氧化钠溶液恰好完全中和
C.该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比为10-12
D.该溶液中水电离出的c(H+)是pH=3的硝酸中水电离出的c(H+)的100倍
6.将pH=5的H2SO4溶液稀释1000倍后,溶液中SO42-浓度与H+浓度的比值约为______
酸碱中和滴定实验
定义:
利用已知浓度的酸(碱)来测定未知浓度的碱(酸)的浓度的实验
原理:
借助酸碱指示剂通过溶液的颜色变化判断反应终点,测出酸(碱)溶液的体积,根据c标·
V标读=c测V已知求出c测
中和滴定实验仪器:
锥形瓶、滴定管夹、铁架台
酸式滴定管(玻璃活塞),只能量取酸性溶液;
碱性滴定管(橡胶),只能量取碱性溶液。
滴定管的读书必须要精确要______mL。
使用前必须______。
上面同容量瓶一定标注有规格和温度,且零刻度在______。
除用蒸馏水润洗外,必须用_________,以减小误差。
指示剂的选取:
强酸滴定强碱的中和滴定,滴定终点时,pH变化范围很大,可用酚酞也可以用甲基橙;
强酸滴定弱碱,选用_________;
强碱滴定弱酸,选用______________。
指示剂
甲基橙
石蕊
酚酞
变色范围pH
3.1~4.4
5.0~8.0
8.2~10
溶液颜色
红、橙、黄
红、紫、黄
无色、浅红、红
滴定过程中的常考点
①滴定过程中,左手旋转活塞,右边不断振荡锥形瓶,眼睛注视着______________________
②滴定达到终点的标志是:
____________________________________________________
以标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液(酚酞作指示剂)为例,常见的因操作不正确而引起的误差有:
(注意是谁滴定谁)
步骤
操作
c待测
洗涤
酸式滴定管未用标准液润洗
偏高
碱式滴定管未用待测液润洗
锥形瓶用待测液润洗
锥形瓶洗净后还有蒸馏水
取液
放出碱液的滴定管开始有气泡,放出液体后气泡消失
滴定
酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失
振荡锥形瓶滴出锥形瓶外
部分酸液滴出锥形瓶外
溶液颜色较浅时滴入酸过快,停止滴定后反加一滴NaOH溶液无变化
读数
滴定前读数正确,滴定后仰视读数
滴定前读数正确,滴定后俯视读数
【例题】用已知浓度的盐酸测定未知浓度的NaOH溶液的物质的量浓度,待测液放在锥形瓶中。
中和滴定时,下列操作会使测定结果偏低的是
A.碱式滴定管未用待测碱液润洗
B.酸式滴定管未用标准液润洗
C.滴定过程中滴定管内不慎有标准液体飞溅出
D.滴定前俯视读数,滴定后读数正确
【变式】
已知:
I2+2S2O32-=S4O62-+2I-相关物质的溶度积常数见下表:
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)3
CuCl
CuI
Ksp
2.2×
10-20
2.6×
10-39
1.7×
1.3×
(1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3,为得到纯净的CuCl2•2H2O晶体,加入______,调至pH=4,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=______。
过滤后,将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶,可得到CuCl2•2H2O晶体
(2)在空气中直接加热CuCl2•2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,原因是____________________________(用化学方程式表示)。
由CuCl2•2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是___________________________________________
(3)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2•2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性质杂质)的纯度,过程如下:
取0.36g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀.用0.1000mol/L
Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL
①可选用________作滴定指示剂,滴定终点的现象是_____________________________
②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为__________________________________
③该试样中CuCl2•2H2O的质量百分数为__________
第3节盐类的水解
盐类的水解定义:
在水溶液中盐电离产生的离子与水电离产生的H+或OH-结合生成弱电解质的反应。
盐+水
酸+碱△H>0
盐类水解离子方程式写法:
多元弱酸分布电离,多元弱酸根分别水解,一步只得一个H+
多元弱碱一步电离,多元弱碱或一元弱碱,一步水解
二者均用可逆符号连接,程度“微弱”
盐类的水解常数Kh——只与温度有关
【例题】常温下,0.10mol/L的NH4Cl溶液pH=5,则求一水合氨的电离常数Kb
一、有弱才水解,无弱不水解
【例题】有下列盐溶液:
①KNO3②CuSO4③K2CO3④FeCl3⑤K2SO4⑥NaClO⑦NH4Cl
显酸性的是__________,显碱性的是______________,显中性的是_______________
盐类的水解的实质:
【例题】NH4Cl溶于重水(D2O)后,产生的一水合氨是_______,水合氢离子是________
【变式1】某物质的化学式为NH5,常温下是固态,能与水剧烈发生反应放出两种气体。
NH5中各原子均具有稀有气体的稳定结构。
下列对NH5和NH5与水的反应描述正确的是_______
A.NH5为共价化合物
B.NH5与重水(D2O)反应,产物是NH3·
H2O和D2
C.NH5与水的反应,NH5是还原剂
D.NH5与NH3溶于水后溶液均显碱性,且溶质成分完全相同
【变式2】已知:
95℃时,Kw=1.0×
10-12,在该温度下,测得0.1mol·
L-1Na2A溶液pH=6,则下列说法正确的是
A.H2A在水溶液中的电离方程式为:
H2A
H++HA-,HA-
H++A2-
B.(NH4)2A溶液中存在离子浓度关系:
c(NH4+)>
c(A2-)>
c(H+)>
C.0.0lmol·
L-l的H2A溶液pH=2
D.等体积等浓度的盐酸与H2A溶液分别与5.6gZn反应,H2A溶液产生的H2多
2、越弱越水解
※酸的第一步电离远大于第二步电离,Ka1>Ka2,Ka越小,对应的酸根水解能力越强。
对于二元弱酸,以H2CO3为例,HCO3-是Ka1对应的酸根,CO32-是Ka2对应的酸根。
【例题】物质的量浓度相同的三种正盐NaX、NaY、NaZ的水溶液,其pH分别为8、9、10,则HX、HY、HZ的酸性由强到弱的顺序是__________________
【变式】下列事实能够说明亚硫酸的酸性强于碳酸的是
A.饱和亚硫酸溶液的pH小于饱和碳酸溶液的pH
B.亚硫酸能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而碳酸不能
C.同温下,等浓度的亚硫酸氢钠和碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠溶液的碱性强
D.将过量二氧化硫气体通入碳酸氢钠溶液中,逸出的气体能使澄清石灰水变浑浊
【变式1】根据HClO的Ka=3.0×
l0-8,H2CO3的Ka1=4.3×
l0-7,Ka2=5.6×
l0-11,可推测相同状况下,等浓度的NaClO与Na2CO3溶液中,pH前者小于后者,说明理由;
Na2CO3与HClO会反应吗?
影响盐类水解的因素
①温度
③加入酸、碱等电解质
以醋酸钠溶液水解平衡,完成下表
c(CH3COO-)
c(CH3COOH)
pH
水解程度
升高温度
加水
加醋酸