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高三电离平衡

高考专题电离平衡

一、考点、热点

考点一、电离

(一)电解质和非电解质

1、概念

⑴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。

(如:

非金属氧化物、多数有机物)

①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。

②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。

③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。

④电解质不一定导电(如NaCl晶体),电解质导电需要一定条件的。

导电物质不一定是电解质(如石墨),不导电的物质不一定是非电解质。

⑵强电解质:

在水溶液里几乎完全电离的电解质。

(如:

强酸、强碱、多数盐、部分金属氧化物)

弱电解质:

在水溶液里只有部分电离的电解质。

(如:

弱酸、弱碱、少数盐和水)

①电解质的强弱与溶解度无关。

如BaSO4、CaCO3等

②电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系。

强电解质溶液导电性不一定比弱电解质强。

2、电解质溶液的导电性和导电能力

(二)判断电解质强弱的方法

(1)在相同浓度、相同温度下,与强电解质做导电性对比实验,

(2)在相同浓度、相同温度下,比较反应速率的快慢

(3)比较浓度与pH的关系

(4)比较稀释前后pH与稀释倍数的关系

(5)采用实验证明存在电离平衡

强弱电解质的区别是它在水溶液中的电离程度。

 

(三)一元强酸与一元弱酸的比较

1.相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(盐酸)与一元弱酸(醋酸)的比较:

C(H+)

pH

中和碱的能力

与足量活泼金属反应产生H2的量

与金属反应的起始速率

一元强酸

相同

相同

一元弱酸

2.相同pH、相同体积的一元强酸(盐酸)与一元弱酸(醋酸)的比较:

C(H+)

c(酸)

中和碱的能力

与足量活泼金属反应产生H2的量

与金属反应的起始速率

一元强酸

相同

相同

一元弱酸

考点二、弱电解质的电离平衡

1、定义

在一定条件下,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。

2、电离方程式的书写

⑴强电解质用=,弱电解质用

⑵多元弱酸分步电离,多元弱碱一步到位。

H2CO3H++HCO3-,HCO3-H++CO32-,以第一步电离为主。

⑶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-

⑷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-

呈酸性的酸式盐:

NaHSO4、NaH2PO4、NaHSO3

呈碱性的酸式盐:

NaHCO3、Na2HPO4

3、影响弱电解质电离平衡的因素

以CH3COOH(aq)

CH3COO-(aq)+H+(aq)

条件变化

移动方向

C(H+)

H+数目

Ka

加水稀释

升高温度

加入NaOH(s)

通入HCl(g)

加CH3COONH4(s)

加金属Mg

加CaCO3(s)

4.电离平衡常数

(1)概念

在一定条件下,弱电解质在达到电离平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度幂的乘积

跟溶液中未电离的分子浓度幂的比值是个常数,这个常数就叫电力平衡常数。

用K表示。

(2)电离常数的意义

K值越大,电离程度越大,弱酸酸性越强。

相同条件下常见的弱酸酸性强弱:

H2SO3>H3PO4>HF>HNO2>HCOOH>苯甲酸>CH3COOH>H2CO3>HSO3->H2S>H2PO3->HClO>HCN>苯酚>HCO3-

(3)电离常数的影响因素

电离常数随温度的变化而变化,但电离过程的热效应较小,温度的改变对电离常数影响不大,数量级一般不变。

电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关。

考点三、水的电离

1、水的电离

⑴水是极弱的电解质,能微弱电离

H2O+H2OH3O++OH-,通常简写为H2OH++OH-;ΔH>0。

纯水中c(H+)=c(OH-)

⑵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,简称水的离子积。

KW=c(H+)·c(OH-),25℃时,KW=1×10-14(无单位)。

①KW只受温度影响,水的电离吸热过程,温度升高,水的电离程度增大,KW增大。

25℃时KW=1×10-14,100℃时KW约为1×10-12。

②水的离子积不仅适用于纯水,也适用于其他稀溶液。

不论是纯水还是稀酸、碱、盐溶液,只要温度不变,KW就不变。

⑶影响水的电离平衡的因素

条件变化

升高温度

加酸

加碱

加强酸弱碱盐

加强碱弱酸盐

移动方向

c(H+)

c(OH-)

Kw

2、由水电离出的H+或OH-的计算(25℃)

 

考点四、溶液的酸碱性

1.溶液的pH

⑴表示方法pH=-lgc(H+)c(H+)=10-pH

pOH=-lgc(OH-)c(OH-)=10-pOH

常温下,pH+pOH=-lgc(H+)-lgc(OH-)=-lgc(H+)·c(OH-)=14。

⑵溶液的酸碱性与pH的关系(常温时)

①中性溶液:

c(H+)=c(OH-)=1×107mol·L-1,pH=7。

②酸性溶液:

c(H+)>1×10-7mol·L-1>c(OH-),pH<7,酸性越强,pH越小。

③碱性溶液:

c(H+)<1×10-7mol·L-1>c(OH-),pH>7,碱性越强,pH越大。

思考:

pH<7的溶液是否一定成酸性?

(注意:

pH=0的溶液c(H+)=1mol/L。

2、有关pH的计算

总思路:

根据pH的定义:

pH=-lg{c(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。

⑴单一溶液的pH计算

①由强酸强碱浓度求pH②已知pH求强酸强碱浓度

⑵加水稀释计算

①强酸pH=a,加水稀释10n倍,则pH=a+n。

②弱酸pH=a,加水稀释10n倍,则pH

③强碱pH=b,加水稀释10n倍,则pH=b-n。

④弱碱pH=b,加水稀释10n倍,则pH>b-n。

⑤酸、碱溶液无限稀释时,pH只能约等于或接近于7,酸的pH不能大于7,碱的pH不能小于7。

【例如】将pH为5的硫酸溶液稀释500倍,稀释后溶液中c(H+)约为()

【分析】有同学受到思维定势,根据定量计算,稀释后c(H+)=2×10-8mol·L-1(10-7/5)很快得到答案。

其实,酸性溶液稀释后,c(H+)的最小值不小于1×10-7mol·L-1。

所以,稀释后氢离子浓度只能近似为1×10-7mol·L-1。

⑥对于浓度(或pH)相同的强酸和弱酸,稀释相同倍数,强酸的pH变化幅度大。

⑶酸碱混合计算

①两种强酸混合

c(H+)混=

②两种强碱混合

c(OH-)混=

③酸碱混合,一者过量时

c(OH-)混或c(H+)混=

若酸过量,则求出c(H+),再得出pH;若碱适量,则先求c(OH-),再由KW得出c(H+),进而求得pH,或由c(OH-)得出pOH再得pH。

(4)已知酸和碱的pH之和,判断等体积混合溶液的pH(25℃)

等于c酸(H+)=c碱(OH-)

pH(酸)+pH(碱)小于14c酸(H+)>c碱(OH-)

大于c酸(H+)>c碱(OH-)

若酸、碱溶液的pH之和为14,酸、碱中有一强、一弱,则酸、碱溶液混合后,谁弱显谁性。

(5)两种pH值不同的强酸等体积混合时两种pH值不同的强碱等体积混合时

△pH≥2时,pH混=pH小+0.3△pH≥2时,pH混=pH大-0.3

△pH=1时,pH混=pH小+0.26△pH=1时,pH混=pH大-0.26

(6)溶液pH的测定方法

①酸碱指示剂法:

只能测出pH的范围,一般不能准确测定pH。

指示剂

甲基橙

石蕊

酚酞

变色范围pH

3.1~4.4

5.0~8.0

8.2~10.0

溶液颜色

红→橙→黄

红→紫→蓝

无色→浅红→红

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。

②pH试纸法:

(粗略测定溶液的pH)取一小块pH试纸放在玻璃片(或表面皿)上,用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部,随即(30s内)与标准比色卡比色对照,确定溶液的pH。

测定溶液pH时,pH试剂不能用蒸馏水润湿(否则相当于将溶液稀释,使非中性溶液的pH测定产生误差);不能将pH试纸伸入待测试液中,以免污染试剂。

标准比色卡的颜色按pH从小到大依次是:

红(酸性),蓝(碱性)。

③pH计法:

精确测定溶液pH。

 

二、典型例题

例1:

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三点处,电离程度最大的是___________。

(4)若使c点溶液中c(CH3COO-)提高,在如下措施中,可选择()

A.加热C.加固体KOHD.加水E.加CH3COONa(s)F.加Zn粒

(5)在稀释过程中,随着醋酸浓度的降低,下列始终保持增大趋势的量是()

A.c(H+)B.H+个数C.CH3COOH分子数D.c(H+)/c(CH3COOH)

例2:

(2010全国卷1)下列叙述正确的是()

A.在醋酸溶液的

,将此溶液稀释1倍后,溶液的

,则

B.在滴有酚酞溶液的氨水里,加入

至溶液恰好无色,则此时溶液的

(指示剂的变色范围)

C.

盐酸的

盐酸的

(强酸的无限稀释)

D.若1mL

的盐酸与100mL

溶液混合后,溶液的

溶液的

例3:

25℃时,有pH=a的盐酸和pH=b的NaOH溶液,取VaL盐酸与NaOH溶液综合,需VbLNaOH,问:

(1)若a+b=14,则Va/Vb=(填数字)

(2)若a+b=13,则Va/Vb=(填数字)

(3)若a+b>14,则Va/Vb=(填表达式),且VaVb(填>、<或=)

(4)若a+b=15,则Va/Vb=(填数字)

例4:

将体积均为10mL、pH均为3的盐酸和醋酸,加入水稀释至amL和bmL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释后溶液的体积()

A.a=b=100mLB.a=b=1000mL

C.a<bD.a>b

例5:

99mL0.1mol/L的盐酸和101mL0.05mol/L氢氧化钡溶液混合后,溶液的c(H+)为()(不考虑混合时的体积变化)。

A.0.5×(10-8+10-10)mol/LB.(10-8+10-10)mol/L

C.(1×10-14-5×10-5)mol/LD.1×10-11mol/L

例6:

有3种溶液0.01mol/L醋酸溶液;0.02mol/L醋酸与0.02mol/LNaOH等体积混合后的溶液;0.04mol/L醋酸与0.02mol/LNaOH等体积混合后的溶液。

下列说法不正确的是()

A.3种溶液中pH最小的是

B.和溶液中所含微粒种类相同

C.3种溶液中c(CH3COO-)大小顺序是>>

D.向中加入少量的CH3COONa固体,则

减小

例7:

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∶109

B.1∶5∶5×109∶5×108

C.1∶20∶1010∶109

D.1∶10∶104∶109

 

二、课堂练习

1、下列说法正确的是()

APH=3的HX酸与PH=11的YOH碱等体积混合,所得溶液PH一定为7

B在0.1mol/L的(NH4)Fe(SO4)2溶液中c(H+)+c(NH4+)+c(Fe2+)=c(SO42-)+c(OH-)

C在醋酸钠溶液中加入适量醋酸,所得酸性溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)

D0.2mol/LHCl与0.1mol/LNaAlO2等体积混合,混合液中c(Cl-)>c(Na+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-)

2、甲乙两醋酸稀溶液,甲的PH=a,乙的PH=a+1,下列叙述正确的是()

①甲中由水电离出来的c(H+)是乙的1/10倍

②c(甲)=10c(乙)

③中和等物质的量的NaOH溶液,需甲乙两酸的体积为10V(甲)=V(乙)

④甲中c(OH-)为乙中c(OH-)的10倍

A①②③正确B①③正确C②④正确D只有①正确

3、已知H2SO4电离方程式是:

H2SO4=H++HSO4-,HSO4-H++SO42-,又知0.1mlo/LNaHSO4溶液的PH=2,则下列说法不正确的是()

ANa2SO3溶液显碱性是因为SO32-+H2OHSO3-+OH-

B0.1mlo/LH2SO4溶液中c(H+)=0.11mlo/L

CNaHSO4溶液中:

c(Na+)>c(HSO4-)>c(H+)>c(SO42-)>c(OH-)

D在NaHSO4溶液中,HSO4-电离的趋势大于其水解的趋势

4、今有室温下四种溶液,①pH=11的氨水;②pH=11的NaOH溶液;③pH=3的醋酸;

④pH=3的盐酸,下列有关说法不正确的是()

A.①、②中分别加入适量的氯化铵晶体后,两溶液的pH均减小

B.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH①>②>④>③

C.①、④两溶液等体积混合后,所得溶液中c(Cl-)>c(

)>c(OH-)>c(H+)

D.V1L④与V2L②溶液混合后,若混合后溶液pH=4,则V1∶V2=11∶9

5、常温下,0.1mlo/L某一元酸HA溶液中c(OH-)/c(H+)=10-8下列叙述正确的是()

A该溶液中水电离出的c(H+)=10-10mlo/L

B该溶液中c(H+)+c(A-)+c(HA)=0.1mlo/L

C该溶液与0.05mlo/LNaOH溶液等体积混合后:

c(A-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)

D向该溶液中加入一定量NaA晶体或加水稀释,溶液中c(OH-)均增大

6、将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶液中,下列各图示意混合溶液有关量或性质的变化趋势,其中错误的是()

 

7、电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量,根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终应。

右图是KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。

下列示意图中,能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是()

 

8、关于浓度均为0.1mol/L的三种溶液:

①氨水、②盐酸、③氯化铵溶液

下列说法不正确的是()

A.c(NH+4):

③>①

B.水电离出的c(H+):

②>①

C.①和②等体积混合后的溶液:

c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)

D.①和③等体积混合后的溶液:

c(NH+4)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)

9、已知乙酸(HA)的酸性比甲酸(HB)弱,在物质的量浓度均为0.1mol/L的NaA和NaB混合溶液中,下列排序正确的是()

A.c(OH)>c(HA)>c(HB)>c(H+)B.c(OH-)>c(A-)>c(B-)>c(H+)

C.c(OH-)>c(B-)>c(A-)>c(H+)D.c(OH-)>c(HB)>c(HA)>c(H+)

10、下列叙述正确的是()

A.将稀氨水逐滴加入稀硫酸中,当溶液Ph=7时,c(SO

)>c(NH

B.两种蜡酸溶液的物质的量浓度分别为c1和c2,pH分别为a和a+1,则c1=10c2

C.pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合,滴入石蕊溶液呈红色

D.向0.1mol/L的氨水中加入少量硫酸铵固体,则溶液中

增大

11、某温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀稀,平衡pH值随溶液体积变化的曲线如右图所示。

据图判断正确的是()

A.Ⅱ为盐酸稀释时pH值变化曲线

B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强

C.a点Kw的数值比c点Kw的数值大

D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度

12、为更好地表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度(AG)的概念,AG=

,则下列叙述正确的是()

 A.中性溶液的AG=0 B.酸性溶液的AG<0

 C.常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG=12   D.常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG>12

13、在25mL0.1mol·L-1NaOH溶液中逐滴加入0.2mol·L-1CH3COOH溶液,溶液pH变化曲线如图所示,下列有关离子浓度的比较正确的是()

A.在A、B间任一点(不含A、B点),溶液中可能有c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

B.在B点,a>12.5,且有c(Na+)=c(CH3COO-)=c(OH-)=c(H+)

C.在C点,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)

D.在D点,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)

14、下列实验过程中产生的现象与对应的图形相符合的是()

15、在体积都为1L,pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中,投入0.65g锌粒,则下图所示比较符合客观事实的是()

 

16、PH=2的A、B两种酸溶液各1ml,分别加水稀释到

1000ml,其溶液的PH与溶液体积﹝V﹞的关系如右图所示,

则下列说法正确的是()

A、A、B两种酸溶液的物质的量浓度一定相等

B、稀释后A酸溶液的酸性比B酸溶液的强

C、a=5时,A是弱酸,B是强酸

D、若A、B都是弱酸,则5>a>2

17、如图为10mL一定物质的量浓度的盐酸X,用一定浓度的NaOH溶液Y滴定的图示。

依据图示,推出X和Y的物质的量浓度是()

盐酸的浓度/mol·L-1

NaOH的浓度/mol·L-1

A.

0.12

 0.04

B.

0.04

0.12

C.

0.03

0.09

D.

0.09

0.03

18、室温时,下列混合溶液的pH一定小于7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的氢氧化钡溶液等体积混合

C.pH=3的醋酸与pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合

D.pH=3的硫酸与pH=11的氨水等体积混合

19、现有25℃时0.1mlo/L的氨水,回答下列问题

(1)若向氨水中加入PH=1的硫酸,且氨水与硫酸的体积比为1:

1,则所得溶液中各离子浓度由大到小的关系是_______________________

(2)若向氨水中加入稀硫酸至PH=7,此时c(NH4+)=amlo/L,则c(SO42-)=_____________

20、水的电离平衡曲线如图所示。

(1)若以A点表示25℃时水的电离平衡的离子

浓度,当温度升高到100℃时,水的电离平衡状

态移动到B点,则此时水的离子积

从________变化到_________。

(2)100℃时将pH=9的NaOH溶液与pH=4的硫酸混

合,并保持100℃的恒温,若所得混合溶液的pH=7,

则NaOH和硫酸的体积比为__________________。

(3)100℃时,若10体积PH=a的某强酸与1体积PH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合之前两溶液的PH之间应该满足的关系是_________________

21.双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质,但H2O2比水更显酸性。

⑴若把H2O2看成是二元弱酸,请写出它在水中的电离方程式:

⑵鉴于H2O2显弱酸性,它能同强碱作用形成正盐,在一定条件下也可以形成酸式盐。

请写出H2O2与Ba(OH)2作用形成正盐的化学方程式:

⑶水电离生成H3O+和OH-叫做水的自偶电离。

同水一样,H2O2也有极微弱的自偶电离,其自偶电离方程式为:

__________________________

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