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电离平衡基础知识讲义及练习题

主讲:

黄冈中学高级教师

陈晓峰

一周强化

 

 

、一周知识概述

1电解质与非电解质,强电解质与弱电解质的概念;

2、溶液的酸碱性与c(OH一)、c(H+)及pH的关系;

3、盐类水解的特点及类型;

4、酸碱中和滴定。

、重、难点知识归纳及讲解

(一)、电离平衡

1、电解质与非电解质

在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物是电解质,在上述条件下均不能导电的化合物是

非电解质。

其水溶液能导电的化合物不一定是电解质,例如:

SO3是非电解质,但SO3溶于水

后与水发生反应,生成能导电的化合物H2SO4则是电解质。

2、强、弱电解质的区别

电解质

物质结构

在水洎液中的恙现

強电

码孑化合物、某些貝有极性健的共饰化合物

以富孑形式存在1不存在电翳质分子

弱电

解质

数盐但菸1小水

慕些具肓根性寵的共价化合勒

存在电离平戰1■丈SE分氓分子帑式存在■少数电离磁离子

3、弱电解质的电离平衡

(1)在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子

的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,这叫做电离平衡。

(2)影响电离平衡的条件:

1温度:

升高温度,电离平衡向电离方向移动(因为弱电解质的电离过程是吸热的)

2浓度:

当弱电解质溶液被稀释时平衡向电离的方向移动。

(2)、水的电离和溶液的pH

1、水的电离和水的离子积常数

水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离:

H/J^=H+40H"HQ+电0=HQ十OfT

25C时,纯水中c(H+)=c(OH_)=1X10—7molL_1

水的离子积:

Kw=c(H+)c(OH—)=10—14(25°C)

Kw增

理解Kw时要注意:

Kw与温度有关,因为水的电离过程是吸热过程,所以温度升高,有利于水的电离,

大。

女口100C时,Kw约为1X0—120

2、溶液的酸碱性和pH

(1)pH:

溶液中氢离子浓度的负对数叫做pH,即pH=—lgc(H+);

pH的测定方法:

1pH试纸;

2酸碱指示剂;

③pH计。

(2)溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)与c(OH一)的相对大小。

溶液酸碱性的常见判断方法

醐咸性

普通方強

25它时的条件

c(H+)>10_7n»l■L_l或c(OH"0

pH<7

中脂誣

qu'NOH-)

G(tT戶MOHJ二107mDl・L1

pH=?

碱性^值

cfCH-)

ia7rwl・L1

pH>1

(3)、盐类的水解

1、盐类水解的概念及实质

(1)概念

在溶液中盐电离出来的离子跟水所电离出来的H+或0H―结合生成弱电解质的反应,叫做

盐类的水解

(2)实质

盐中的弱离子和水所电离出的H*或OH-结合生成弱电解质,打破了水的电离平衡,从而

使溶液呈现出酸性或碱性。

2、盐类水解的特点及类型

(1)盐类水解一般非常弱,其规律可总结为:

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。

pHV7。

NH4CI、AICI3、FeCl3、CuSO4等。

pH>7。

女口CH3COONa、Na2CO3、Na2S等。

pH=7。

女口KCI、NaCI、Na2SO4等。

(2)盐类水解的类型

1强酸弱碱盐水解,溶液显酸性,

2强碱弱酸盐水解,溶液显碱性,

3强酸强碱盐不水解,溶液显中性,

4弱酸弱碱盐水解,水解后溶液的酸碱性由对应的弱酸弱碱的相对强弱决定,如

CH3COONH4等。

3、影响盐类水解的因素

(1)温度:

盐类的水解是吸热反应,因此,升高温度能促进盐类的水解

(2)浓度:

盐溶液浓度越稀越有利于水解。

(3)溶液的酸碱性:

酸和碱能促进或抑制盐类的水解。

4、水解方程式的书写

(1)一般地说,盐类水解不能进行到底,故写作

(2)—般盐类水解程度都很小,水解产物也很少,一般不会产生沉淀和气体,所以不标“T

或“拐”号,也不将生成物如H2CO3、NH3H2O等写成其分解产物的形成,如

NHj+H2OW

(3)多元弱酸根分步水解,必须分步写,如:

HS-+H3O^HjS+OH-

(4)多元弱碱根阳离子水解过程复杂,通常一步写出,如:

%卅十狛£=+2H+

氏31■十汨知=Fe(OH)3+3H*

5、双水解

一般来说,一种盐的水溶液显酸性,另一种盐的水溶液显碱性,两者混合,可能发生双水

解。

常见的含下列离子的两种盐混合时,会发生较彻底的双水解反应。

甘卜十,S2-

A1OJ

.M-(hcc^)

re4

1A10J

由于发生上述双水解反应时,反应彻底,故应用丄”,并应将沉淀及气体分别用“4、“T

符号标出。

如:

3AIO2_+Al3++6H2O=4AI(OH)3j,

Al3++3HCO3-=AI(OH)34+3CO2T

2AI3++3S2—+6H2O=2AI(OH)34+3H2ST

(4)、酸碱中和滴定

1、中和滴定的概念

(1)定义

用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的实验方法。

(2)原理

在中和反应中使用一种已知物质的量浓度的酸(或碱)溶液与未知物质的量浓度的碱(或酸)溶液完全中和,测出二者所用的体积,根据化学方程式中酸碱物质的量比求出未知溶液的物质的量浓度。

(3)关键

1准确测定参加反应的两种溶液的体积;

2准确判断中和反应是否恰好完全反应。

2、中和滴定的仪器

'酣式旖是昔(不籠盛服碱液、水解呈贼性的盐潯彼、氢氟酸,它们

仪弋易府蚀理璃)

碱式旖定管环帛瞌放酸性潟液和肖氧化性潯液』它旳易腐蚀概皮)

、雄我精、軼架台-漓定管夹、烧杯箱

3、中和滴定指示剂的选择

一般要求变色明显(所以一般不选用石蕊),指示剂的变化范围与恰好中和时的pH要吻合

强酸强碱相互滴定,生成的盐不水解,呈中性,可用酚酞或甲基橙作指示剂。

4、中和滴定操作

(1)准备

①滴定管

a.检验酸式滴定管是否漏水;b•洗涤滴定管后要用标准液洗涤2〜3次,并排除管尖嘴处的气泡;

d.将液面调节到“0刻度(或“0刻度以下某一刻度)记下刻度。

2锥形瓶:

只用蒸馏水洗涤,不能用待测液润洗。

3移液管:

转移少量溶液用,其洗涤方法与滴定管相同。

(2)滴定

1用移液管(或碱式滴定管)取一定体积待测液于锥形瓶中,滴入2〜3滴指示剂;

2用左手握活塞旋转开关,右手不断旋转振荡锥形瓶,眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变

化至橙色或红色出现,记下刻度。

(3)计算

每个样品滴定2〜3次,取平均值求出结果。

1滴定管“0刻度线在上面,全部容积大于其最大刻度值,属于精量仪器。

2酸、碱式滴定管、移液管在清洗干净后必须用待装液润洗方能使用,而锥形瓶在清洗干

净后不能用待装液润洗。

重逢AG、浅析AG

述正确的是()

A、中性溶液的AG=0

B、酸性溶液的AGV0

C、常温下O.1mol/L氢氧化钠溶液的AG=12

D、常温下O.1mol/L盐酸溶液的AG=12

2002年理科综合能力测试题中有一道与例1非常类似的试题:

例2、有人曾建议用AG表示溶液的酸度

aciditygrade),AG的定义为。

下列表

述正确的是()

D、在25C时,溶液的pH与AG的换算公式为AG=2(7—pH)

解析:

巩卅)

对于例1,中性溶液中c(H+)=c(OH—),'…;=1,贝VAG=lg1=0;酸性溶液中,c(H+)

伸)巩屮)

>c(OH—),';」-;>1,AG=IgC;>lg1=0,即AG>0;同理,在碱性溶液中有AGV0。

常温下,kW=c(H+)•(OH—)=10—14,0.1mo/L氢氧化钠溶液中,c(OH—)=0.1mol/L,则c(H

+)=10—13mol/L,进一步可知',故AG=lg10—12=—12;同理可求得

0.1mol/L盐酸溶液的AG=12.

综上分析,(A)、(D)为正确答案

对于例2:

(A)、(B)、(C)三个选项的分析见例1;对于(D),在25C时,kw=[H

+][OH_]=10_14,由pH=-lg[H十]有[H+]=10_pH,结合kw有,贝心

故D为正确答案•当然,此题可能采用排除法,排除A、B、C三个选项,直接得出D为正

确答案。

答案:

D

评析:

两题都考查了学生接受新信息,处理问题的能力,又从新的角度考查了pH、kw、AG等的

知识及其相互关系,不失为一道好题。

尽管例2有抄袭例1之嫌,但是例2在例1基础上不断

创新,把pH、kw、AG三者有机的结合在一起,更好地考查了学生的自学能力和思维能力。

启示:

1、酸度(aciditygrade)AG的提出

酸碱的电离理论是1884年瑞典科学家阿累民乌斯(Arrhenius,S.1859〜1927)提出的,它是中学化学教材关于酸、碱的定义的基础和蓝本。

我们常用到一些H+浓度很小的时候,如果

直接用H+浓度表示溶液的酸碱性,使用和记忆都很不方便,这时常采用pH值来表示溶液的酸

碱性。

pH的概念是索伦森(Sorewsen,S.P.L.)于1909年首先提出的。

由于pH的一些不足,诸如:

初三化学还没有对电离平衡、kW进行介绍,对于pH和[H+]

的关系要理解对初学者是比较困难的;pH受温度的影响和浓度大小的限制,一般要求[H

+]<1mol/L或[OH-]<1mol/L这给pH的使用带来了许多条件限制,往往由于忽略温度、浓度而产生误会;即使进入高中阶段,对于pH大小与溶液的酸碱性强弱的对应关系,也常常发生

向性”的错误

RealAcidityGrade,AG?

(为什么不用一个真正的酸度

册]

道试题中的信息:

2、在25C时,溶液的pH,pOH与AG的关系:

AG=2(7-pH)

AG=2[7—(14—pOH)]=2(pOH—7)

3、在25C时,AG、pH、[H十]的关系

4、AG的优点

(1)AG与温度无关,只要是中性溶液,便有AG=0,酸性溶液AG>0,碱性溶液AGV0.

(2)AG越大,溶液的酸性越强;AG越小,溶液的碱性越强,且实现了以“0”基准,更符合人们的认识逻辑.

(3)AG避免了数学上对有单位的数取对数带来的不便,更符合物理上物理量的量纲要求

高考解析

例1、(北京)对室温下pH相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施,有关叙

述正确的是()

A.加适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大

B.使温度都升高20C后,两溶液的pH均不变

C.加水稀释2倍后,两溶液的pH均减小

D.加足量的锌充分反应后,两溶液中产生的氢气一样多

解析:

CH3C00HQCH3C00_+加入CH3C00Na晶体,c(CH3C00_)增大,平衡向左移动,

c(H+)减小,pH增大,CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl,CH3COOH为弱电解质,c(H+)减小,pH增大,C错误;CH3COOH为弱电解质,pH相同的醋酸和盐酸溶液c(CH3C00H)>c(HCI),Zn+2HCI=ZnCI2+H2T,Z叶2CH3COOH=(CH3COO)2Zn+H2T,故CH3COOH溶液产生的H2较多,D错。

答案:

A

1—io—1

1、在由水电离的C(H)=1.0X10mol•L溶液中,下列各组离子可能大量共存的是()

一2—+2+一2一

A.Na+>NH/、NO、CQ2B.K+>Mcj+>AIO2、SQ2

C.Na+>Ba2/、NQ_、QHD.K+>FefNQ一、Cl—

2、pH相同的盐酸和醋酸溶液分别和锌反应,若最后锌都已经完全溶解,但放出的气体一样多,

则下列判断正确的是()

A.整个反应阶段平均反应速率:

醋酸〉盐酸

B.反应所需时间:

醋酸〉盐酸

C.参加反应的锌的质量:

盐酸=醋酸

D.开始反应速率:

盐酸〉醋酸

3、若1体积硫酸恰好与10体积pH=11的氢氧化钠溶液完全反应,则二者物质的量浓度之比应

为()

 

4、下列混合溶液中,各离子浓度的大小顺序正确的是()

Lt氨水与10mL0.1mol•L盐酸混合:

c(Cl_)>c(NH?

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

1B.10mL0.1mol[iNHCI溶液与5mL0.2mol匚一1NaOH容液混合:

c(Na+)=c(Clt)>c(OH_)>c(H

+)

1C.10mL0.1molLTCHCOO溶液与5mL0.2mol-L_1NaOH容液混合:

c(Na+)=c(CHsCOO)>c(OHt)>c(H+)

D.10mL0.5mol•LCH3COON溶液与6mL1mol•L盐酸溶液混合:

c(Cl)>c(Na)>c(OH

_)>c(H+)

5、草酸是二元弱酸,草酸氢钾溶液呈酸性。

在0.1mol•L_1KHCQ溶液中,下列关系正确的是

A.

++——2—

c(K)+c(H)=c(HC2Q)+c(OH)+c(CQ)

EIb.

—2——1

c(HC2Q)+c(C2O)=0.1mol•L

EIc.

2—

c(C2O)>c(H2CO)

EId.

c(K+)=c(H2GO)+c(HCQ—)+c(C2O2—)

6、100mLO.lmol•L-1醋酸与50mL0.2mol•L-1氢氧化钠溶液混和,在所得溶液中()

A.

c(Na+)>c(CH3COO)>c(OH_)>c(H+)

EIb.

c(Na+)>c(CH3C0O)>c(H+)>c(OH—)

EIc.

c(Na+)>c(CH3COO)>c(H+)=c(OH—)

EId.

c(Na+)=c(CH3COO)>c(OH_)>c(H+)

 

7、把1mLO.lmol•L_1的HSQ加水稀释制成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的{,其浓度

接近于

()

EIa.

4—1—8—1

1x10mol•LB.1x10mol•L

EIc.

11—1—10—1

1x10mol•LD.1x10mol•L

8、向10mLpH=12的NaQH溶液中加入10mL某酸,再滴入几滴甲基橙,则溶液呈红色,这种酸可能是()

厂厂—

A.pH=2的硫酸B.0.01mol•L的甲酸

C.pH=2的醋酸

D.0.01mol•L-1的硝酸

9、中和相同体积、相同pH的Ba(0H)2、NaOH和氨水三种溶液所用相同浓度的盐酸体积分别为

V3>Vi=w

D.

C.Vi>V2>w

V3>Vi>V2

10、把一种一定浓度的NaOH容液分成两等份,一份密闭保存,另一份敞口放置。

几天后用相同

浓度的盐酸去中和它们,至溶液中只有NaCl时,若第一份用去盐酸VimL第二份用去盐酸UmL

则M和V2的关系正确的是()

B.ViVV2

A.Vi=V2

C.Vi>V2

、综合题

ii、在一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示。

请回答:

a„°加水量

(1)O点不导电的原因是;

(2)a、b、c三点c(H+)由在到小的顺序是

(3)a、b、c三点中,HAc电离程度最大的是;

(4)若使C点表示的溶液中c(CH3COO)增大,而c(H+)减小,可采用的措施是:

:

②:

③。

[答案]

12、Mg(OH》难溶于水,但它所溶解的那一部分,则在溶液中完全电离,tC时,饱和Mg(OH》

溶液的pH=11,若不考虑Kw的变化,则该温度下Mg(OHR的溶解度为。

[答案]

13、CuCl2溶液中含有少量杂质FeC"为制备晶体CuCl2•2HO,拟定实验步骤如下:

 

简要回答下列问题:

(1)最适宜的氧化剂是

B、NaClO

AK2C2O

C、HbQDKMnO

(2)物质y是。

(3)除去Fe升的有关离子方程式是。

(4)为了防止CuCb水解,要得到CuCl2•2fO,应控制的一定条件是

[答案]

—1

14、取相同体积(0.025L)的两份O.OImol•LNaOH溶液,把其中一份放在空气中一段时间

后,溶液的pH(填增大、减小或不变),其原因是。

用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份溶液,其中第一份(在空气中放置一段时间)所消耗硫酸溶液的体积为另一份消耗硫酸溶液的体积V,贝【J:

(1)以甲基橙为指示剂时,VA与Vb的关

系是;

(2)以酚酞为指示剂时,Va与Vb的关系是。

[答案]

15、50mLpH=1的稀硫酸和盐酸的混合溶液与50mLBa(OH>溶液相混合,充分反应后过滤,得

0.466g沉淀,滤液的pH值变为13(假设混合后的体积为100mL),求:

(1)原混合液中sq2—和Cl—的物质的量;

(2)Ba(QH)2溶液的物质的量浓度。

_:

|第1题答案错误!

正确答案为C

■_:

i第2题答案错误!

正确答案为AC

-:

■第3题答案错误!

正确答案为B

-:

■第4题答案错误!

正确答案为B

-:

■第5题答案错误!

正确答案为CD

-:

■第6题答案错误!

正确答案为A

-:

■第7题答案错误!

正确答案为D

£:

■第8题答案错误!

正确答案为C

-:

■第9题答案错误!

正确答案为A:

-:

■第10题答案错误!

正确答案为A

提示:

+一13一1一—13一1

1、由水电离的C(H)=10mol•L,同时水电离产生C(QH)=10mol•L,在溶

2、pH相同的HCI与HAc溶质的浓度一定是HAQHC,由于{浓度相同,开始时的反应速率相同,后来HCI中『消耗,而HAc在反应的同时继续电离,在后来反应过程中HAc中的C(H+)大于HCI中的C(H\,平均速率HAc大,所需时间短,由于产生的H2相同故反应消耗的Zn相同。

3、由HSQ和NaOH容液反应的实质是H++OR=H2O有c(H+)•V(H+)=c(OH_)•V:

OH_)设体积为L,贝y:

1LXc(H+)=10LxC(OH_),1LXc(H+)=10Lx1O_3,c(H+)=10-2mol-L-1,有:

c(H2SO)1x10^

:

c(NaOH)=-:

10_3=5:

1,故B选项正确。

4、A选项中氨水恰好与盐酸反应,生成的NHCI因水解溶液显酸性因此有c(Cl_)>

c(E^)>c(『)>c(OH_),A错;B选项中两溶液恰好完全反应:

NHCI+NaOH=NHH2O+NaCl,

离子浓度大小顺序正确;C选项中,由于CHCOO水解,故c(Na+)>c(CH3COO)>c(OH_)>c(H

+),C错;D选项中溶液混合后显酸性,也就是c(H+)>c(OH-),给出离子浓度大小顺序错误,

中溶液中以电离为主,故有c(C2Q2-)>c(H2C2Q),C选项正确;A选项考查的是电荷守恒,应该

I|——2一一2

是:

c(K)+c(H)=c(HC2O)+c(OH)+2c(C2Q)A选项不正确;B选项应为:

c(HC2Q)+cQQ

一)+c(H2C2O4)=0.1moI•L一:

理论根据是碳元素守恒;由这两个等量关系可推出D中的等量关

系正确。

因为c(K)=0.1mol•L而推出B选项中关系式为c(HQQ)+c(C2O)+

c(H2C2Q)=0.1mol,所以c(K[=c(H2QO)+cLQOT)+c(C2Q2一)。

6、HAc+NaOH=NaAc+H2O,由题意可知正好完全反应,生成0.01molNaAc,而NaAc

完全电离,NaAc=Ac一INa1,Ac一水解使溶液呈碱性,由于水解程度不大,c(Ac一)>c(OH一)。

答案:

(1)冰醋酸分子未发生电离,无自由移动的离子;

(2)b、c、a

(3)C

(4)①加入NaAc②加入NaOH③加入活泼金属Zn

答案:

—3

2.9X103g

解析:

pH=11,c(OH—)=1X10—3mol•_—1,c(Mg(OH)2)=5X10—4mol•_—1,因为Mg(OH)2溶解度很小,1LMg(OH)2溶液可近似看做是1000g溶液,其中溶剂质量也可近似看作是1000g,

由此可求出

答案:

(1)C

(2)CuCO或CuO或Cu(OH)2

(3)八一-h_II-■'■1■'

(4)加入浓盐酸,在HCI气氛中,可抑制Cu2+的水解。

答案:

减小;NaOH与空气中的CO反应生成NqCO;

(1)Vx=Vb;

(2)VvV解析:

NaOH溶液放置于空气中,因NaOH与空气中CQ反应造成NaOH减少,故溶液的pH减小。

用H2SQ滴定NqCQ溶液,反应分两个阶段进行:

+2——

1H+CO=HCO(此时溶液呈弱碱性)

2H++HCO=CQT+H2O(此时溶液呈弱酸性)

滴定过程中,按哪种反应进行,取决于选择的指示剂。

(1)若选用甲基橙作指示剂,因其变色范围在pH=3.1〜4.4。

故滴定反应按②进行,由关系

式:

I“•一:

—一1:

一可知消耗的H2SQ量不变,故答案为VA=Vbo

(2)若选用酚酞作指示剂,酚酞的变色范围为pH=8〜10,滴定反应按①进行,由关系式

r1■''.l;l.J■-H-'「可知消耗H2SO4的量减少,故答案为VAVVBo

答案:

0.002;0.001;0.15mol•L1

解析:

Ba(QH)24H2SO4-0*SO41+2HQ

当溶液最后呈碱性时,HCI与HSQ都已反应完全,SQ2—已完全沉淀。

C(soj~)=W=0,04mol-rL

12—

原溶液中C(HSO)=0.04mol•L,n(SC4)=0.04X0.05=0.002mol

C(HCI)=0.1—0.04X2=0.02mol•L1

n

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