化学人教版高中选修4化学反应原理水溶液中的离子平衡.pdf

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1、水溶液中的离子平衡复习重点1 强、 弱电解质的概念及电离方程式的书写； 2弱电解质的电离平衡；电离平衡常数。 难点聚焦 （一）强电解质、弱电解质 思考：一种物质的水溶液能导电，原物质一定是电解质吗？ 2比较强、弱电解质 强电解质弱电解质 电离程度完全部分 电离平衡不、不可逆有、可能 过程表示 溶液中存在的微 粒 （水分子不计） = 只有电离出的阴、 阳离子， 不存在电 解质分子 既有电离出的阴、阳离子（少部分），又有 电解质分子（大部分） 。 电离方程式H2SO4=2H +SO 4 2 CaCl2=Ca 2+2Cl NH3 H2O NH4 +OH H2S H + +HS ， HS H +S2

2、实例绝大多数的盐 （包 括难溶性盐） ； 强酸： H2SO4、HCl、 HclO4等； 强 碱 ： Ba(OH)2、 Ca(OH)2等。 注意：多元强酸电离一步完成且完全 如 HnA=Nh +An 而多元弱酸的电离是分步进行的，且第二步电离比第一步电离困难，第三步电 离比第二步电离更困难，但每步电离都存在相应的电离平衡，因此应分步书写电离 方程式。例如磷酸的电离方程式应写三步： H3PO4 H +H 2PO4 ， H 2PO4 H +HPO 4 2 HPO 4 2 H +PO 4 3，不能 合并成 H3PO4 3H +PO 4 3。由于磷酸溶液中的 H + 主要由第一步电离决定， 因此磷 酸的

3、电离方程式有时也可只写第一步。 对 HnA弱酸而言，电离方程式可只考虑： HnA H +nA 想一想：为什么多元的酸电离下一步比上一步困难，电离程度小得多，甚至可 忽略？ （二）弱电解质的电离平衡 （1）概念 弱电解质的电离平衡是指在一定条件下（度、浓度），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的状态。 （2）特点 动动态平衡：V（闻子化）=V（分子化）0。在电离方程式中用“”表示。 定平衡时各组成成分一定，即平衡时溶液中离子浓度和分子浓度保持不变 变条件改变，平衡被打破。 （3）影响 电离 平衡的因素 与化学平衡一样，外界条件的改变也会引起移动. （三）电解质溶液导电能力的强弱

4、与电解质强弱影响溶液导电能力的因素： 自由移动离子浓度的大小。（主要决定因素）温度一定，离子浓度越大，导电 能力越强。 温度：温度越高，导电能力越强。（与金属导电相反） 离子电荷数：电荷数越高，导电能力越强。 由此可知：强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质强。 如较浓醋酸的导电能力可比极稀HCl 溶液强。 CaCO3虽为强电解质，但溶于 水所得溶液极稀，导电能力极差。 思考：若在某溶液中加入一种物质，出现沉淀， 则溶液的导电能力一定减弱吗？ （温度不变） 分析：不一定。关键要看溶液中离子浓度有无显著变化。如： （1）若在 H2SO4溶液中加Ba(OH)2，因生成BaSO4沉淀和极难电离的水，

5、使溶液 中离子浓度降低，导电能力降低。 （2）若在 H2SO4溶液中加BaCl2，虽有沉淀BaSO4生成，但同时生成了HCl，相当 于 1molSO4 2被 2molCl代替，故导电能力有所增强。 （3）若在 HCl 溶液中加AgNO 3，则导电能力几乎不变。 （四）水的电离平衡 1 实验证明，纯水微弱的导电性，是极弱的电解质： 2 251LH2O的物质的量n(H2O)= 18 1000 =55.6(mol)共有 10 7mol 发生电离 H2O H +OH 起始 (mol) 55.6 0 0 电离 (mol) 10 7 10 7 10 7 平衡 (mol)55.610 7 10 7 10 7

6、 25H + OH= 107=1014=Kw的离子积常数。 2影响 Kw的因素 Kw与溶液中 H + 、OH 无关，只与温度有关。 水的电离为吸热过程，所以当温度升高时，水的电离程度增大，Kw也增大。 例如 100， 1LH2O有 10 6mol 电离，此时水的离子积常数为 Kw=10 6 106=1012. 3影响水的电离平衡因素 （1）温度，升温度促进水的电离，降温则相反 （2）向纯水中引入H +或 OH，会抑制水的电离 （3）向纯水中引入弱酸酸根阴离子或弱碱阳离子，将促进水的电离，此乃为盐 类水解的实质。 3 酸、碱、盐溶液中水电离的定量计算。（列表比较如下： ） H + 水与 OH 水

7、关 系 x 的计算式室温 x 值对水电离影响 纯水 H + 水=OH 水 x=Kw x=110 7mol/L 对水电离影响 酸溶液 x= H Kw x110 7mol/L 碱溶液 x= OH Kw 抑制 正 盐 溶 液 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐 强碱强酸盐 x=H + x110 7mol/L 促进 x=OH x=Kw x=110 7mol/L 无 注H + 水、 OH 水指水电离出的H +、OH浓度 H+ 液、 OH 指指溶液中的H +、OH 浓度 由上表可得重要规律： （1）在任意温度任意物质的水溶液中（含纯水）的水本身电离出的H + 水OH 水 （2）酸和碱对水的电离均起抑制作用 只要碱的p

8、H值相等 （不论强弱、 不论几元） 对水的抑制程度相等，碱也同理。 若酸溶液的pH值与碱溶液的pOH值相等，则两种溶液中水的电离度相等。 如 pH=3的盐酸溶液与pH=11的氨水溶液在室温下，由水电离出的 H + 水=OH 水= 3 14 10 10 =10 11mol/L （3）在凡能水解的盐溶液中，水的电离均受到促进，且当强酸弱的碱盐的pH 和强碱弱酸盐的pOH值相等时（同一湿度） ，则促进程度相等。 （4）较浓溶液中水电离出H + 的大小： 酸溶液中 OH 等于水电离的 H+ 碱溶液中 H + 等于水电离的 H + 强酸弱碱盐溶液中的H + 等于水电离出 H+ 强碱弱酸盐溶液中的OH 等

9、于水电离出的H + 如 pH=4的 NH4Cl 溶液与 pH=10的 NaAc溶液中，（室温）由水电离出的 H + 水=OH 水= 10 14 10 10 =10 4mol/L 例题精讲例 1下列四种溶液中， 由水电离出的 H + 之比（依次）为（ ） pH=0的盐酸0.1mol/L的盐酸0.01mol/L的 NaOH 溶液 pH=11的 NaOH 溶液 （A）1 ：10 ：100 ：1000 （B ）0 ：1 ：12 ：11 （C）14 ：13 ： 12 ：11 （D） 14 ：13 ：2 ： 3 解析 H +=1mol/L H+ 水=OH =1 10 14mol/L H+=1mol/L H

10、+ 水= 1 .0 101 14 =1 10 13mol/L OH =1102mol/L H+ 水= 2 14 101 101 =110 12mol/L OH =1 10 3mol/L H+ 水= 3 14 101 101 =110 11mol/L 例 2某温度下， 纯水中的 H +=2 107mol/L ，则此时 OH=_ ，若温度不 变，滴入稀硫酸使H +=5 10 6mol/L ，则 OH=_ ，由水电离出 H+ 为，该纯 水的 PH值_7（填、 = 例 3常温下某溶液中，由水电离出的 H + 为 11012mol/L ，该溶液中一定能大 量共存的离子组是（） A K +、 Na+、SO

11、 4 2、NO 3 B Na +、K+、S2 、CO3 2 C Fe 2+、Mg2+、Cl 、SO4 2 DNH4 +、Cl 、K +、SO 3 2 4实战演练 一、选择题 1.（2001 年全国高考题） 在含有酚酞的01 molL 1 氨水中加入少量的NH4Cl 晶体，则溶液颜色 A.变蓝色B.变深 C.变浅D.不变 2. 当不考虑水的电离时，在氢硫酸溶液中，下列的离子浓度关系中正确的是 A.c(H )= c(HS ) 2c(S2) B.c(H )= c(HS ) c(S2) C.2c(S 2)= c(H ) D.c(S 2)= c(HS ) 3. 在无土栽培中，需配制一定量含50 mol

12、NH4Cl，24 mol K2SO4的营养液。若用 KCl,NH4Cl 和（ NH4）2SO4三种固体为原料来配制，三者的物质的量依次是（单位为 mol） A.2,64,24 B.48,2,24C.32,50,12 D.16,50,24 4. 在浓度均为1 mol L 1 的(NH4)2SO4、 （NH4）2CO3、 （NH4）2Fe(SO4)2三种溶液中， 若测得其中c(NH4)分别为a、b、c(mol L 1) ，则下列判断正确的是 A.a=b=c B.cab C.bac D.acb 5. 甲酸的下列性质中可以证明它是弱电解质的是 A.1 mol L 1 的甲酸溶液的c（ H ）约为 0.

13、01 mol L1 B.甲酸与水以任意比例互溶 C.10 mL 1 molL 1 甲酸恰好与10 mL 1 mol L 1NaOH溶液完全反应 D.在相同条件下，甲酸的导电性比一元强酸溶液的弱 6. 用水稀释0.1 mol L 1 氨水时，溶液中随着水量的增加而减小的是 A.c（OH ） c（NH3H2O） B.c（NH3H2O）c（OH ） C.c（H ）和 c（OH ）的乘积 D.OH 的物质的量 7. 下列各电离方程式中书写正确的是 A.CH3COOHH CH 3COO B.KHSO4K H SO2 4 C.Al(OH) 3Al 33OH D.NaH2PO4Na H 2PO 4 8. 当

14、溶液中HS H 2OS 2 H3O 达到平衡时，欲使 c(S 2) 增大，应加入 A.Cu 2 B.CO 2 3 C.H 2O D.HCl 9. 在 RNH2H2ORNH 3 OH 形成的平衡中， 要使 RNH 2H2O的电离程度及 c（OH ）都增大，可采取的措施是 A.通入 HCl B.加少量 NaOH 固体 C.加水D.升温 二、非选择题( 共 55 分) 10.(12分）用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是： 甲：称取一定质量的HA配制 0.1 mol L 1 的溶液100 mL；用 pH试纸测 出该溶液的pH ，即可证明HA是弱电解质。 乙：用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸

15、，分别配制pH 1 的两种酸溶液各 100 mL；分别取这两种溶液各10 mL，加水稀释为100 mL；各取相同体积的两 种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电 解质。 （1）在两个方案的第步中，都要用到的定量仪器是。 （2） 甲方案中， 说明 HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH 1（选填、 、）。 乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是（多选扣分） a. 装 HCl 溶液的试管中放出H2的速率快； b. 装 HA溶液的试管中放出H2的速率快； c. 两个试管中产生气体速率一样快： （3）请你评价乙方案中难以实现之处和不妥之处。 （4）请你再提出一个合理而比

16、较容易进行的方案（药品可任取），作简明扼要 表述。 11.(9分) 如下图，在一烧杯中盛有200 mL 0.1 molL 1 的 H3O4溶液，同时一 光滑小球悬浮在液体中间。 (1) 合上电键 K时，电流计指针向边偏转。 (2) 向烧杯里逐滴滴入0.4 mol L 1 的 Ba(OH)2溶液至刚好完全反应，可观察到 的现象有： ，。 (3) 磷酸可用磷矿石Ca3（ O4）2来制取，写出该反应的化学方程式： 12.(12分)已知多元弱酸在水溶液中的电离是分步进行的，且第一步电离程度大 于第二步电离程度，第二步电离程度远大于第三步电离程度 今有HA 、H2B、 H3C 三种一元、二元、三元弱酸，

17、根据“较强酸较弱酸盐较 强酸盐较弱酸”的反应规律，它们之间能发生下列反应： HA HC 2( 少量 )=AH 2C H2B（少量） 2A =B22HA H2B（少量） H2C =HB H3C 回答下列问题： (1) 相同条件下， HA 、H2B、H3C三种酸中酸性最强的是。 (2)A 、 B2、C3 、HB 、H 2C 、HC2 6 种离子中，最易结合质子的是，最 难结合质子的是。 (3) 判断下列反应的离子方程式中正确的是( 填写标号 ) 。 A.H3C3A =3HA C 3 B.HB A=HA B2 C.H3CB 2=HB H2C (4) 完成下列反应的离子方程式。 A.H3COH （过量

18、）； B.HA （过量）C 3 。 13.（8 分）在稀氨水中存在平衡：NH3H2ONH4OH , 如进行下列操作，则 NH3、NH 4 、H 、OH 浓度如何变化？试用“增大” “减小”“不变”填写。 （1）通适量 HCl 气体时，c(NH3) ,c(H ) 。 （2）加入少量 NaOH 固体时，c(NH4) ,c(OH ) 。 （3）加入 NH4Cl 晶体时，c(NH4) ,c(OH ) 。 14. （8 分）在 a、b 两支试管中，分别装上形态相同、质量相等的一颗锌粒，然 后向两支试管中分别加入相同物质的量、相同体积的稀盐酸和稀醋酸。填写下列空 白：（ 1） a、 b 两支试管中的现象：

19、相同点是；不同点 是。原因是 （2）a、b 两支试管中生成气体的体积开始时是a 于 b，反应完毕后 生成气体的总体积是a b，原因 是。 15. （6 分）为测定人呼出气体中二氧化碳的含量，将1000 mL 呼出的气体通入 50.0 mL氢氧化钡溶液中， 使其完全吸收， 过滤后取20.0 mL澄清溶液，用 0.100 mol L 1 盐酸滴定，当耗去20.4 mL 盐酸时恰好完全反应。另取20.0 mL 原氢氧化钡溶液， 用同种盐酸滴定，耗去36.4 mL盐酸时，恰好反应完全。试计算人呼出气体中二氧 化碳的体积百分含量（气体体积在标准状况下测定）_。 16. （2012. 山东莱芜 . 期末）

20、运用相关原理，回答下列各小题： 已知： 4 NaHSO 在水中的电离方程式为 2 44 NaHSONaHSO 1. 常温下 PH=5的 4 NaHSO溶液中水的电离程度 PH=9 的 32 NHH O中水的 电离程度。（填“ ”、” =”或“ ”、“=”或“ ”、” =”或“ ” ） (3) 将分别含有 32 4MnOFeFe 、I 的四种溶液混合，调节溶液的PH值，使 PH=1， 充分反应后：若I离子有剩余，上述四种离子在溶液中还存在的有，一定 不存在的是 若所得混合液呈紫色，上述四种离子在溶液中一定存在的有， 一定不存在的离子有。 参考答案 一、 1. 解析：c(NH4) 增大，平衡逆向移

21、动。 答案： C 2.A 3.B 4.B 5.AD 6.B 7.A 8.B 9.D 二、 10. （1）100 mL 容量瓶 （2） b （3）配制 pH=1的 HA溶液难以实现，不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积 相同。 （4）配制 NaA溶液，测其pH 7，即证明HA是弱电解质。 11.(1) 右 (2) 小球下沉到烧杯底部产生白色沉淀电流计指针偏转幅度不断变 小，最后指针回到中央 (3)Ca3（PO4）23H2SO4=2H3PO43CaSO4 12.(1)H 2（ 2）C 3 HB (3)BC (4)H3C3OH =C 3 3H2O 2H C 3=2 H2C 13. （1）减小增大（2）减小增大（3）增大减小 14. （1）都产生气泡，Zn 溶解 a产生气泡、 Zn溶解速度都快 HCl完全电离， HCl 中的c(H +) 大于 CH 3COOH 中的c(H +) （2）大等于 a中c(H +) 大于 b 中的 c(H +), 而酸的总量相等 15.4.48%