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1、第七专题 水溶液中的离子平衡本讲稿第一页，共四十七页1(2012 年广东，双选)对于常温下 pH 为2的盐酸，叙述正确的是()。Ac(H)c(Cl)c(OH)B与等体积 pH12 的氨水混合后所得溶液显酸性C由 H2O电离出的c(H)1.0 1012 molL1D与等体积 0.01 molL1乙酸钠溶液混合后所得溶液中：c(Cl)c(CH3COO)本讲稿第二页，共四十七页答案：AC 解析：A项正确，符合电荷守恒；B项错误，NH3H2O 是弱碱，pH12 的氨水中 NH3H2O 的浓度远大于 0.01 molL1，故其与等体积等浓度的盐酸混合后所得溶液显碱性；C项正确，c(H)水c(OH)水Kw
2、/c(H)1.01012 molL1；D项错误，混合后生成的乙酸是弱酸，只有部分电离，故c(Cl)c(CH3COO)。本讲稿第三页，共四十七页本讲稿第四页，共四十七页答案：D本讲稿第五页，共四十七页3(2010 年广东)HA 为酸性略强于醋酸的一元弱酸，在 0.1molL1 NaA 溶液中，离子浓度关系正确的是()。DAc(Na)c(A)c(H)c(OH)Bc(Na)c(OH)c(A)c(H)Cc(Na)c(OH)c(A)c(H)Dc(Na)c(H)c(A)c(OH)解析：HA为一元弱酸，则NaA为强碱弱酸盐，溶液由于A的水解显碱性，离子浓度大小为c(Na)c(A)c(OH)c(H)，A、B错
3、误；根据溶液中电荷守恒，则c(Na)c(H)c(A)c(OH)，C错，D正确。本讲稿第六页，共四十七页本讲稿第七页，共四十七页答案：D 解析：氯水中也含有氯气分子，A项中物料守恒不成立；根据Cl2H2O HClOHCl，HCl完全电离而HClO部分电离，故c(H)c(Cl)c(ClO)c(OH)，B错；等物质的量的强碱与弱酸混合生成强碱弱酸盐显碱性：c(OH)c(H)，根据溶液中电荷守恒可判断c(Na)c(CH3COO)。本讲稿第八页，共四十七页水溶液中的离子平衡是化学平衡的延伸和应用，也是高考中考点分布较多的内容之一。考查内容主要有以下三个方面：(1)弱电解质的电离平衡和溶液的酸碱性；(2)
4、盐类的水解平衡；(3)难溶电解质的沉淀溶解平衡。从近几年高考命题的变化趋势来看，预计溶液中离子浓度的大小比较及沉淀的溶解平衡和转化仍是主要考查题型。本讲稿第九页，共四十七页 1弱电解质电离平衡 (1)电离平衡是动态平衡：v(分子电离)v(离子结合)，电离平衡方程式中用“”表示。(2)电离平衡常数是温度函数：Ka(弱酸)、Kb(弱碱)表达式，温度一定时，本讲稿第十页，共四十七页(3)电离反应是吸热反应，影响平衡移动的主要因素是_，平衡移动原理与化学平衡移动原理基本相同。例如，升温向电离方向移动，K_，降温向结合方向移动，K_，改变浓度，K_。温度和浓度增大减小不变 2水的电离和溶液的pH (1)
5、电离常数与离子积：H2OH2O H3OOH简写为H2O HOH。水的电离常数：K ；水的离子积：KWc(H)c(OH)=Kc(H2O)。25 时，KW1.01014。本讲稿第十一页，共四十七页(2)pH与溶液的酸碱性。数学表达式：pH_。溶液酸碱性与pH、c(H)、c(OH)的关系。溶液呈中性，溶液呈酸性，pH7，c(H)c(OH)；溶液呈碱性，pH7，c(H)c(OH)。(3)酸碱溶液稀释时pH的变化。强酸与弱酸分别加水稀释10n 倍时，强酸：pH稀pH原 pH7，c(H)c(OH)1.0107 molL1；n；弱酸：pH稀 _pH原n。lgc(H)本讲稿第十二页，共四十七页 强碱与弱碱分别
6、加水稀释10n倍时，强碱：pH稀pH原n；弱碱：pH稀_pH原 n。注意：酸碱溶液稀释到一定程度时，水的电离不能忽略，此时、中的计算式不适用；酸碱溶液无论加水稀释多少倍，都不改变其酸碱性。3盐类的水解 (1)盐类水解的实质：盐水 酸碱H0。(2)影响盐类水解程度的因素。温度：盐水解吸热，升温，盐水解程度_，盐溶液的酸性或碱性_。增大增强本讲稿第十三页，共四十七页 浓度：盐溶液越稀，水解程度越_，加水稀释能促进盐的水解。因溶液体积增大得更多，所以盐溶液中的c(H)或c(OH)反而_(即酸性或碱性减弱)。向能水解的盐溶液中加入与水解产物相同的离子，_盐水解；若将水解产物反应掉，_盐水解。例如，在F
7、eCl3溶液中存在 Fe33H2O Fe(OH)33H，若加入少量的NaOH溶液，则水解平衡向右移动，促进Fe3水解；若加入少量盐酸，则水解平衡向左移动，抑制Fe3水解。大减小抑制促进本讲稿第十四页，共四十七页4酸碱中和滴定(1)滴定原理：酸(A)、碱(B)反应时的物质的量之比等于它们的化学计量数之比，即。c、V、v 分别表示物质的量浓度、溶液的体积、化学计量数。(2)所 需 主 要 仪 器 和 药 品：_、_、_、标准液，待测液。滴定管(酸式、碱式)锥形瓶指示剂本讲稿第十五页，共四十七页(3)主要操作步骤：润洗滴定管调整滴定管内液面在“0”或“0”以下并读数在锥形瓶中注入待测液和指示剂滴定(
8、重复 23 次)计算。(4)误差分析：若1 时，测定碱的浓度，则 c(B)，据此进行误差分析，如读取酸式滴定管内酸的读数时，先仰视后 俯 视，则 测得的V(A)_，故 实 验 结 果c(B)_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。偏小偏小本讲稿第十六页，共四十七页本讲稿第十七页，共四十七页弱电解质的电离平衡例 1证明可溶性一元酸(HX)是弱酸，在 25 条件下设计如下方案，其中不合理的是()。A测 1 molL1NaX溶液的 pH 时，若pH7，证明 HX是弱酸B测0.1 molL1 HX溶液的 pH 时，若pH1，证明 HX是弱酸C将等浓度、等体积的盐酸和 NaX 溶液混合，若混合溶液的 p
9、H7，证明 HX 是弱酸D对 0.1 molL1的盐酸和0.1 molL1的 HX 溶液进行导电性实验，若连接 HX 溶液的灯泡较暗，证明 HX 是弱酸本讲稿第十八页，共四十七页答案：C 解析：A正确，溶液pH7，说明NaX发生水解反应：XH2O HXOH，NaX为强碱弱酸盐；B正确，0.1 molL1 HX溶液的pH1，则c(H)0.1 molL1，说明HX只是部分电离，HX是弱酸；C错误，等浓度、等体积的盐酸和 NaX溶液混合，因NaCl不水解，则无论HX是强酸还是弱酸，其溶液都显酸性；D正确，用同浓度的一元酸做导电性实验，灯泡较暗者，溶液离子浓度较小，说明HX没有完全电离，则其为弱酸。本
10、讲稿第十九页，共四十七页【触类旁通】1常温下 0.1 molL1醋酸溶液的 pHa，下列能使溶液pHa1 的措施是()。A将溶液稀释到原体积的 10 倍B加入适量的醋酸钠固体 D提高溶液的温度 C加入等体积0.2 molL1盐酸本讲稿第二十页，共四十七页解析：弱电解质醋酸稀释会使电离程度增大，稀释 10 倍后，醋酸溶液的 pH 应小于(a1)，A 项错误；加入适量醋酸钠固体可以抑制醋酸的电离，能使醋酸溶液的 pH 等于(a1)，B 项正确；加入盐酸会使溶液的酸性增强，使醋酸溶液 pH 减小，C项错误；提高溶液温度会使醋酸的电离程度增大，使醋酸溶液酸性增强，pH 减小，D 项错误。答案：B本讲稿
11、第二十一页，共四十七页1影响弱电解质电离平衡常数 K 的外界因素为温度，浓度对 K 无影响。2相同浓度下，弱酸的电离平衡常数 K 值越大，酸性越强。3判断 HA 是强酸还是弱酸常见的五种方法：(以 CH3COOH 为例)(1)0.1 molL1的 CH3COOH 溶液，测其 pH 大于1。(2)测 CH3COONa 溶液的 pH 大于7。本讲稿第二十二页，共四十七页 (3)取 pH3的 CH3COOH 溶液1 mL，用水稀释到100 mL后，测其pH小于5。(4)分别测同体积 0.1 molL1的 CH3COOH 溶液和 HCl 溶液的导电性。(5)0.1 molL1的 CH3COOH 溶液和
12、 HCl 溶液，分别与 Mg反应，起始时 CH3COOH 溶液的反应速率慢。本讲稿第二十三页，共四十七页水的电离与溶液的酸碱性例 2(2012年全国)已知温度T时水的离子积常数为Kw，该温度下，将浓度为 a molL1的一元酸HA与b molL1的一)。元碱 BOH 等体积混合，可判定溶液呈中性的依据是(AabB混合溶液的 pH7 D混合溶液中，c(H)c(B)c(OH)c(A)本讲稿第二十四页，共四十七页解析：A 项，因无法确定酸与碱是否为强酸、强碱，故反应后的溶液不一定呈中性；B 项，因温度T 不一定指常温25，同样也不能说明溶液呈中性；C 项，通过分析可知，题给条件实际上即c(H)c(O
13、H)，故溶液必然呈中性；D 项，根据溶液中的电荷守恒，无论溶液呈酸性、碱性或中性都成立，故无法判断。答案：C本讲稿第二十五页，共四十七页【触类旁通】2(2012 年上海)水中加入下列溶液对水的电离平衡不产生影响的是()。ANaHSO4 溶液CKAl(SO4)2 溶液 BKF 溶液DNaI 溶液D 解析：NaHSO4电离出H，抑制水的电离，A项错误；F水解促进水的电离，B项错误；Al3水解促进水的电离，C项错；Na、I均不水解，对水的电离无影响，D项正确。本讲稿第二十六页，共四十七页3根据要求完成下列填空 (1)25 时，Kw_。(2)100 时，0.1 molL1 NaCl 溶液的pH_7，溶
14、液显_。(3)0.1 molL1 HCl 溶液中由水电离出的 c(H)_molL1。(4)0.1 molL1 CH3COOH 溶液中由水电离出的 c(OH)_ 0.1 molL1 HCl 溶液中由水电离出的c(OH)。(5)0.1 molL1 CH3COONa 溶 液 中 由 水 电离出的 c(H)_0.1 molL1 CH3COOH 溶液中由水电离出的 c(H)，前者显_。1.01014小于中性11013大于大于碱性本讲稿第二十七页，共四十七页 影响水电离平衡的主要因素与规律。1水电离出的H、OH与酸、碱、盐的关系。(1)在酸、碱溶液中，酸、碱电离出的H、OH均抑制水的电离，故室温时酸、碱溶
15、液中由水电离出的H、OH浓度均小于1107 molL1。(2)能水解的盐溶液中，发生水解反应的阴、阳离子消耗H、OH均促进水的电离，故室温时此类盐溶液中由水电离出的H、OH浓度均大于1107 molL1。2水电离出的H、OH与温度的关系。电离吸热，因此升温能促进水的电离，c(H)c(OH)增大。但只要温度不变，水溶液(稀溶液)中的c(H)c(OH)就不变。本讲稿第二十八页，共四十七页pH 的测定与简单计算 例3某温度(T)下的溶液中，c(H)10 xmolL1，c(OH)10ymolL1，x与y的关系如下图所示，请回答下列问题：(1)此温度下，水的离子积KW为_，则该温度T_25(填“”、“1
16、1014，故该温度T25；pH7的溶液中，c(H)1107molL1碱(2)10192本讲稿第三十页，共四十七页【触类旁通】(1)由图中信息可知 HA 为_酸(填“强”或“弱”)，理由是_。4常温下，向100 mL 0.01 molL1HA溶液中逐滴加入0.02molL1MOH溶液，下图中所示曲线表示混合溶液的pH变化情况(体积变化忽略不计)。回答下列问题：本讲稿第三十一页，共四十七页 (2)常温下，一定浓度的MA稀溶液的pHa，则a_7(填“”、“”、“c(A)c(OH)c(H)。(4)由物料守恒可得c(M)c(MOH)2c(A)，结合电荷守恒：c(M)c(H)c(A)c(OH)，c(MOH
17、)c(OH)c(A)c(H)0.005 molL1。本讲稿第三十三页，共四十七页答案：(1)强0.01 molL1 HA 的 pH 为2，说明 HA 完全电离(2)c(A)c(OH)c(H)(4)0.005本讲稿第三十四页，共四十七页 溶液 pH 计算应注意的几个问题：外界条件是否指室温；当酸、碱混合后，首先要判断溶液的酸碱性，然后再计算c(H)或c(OH)，最后求得溶液的pH；要特别注意溶液中的c(H)和由水电离出的c(H)的差异，否则容易走向误区。本讲稿第三十五页，共四十七页盐的水解与离子浓度的比较 本讲稿第三十六页，共四十七页解析：A 项不符合电荷守恒，错误；pH8.3 的 NaHCO3
18、的浓度，B 错误；pH11 的氨水与 pH3 的盐酸等体积混合，氨水过量，溶液显碱性，C 错误；根据物料守恒和电荷守恒可推知 D 正确。答案：D本讲稿第三十七页，共四十七页5完成下列填空。(1)将 20 mL 0.1 molL1 CH3COOH 溶液与10 mL 0.1 molL 1NaOH 溶液混合后，溶液显_性，溶液中各粒子物质的量浓度由大到小排列顺序是_。满足物料守恒的关系式：_；满足电荷守恒的关系式：c(Na)c(H)_。(2)0.1 molL1Na2CO3溶液中：酸 c(CH3COO)c(Na)c(CH3COOH)c(H)c(OH)本讲稿第三十八页，共四十七页常见的需要考虑盐类水解的
19、几个问题。1判断盐溶液酸碱性及能否使酸碱指示剂变色时，要考虑盐的水解。2配制某些盐的溶液时，为了防止其水解，需加入对应的酸抑制其水解，如配制 FeCl3 溶液时，一般先将 FeCl3 溶解在盐酸中，然后再加水稀释。3制备某些胶体物质时，要考虑盐水解反应的影响，如制氢氧化铁胶体时，不能长时间加热煮沸。本讲稿第三十九页，共四十七页 4加热浓缩、蒸发溶液时要考虑盐的水解反应的影响。例如，加热蒸发 AlCl3 溶液时，Al3水解生成 Al(OH)3，HCl 挥发，得不到 AlCl3；而加热浓缩、蒸发 Al2(SO4)3 溶液时，H2SO4不挥发，可以得到Al2(SO4)3。5调节溶液的 pH，进行物质
20、的分离与提纯时，可利用盐的水解反应，如 MgCl2 溶液中含易水解的阳离子Fe3、Cu2、Al3等时，可以加入 MgCO3、Mg(OH)2、MgO、Mg等调节溶液的pH，除去Fe3、Cu2、Al3。本讲稿第四十页，共四十七页 6.判断盐溶液中粒子种类和数量及比较盐溶液中离子浓度大小时，要考虑盐的水解。例如，Na2S溶液中含有Na、HS、OH、H、S2、H2S，其浓度关系如下：(1)电荷守恒：c(Na)c(H)2c(S2)c(HS-)c(OH-)。(2)物料守恒：c(Na)2c(S2)c(HS)c(H2S)。(3)质子守恒c(OH )c(H)c(HS)2c(H2S)。质子守恒式一般可由电荷守恒式
21、和物料守恒式通过代数运算得到。本讲稿第四十一页，共四十七页难溶电解质的溶解平衡例 5已知下表数据，对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法中，不正确的是()。物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp/25 8.010162.210204.01038完全沉淀时的pH范围9.66.434本讲稿第四十二页，共四十七页 解析：比较三者的溶度积常数，可知Fe(OH)3的溶解度最小，越弱越水解，故先看到Fe(OH)3沉淀，A正确；由于Cu2、Fe2和Fe3在溶液中均发生水解反应使金属阳离子浓度减小，B正确；向该混合溶液加入氯水，Fe2被氧化成Fe3，调节pH至
22、34后Fe3全部转化为Fe(OH)3沉淀，但溶液中还有Cl，故无法获得纯净的CuSO4溶液，C错；由表格数据可判断D正确。答案：C本讲稿第四十三页，共四十七页【触类旁通】6某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液 pH，金属阳离子浓度的变化如下图所示。据图分析，下列判断错误的是()。AKspFe(OH)3KspCu(OH)2B加适量 NH4Cl固体可使溶液由 a点变到 b 点Cc、d 两点代表的溶液中 c(H)与c(OH)乘积相等DFe(OH)3、Cu(OH)2分别在 b、c 两点代表的溶液中达到饱和本讲稿第四十四页，共四十七页 解析：比较b
23、、c两点，Fe3与Cu 2离子的浓度相同，KspFe(OH)3c(Fe3)c3(OH)，KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)，Fe(OH)3溶液中H浓度大，即OH浓度小，故KspFe(OH)3Ksp，溶液过饱和，生成沉淀；QcKsp，溶液饱和，沉淀溶解平衡；QcKsp，溶液未饱和，无沉淀生成或固体物质溶解。Qc表示有关离子浓度的离子积。判断沉淀能否转化。Ksp大的难溶物可转化为Ksp小的难溶物。本讲稿第四十六页，共四十七页2沉淀的形成、溶解与转化。(1)欲沉淀某种离子时，应尽量选择让该离子形成的沉淀溶解度足够小的试剂，同时尽量增大与该离子形成沉淀的离子浓度，以使该离子沉淀更完全。(2)沉淀遇酸、盐等适当的试剂可溶解。(3)沉淀的转化规律：当两种物质的 Ksp差别较大时，Ksp大的难溶物易转化为 Ksp小的难溶物。本讲稿第四十七页，共四十七页