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1、高一化学竞赛辅导溶液中离子反应讲义一高一化学竞赛辅导溶液中的离子反应讲义一弱电解质的电离一、电解质和非电解质电解质、非电解质、电离的概念，强电解质、弱电解质的概念。二、弱电解质的电离程度和电离平衡（一）弱电解质电离平衡的建立：在一定条件下（如：温度、压强），当弱电解质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。（二）电离平衡的特征：具有“”、“”、“”、“”的特征。（三）电离平衡常数和电离度1电离平衡常数：是指在一定条件下，弱电解质在溶液中达到平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度的比值。HA H+A 注：（1）在此
2、计算公式中，离子浓度都是平衡浓度；（2）电离平衡常数的数值与温度有关，与浓度无关；弱电解质的电离是吸热的，一般温度越高，电离平衡常数越（填“大”或“小”）；（3）电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱，通常用Ka表示弱酸的电离平衡常数，用Kb 表示弱碱的电离平衡常数。Ka越大，弱酸的酸性越强；Kb 越大，弱碱的碱性越强。多元弱酸是分布电离的，每一级电离都有相应的电离平衡常数（用Ka1、Ka2 等表示），且电离平衡常数逐级减小。2电离度弱电解质的电离度与溶液的浓度有关，一般而言，浓度越大，电离度越小；浓度越小，电离度越大。（四）影响弱电解质电离平衡移动的因素1浓度：弱电解质的溶液中，加水稀释，电离平
3、衡正移，电离度增大。即稀释电离。思考：此规律用电离平衡常数如何解释？2温度：因为电离是吸热的，因此升温（填“促进”或“抑制”）电离。3加入其它电解质（1）加入与弱电解质电离出的离子相同的离子，电离平衡移动，电离度；（2）加入与弱电解质电离出的离子反应的离子，电离平衡移动，电离度。思考 1：0.1mol/L _CH3COO+H+平衡移动H+数目 c（H+）c（CH3COO-）电离平衡常数电离度溶液的导电能力NaOH(s)HCl(g)NaAc(s)Na2CO3(s)加热 冰醋酸水 思考 2：一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HCl 与_ 的比较HCl _ c（H+）中和酸所
4、用NaOH 的物质的量与过量 Zn 反应产生 H2 的体积与 Zn反应的起始反应速率（2）相同 c(H+)、相同体积的HCl 与_ 的比较HCl _ 酸的浓度中和所用 NaOH 的物质的量与过量 Zn 反应产生 H2 的体积与 Zn 反应 起始反应速率反应过程速率例 2已知磷酸是中强度的三元酸，试分析磷酸的各步电离，并用电离平衡理论加以解释。讨论：磷酸与磷酸钠在同一溶液中能大量共存吗？为什么？例 3在 0.2mol/L 氨水中存在下列平衡：NH3H2ONH3H2ONH4 OH，请就可变外界条件时，平衡及溶液中某些项目的改变填写下表：改变条件平衡移动方向pH c(NH4)微热（设溶质不挥发）通入
5、氨气至饱和通少量 HCl 气体 加少量 NaOH 固体 加少量 NH4Cl固体 加水稀释例 4已知常温下一水合氨的Kb1.7510 5，试回答下列问题：（1）当向该溶液中加入一定量的NaOH 固体时，平衡常数是否变化（设温度不变）？c(OH)是否变化？（2）若氨水的起始浓度为0.01mol/L，平衡时 c(OH)是多少？水的电离和溶液的pH 值 一、水的电离：水是一种极弱的电解质，存在电离平衡：H2OH2OH3O OH，简写为：H2OHOH 根据水的电离平衡，写出相应的平衡常数表达式，应有室温时，1L 纯水中（即 55.56mol/L）测得只有 1107molH2O 发生电离，电离前后H2O
6、的物质的量几乎不变，故c（H2O）可视为常数，上式可表示为：c（H）c（OH）K电离 c（H2O）K电离与常数 c（H2O）的积叫做水的离子积常数，用KW 表示，室温时：KWc（H）c（OH）110 14 1、水分子能够发生电离，水分子发生电离后产生的离子分别是H3O和 OH，发生电离的水分子所占比例很小；2、水的电离是个吸热过程，故温度升高，水的KW 增大，100时Kw c（H）c（OH）110 12 3、水的离子积不仅适用于纯水，也适用于酸、碱和盐的稀溶液，任何溶液中由水电离的c（H）与 c（OH ）总是相等的；4、含有 H的溶液不一定是酸，同样含OH 的溶液也不一定是碱，在任何水溶液中都
7、存在H和 OH，溶液显酸性、中性、还是碱性，主要由 c（H）和 c（OH）的相对大小决定；5、在酸、碱和盐的稀溶液中，均存在水的电离平衡，也就是水溶液中都是 H、OH共存的。水溶液中都存在Kwc（H）c（OH）（Kw 25 1014）；6、酸、碱由于电离产生的H或 OH对水的电离平衡起抑制作用，使水的电离程度减小，而某些盐溶液中由于Ac、NH4等“弱离子”因结合水电离出的H或 OH能促进水的电离平衡，使水的电离程度增大，但无论哪种情况，只要温度不变，KW 就不变。二、溶液的酸碱性和pH 溶液的酸碱性与溶液中c（H）和 c（OH）的关系：中性溶液 c（H）c（OH）110 7mol/L 酸性溶液
8、 c（H）c（OH），c（H）1107mol/L 碱性溶液 c（H）c（OH），c（H）110 7mol/L 但由于我们经常用到c（H）很小的溶液，如c（H）1107mol/L 的溶液，用这样的量来表示溶液的酸碱性的强弱很不方便。为此，化学上常采用pH 来表示溶液酸碱性的强弱。pH 表示 c（H）的负对数，那么，溶液的酸碱性与溶液的pH 值的关系为：pH lg c（H）中性溶液 c（H）110 7mol/L pH 7；酸性溶液 c（H）110 7mol/L pH 7 碱性溶液 c（H）110 7mol/L pH 7 1、溶液的酸碱性是指溶液中c（H）与 c（OH）的相对大小，当c（H）c（OH
9、）时，溶液显酸性，当c（H）c（OH）时，溶液显碱性，在未注明条件时，不能用pH 值等于多少或 c（H）与 110 7mol/L 的关系来判断溶液的酸、碱性。一般未注明条件都是指常温；2、酸溶液不一定就是酸，也可能是某些盐溶液，同样，碱溶液也不一定是碱；3、水中加酸或碱均抑制水的电离，但由水电离出的c（H）与 c（OH）总是相等；4、任何电解质溶液中，H与 OH总是共存，c（H）与 c（OH）此消彼长，但只要温度不变，则Kw c（H）c（OH）不变；5、酸性溶液中c（H）越大，酸性越强，pH 越小；碱性溶液中c（OH）越大，c（H）越小，pH 越大，碱性越强；6、pH 的适应范围：稀溶液，01
10、4 之间；7、pH 的测定方法：酸碱指示剂甲基橙、石蕊、酚酞常用酸碱指示剂及其变色范围：指示剂变色范围的 pH 石蕊 5 红色 58 紫色 8 蓝色 甲基橙3.1 红色 3.14.4 橙色 4.4 黄色 酚酞 8 无色810 浅红 10 红色 8、pH 值的测定也可以用pH 试纸 最简单的方法。操作：将一小块pH 试纸放在洁净的玻璃片上，用玻璃棒沾取未知液点试纸中部，然后与标准比色卡比较读数即可。注意：事先不能用水湿润pH 试纸；只能读取整数值或范围三、混合液的pH 值计算方法公式1、强酸与强酸的混合：先求 c(H）混：将两种酸中的H离子数相加除以总体积，再求其它）c(H)混（c(H)1V1c
11、(H)2V2）/（V1V2）2、强碱与强碱的混合：先求 c(OH)混：将两种酸中的OH离子数相加除以总体积，再求其它）c(OH)混（c(OH)1V1c(OH)2V2）/（V1V2）（注意：不能直接计算 c(H）混）3、强酸与强碱的混合：先据 HOH H2O 计算余下的 H或 OH，H有余，则用余下的 H数除以溶液总体积求c(H）混；OH有余，则用余下的OH数除以溶液总体积求c(OH)混，再求其它注意点：（1）在加法运算中，浓度相差100 倍以上（含 100 倍）的，小的可以忽略不计！（2）混合液的 pH 值是通过计算混合液的c(H）混或c(OH)混求解的，因此，计算时一定要遵循“酸按酸”、“碱
12、按碱”的原则进行。（3）不同体积的溶液相互混合时，混合后溶液的体积都会发生改变，但在不考虑溶液体积的变化时，我们可近似认为体积具有加和性，即混合后体积等于原体积的和，当题目给出混合后溶液的密度时，则不能运用体积的加和性来计算溶液的体积，而应该用质量与密度的关系求算溶液的体积。四、稀释过程溶液pH 值的变化规律1、强酸溶液：稀释10n 倍时，pH 稀pH 原n（但始终不能大于或等于7）2、弱酸溶液：稀释10n 倍时，pH 稀pH 原n（但始终不能大于或等于 7）3、强碱溶液：稀释10n 倍时，pH 稀pH 原n（但始终不能小于或等于 7）4、弱碱溶液：稀释10n 倍时，pH 稀pH 原n（但始终
13、不能小于或等于 7）注意点：（1）常温下不论任何溶液，稀释时pH 均是向 7 靠近（即向中性靠近）；任何溶液无限稀释后pH 均为 7。（2）稀释时，弱酸、弱碱电离程度增大，弱电解质电离产生的离子增多，溶液中c（H）和 c（OH）变化较慢，因此溶液的pH 变化得慢，强酸、强碱则没有电离程度的影响，所以变化得快。（3）相同 pH 的强酸（强碱）溶液与弱酸（弱碱）溶液稀释相同的倍数时，强酸（强碱）变化比弱酸（弱碱）的变化幅度要大，可利用这一点来判断弱电解质的相对强弱。例 1常温下，104mol/L 的盐酸溶液中，c（OH）mol/L，将上述盐酸稀释10 倍，溶液中c（H）mol/L、c（OH）mol
14、/L；将上述溶液稀释 _倍，溶液中 c（H）mol/L、c（OH）mol/L。例 2pH2 的 A、B两种酸溶液各1mL，分别加水稀释到1000mL，其 pH 值与溶液体积V 的关系如图所示。下列说法正确的是（）AA、B 两酸溶液的物质的量浓度一定相等B稀释后，A 溶液的酸性比 B 溶液强Ca5 时，A 是强酸，B是弱酸D若 A、B都是弱酸，则 5a2 例 3将 pH8 的氢氧化钠溶液与pH10 的氢氧化钠溶液等体积混合后，溶液中的氢离子浓度最接近于（）A、molL 1 B、molL 1 C、（1081010）molL 1 D、210 10 mol L1 例 450mLpH1 的硫酸和盐酸的混合液与 50mL 的 Ba（OH）2 溶液相混合，充分反应后过滤，得到沉淀0.466g，滤液的 pH 为 13。（1）混合酸液中SO42和 Cl的物质的量浓度；（2）Ba（OH）2 的物质的量浓度。例 5已知 HCO3比 HBrO 更难电离，但HBrO 的酸性比 H2CO3弱，写出以下反应的离子方程式：（1）向 NaHCO3 溶液中滴加少量溴水（2）向 Na2CO3 溶液中滴加少量溴水