2023年电离平衡知识点规律大全.doc

高中化学知识点规律大全电离平衡1电离平衡强电解质和弱电解质强电解质弱电解质概 念在水溶液里所有电离为离子的电解质在水溶液里仅部分电离为离子的电解质化合物类型具有离子键的离子化合物和某些具有极性键的共价化合物某些具有极性键的共价化合物所含物质强酸、强碱、盐等水、弱酸、弱碱电离情况完全电离，不存在电离平衡(电离不可逆)不完全电离(部分电离)，存在电离平衡联 系都属于电解质说明 离子化合物在熔融或溶于水时离子键被破坏，电离产生了自由移动的离子而导电；共价化合物只有在溶于水时才干导电因此，可通过使一个化合物处在熔融状态时能否导电的实验来鉴定该化合物是共价化合物还是离子化合物弱电解质的电离平衡 (1)电离平衡的概念：在一定条件(如温度、压强)下，当电解质分子电离成离子的速率与离子重新结合成分子的速率相等时，电离过程就达成了平衡状态，这叫做电离平衡(2)弱电解质的电离平衡的特点：电离平衡遵循勒夏特列原理，可根据此原理分析电离平衡的移动情况电离平衡是动态平衡电离方程式中用可逆符号“”表达例如：CH3COOHCH3COO + HNH3H2ONH4 + OH将弱电解质溶液加水稀释时，电离平衡向弱电解质电离的方向移动此时，溶液中的离子数目增多，但电解质的分子数减少，离子浓度减小，溶液的导电性减少由于电离过程是吸热过程，因此，升高温度，可使电离平衡向弱电解质电离的方向移动此时，溶液中离子的数目增多，离子浓度增大，溶液的导电性增强在弱电解质溶液中，加入与弱电解质电离出相同的离子的强电解质时，使弱电解质的电离平衡向逆反映方向移动例如，在0.1molL1”滴有氨水的溶液(显浅红色)中，存在电离平衡NH3H2ONH4 + OH当向其中加入少量下列物质时：a NH4Cl固体由于增大了c(NH4)，使NH3H2O的电离平衡逆向移动，c(OH)减小，溶液红色变浅bNaOH固体NaOH溶于水时电离产生的OH克制了NH3H2O的电离，从而使平衡逆向移动电离平衡常数 在一定温度下，当弱电解质的电离达成平衡状态时，溶液中电离产生的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的弱电解质分子浓度的比值是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数弱酸的电离常数用Ka表达，弱碱的电离常数用Kb表达(1)电离平衡常数的表达式一元弱酸、一元弱碱的电离常数表达式：例如，一定温度下CH3COOH的电离常数为：CH3COOHCH3COO + H一定温度下NH3H2O的电离常数为：NH3H2ONH4 + OH多元弱酸的电离特点及电离常数表达式：a分步电离是几元酸就分几步电离每步电离只能产生一个H，每一步电离都有其相应的电离常数b电离限度逐渐减小，且K1K2K3，故多元弱酸溶液中平衡时的H重要来源于第一步所以，在比较多元弱酸的酸性强弱时，只需比较其K1即可例如25时，H3PO4的电离；H3PO4 H2PO4 + H H2PO4 HPO42 + H HPO42 PO43 + H 注意 a电离常数表达式中各组分的浓度均为平衡浓度 b多元弱酸溶液中的c(H)是各步电离产生的c(H)的总和，在每步的电离常数表达式中的c(H)是指溶液中H的总浓度而不是该步电离产生的c(H)(2)电离常数的特性同一弱电解质的稀溶液的电离常数的大小与溶液的浓度无关，只随温度的变化而变化温度不变，K值不变；温度不同，K值也不同但由于电离常数随温度的变化不大，在室温时，可不考虑温度对电离常数的影响(3)电离常数的意义：表白弱电解质电离的难易限度K值越大，离子浓度越大，该电解质越易电离；反之，电解质越难电离比较弱酸或弱碱相对强弱例如在25时，HNO2的K4.6104，CH3COOH的K1.8105，因此HNO2的酸性比CH3COOH的酸性强6水的电离和溶液的pH水的电离(1)水的电离方程式水是一种极弱的电解质，它能像酸同样电离出很少量的H，又能像碱同样电离出少量的OH(这叫做水的自偶电离)水的电离方程式可表达为： H2O + H2O H3O + OH简写为：H2O H + OH(2)水的离子积KW一定温度下，水的电离常数为：即c(H)c(OH)Kc(H2O)设水的密度为1 gcm3，则1 L H2O1 000 mL H2O1 000 gH2055.6 mol，即H2O的起始浓度为55.6 molL1由于水是极弱的电解质，它电离时消耗的水与电离前相比，可忽略不计例如，25时，1 LH2O中已电离的H2O为107mol，所以c(H2O)55.6 molL1，即Kc(H2O)为一常数，这个新的常数叫做水的离子积常数，简称水的离子积，表达为： c(H)c(OH)KW说明 一定温度下，由于KW为一常数，故通常不写单位，如25时KW11014KW只与温度有关，与溶液的酸碱性无关温度不变，KW不变；温度变化，KW也发生变化由于水的电离过程是吸热过程，因此温度升高时，纯水中的c(H)、c(OH)同时增大，KW也随着增大例如： 25时，c(H)(OH)1107 molL1 ，KW11014 100时，c(H)(OH)1106 molL1 ，KW11012但由于c(H)与c(OH)始终保持相等，故仍显中性在任何以水为溶剂的溶液中都存在H和OH，它们既互相依存，又互相制约当溶液中的c(H)增大时，c(OH)将减小；反之，当溶液中的c(OH)增大时，c(H)则必然减小但无论在中性、酸性还是碱性溶液中，在一定温度下，c(H)与c(OH)的乘积(即KW)仍是不变的，也就是说，KW不仅合用于纯水，也合用于任何酸、碱、盐的稀溶液只要温度相同，不管是在纯水中，还是在酸、碱、盐的水溶液中，KW都是相同的一定温度下，不管是纯水中，还是在酸、碱、盐的水溶液中，由H2O电离产生的c(H)与c(OH)总是相等的如25时，0.1 molL1的盐酸中，c水(H)c(OH)11013 molL1水的电离平衡遵循勒夏特列原理例如，向纯水中加入酸或碱，均使水的电离平衡逆向移动(即酸或碱克制水的电离)；向水中投入活泼金属如钠等，由于金属与水电离产生的H直接作用而促进水的电离溶液的酸碱性的实质 任何水溶液中都存在水的电离，因此都具有H和OH一种溶液是显酸性、中性还是碱性，是由该溶液中的c(H)与c(OH)的相对大小来决定的酸性溶液：c(H)c(OH)中性溶液：c(H)c(OH)碱性溶液：c(H)c(OH)例如：25时，由于KW11014，所以：中性溶液：c(H)c(OH)1107 molL1 酸性溶液：c(H)1107 molL1，c(OH)1107 molL1碱性溶液：c(H)1107 molL1，c(OH) 1107 molL1100时，由于KW11012，所以：中性溶液：c(H)c(OH)1106 molL1 酸性溶液：c(H)1106 molL1，c(OH)1106 molL1碱性溶液：c(H)1106 molL1，c(OH) 1106 molL1溶液的pH(1)溶液的pH的概念：在c(H)1 molL1的水溶液中，采用c(H)的负对数来表达溶液酸碱性的强弱(2)数学表达式： pH1gc(H)若c(H)10n molL1，则pHn若c(H) m10n molL1，则pHnlgm(3)溶液酸碱性的强弱与pH的关系常温(25)时：pH7，溶液呈中性，c(H)c(OH)1107 molL1Ph7，溶液呈酸性，pH小(大) c(H)大(小) 溶液的酸性强(弱)PH7，溶液呈碱性，pH大(小) c(OH)大(小) 溶液的碱性强(弱)pH范围为014之间pH0的溶液中并非无H，而是c(H)1molL1；pH14的溶液中并非没有OH，而是c(OH)1 molL1pH减小(增大)n倍，则c(H)增大为本来的10n倍(减小为本来的110n 倍)，相应的c(OH)减小为本来110n 倍(增大为本来的10n倍)当溶液中的c(H)1molL1时，pH0；c(OH)1molL1时，pH14因此，当溶液中的c(H)或c(OH)大于molL1时，一般不用pH来表达溶液的酸碱性，而是直接用c(H)或c(OH)来表达所以，pH只合用于c(H)或c(OH)1 molL1的稀溶液也可以用pOH来表达溶液的酸碱性pOH是OH离子浓度的负对数，即pOH一lgc(OH)由于25时，c(H)c(OH)11014，所以：pH + pOH 14溶液中pH的计算(1)基本关系式：pH1gc(H)c(H)10pH molL1任何水溶液中，由水电离产生的c(H)与c(OH)总是相等的，即：c水(H)c水(OH)常温(25)时，c(H)c(OH)11014n元强酸溶液中c(H)nc酸；n元强碱溶液中c(OH)nc碱(2)强酸与弱酸、强碱与弱碱溶液加水稀释后pH的计算强酸与弱酸分别加水稀释相同倍数时，由于弱酸中本来未电离的弱酸分子进一步电离出离子，故弱酸的pH变化小设稀释10n倍，则：强酸：pH稀 pH原 + n弱酸：pH稀 pH原 + n 当加水稀释至由溶质酸电离产生的c酸(H)106 molL1时，则必须考虑水的电离如pH5的盐酸稀释1 000倍时，pH稀6.98，而不是等于8因此，酸溶液无论如何稀释，溶液的pH都不会大于7强碱与弱碱分别加水稀释相同倍数时，弱碱的pH变化小设均稀释10n倍，则：强碱：pH稀 pH原 n弱碱：pH稀 pH原 n当加水稀释至由溶质碱电离产生的c(OH)106 molL1时，则必须考虑水的电离如pH9的NaOH溶液稀释1 000倍时，pH稀7，而不是等于6因此，碱溶液无论如何稀释，溶液的pH都不会小于7(3)两强酸或两强碱溶液混合后pH的计算两强酸溶液混合先求出： 再求；pH混1gc混(H)注：V1、V2的单位可为L或mL，但必须一致两强碱溶液混合求算两强碱溶液混合后溶液的pH时，不能直接根据题中给出的碱的pH求算混合液的pH，而必须先分别求出两强碱溶液中的c(OH)，再依下式求算c混(OH)：然后求出c混(H)、pH混例如：将pH8的Ba(OH)2溶液与pH10的NaOH溶液等体积混合后，溶液中的c(H)应为21010 molL1，而不是(1010 + 108)2 molL1(4)强酸与强碱溶液混合后pH的计算解题环节：分别求出酸中的n(H)、碱中的n(OH)依H + OHH2O比较出n(H)与n(OH)的大小n(H)n(OH)时，恰好中和，混合液显中性；pH7反之，若混合液的pH7，则必有n(H)n(OH)n(H)n(OH)时，酸过量，则：再求出pH混(求得的pH混必小于7)注：若已知pH混7，则必须运用上式进行相关计算 n(H) n(OH)时，碱过量则：然后求出c混(H)、pH混注：若已知pH混7，则必须运用上式进行相关计算(5)强酸与强碱混合反映后溶液呈中性时，强酸的pH酸、强碱的pH碱与强酸溶液体积V酸、强碱溶液体积V碱之间的关系：当溶液呈中性时：n(H) n(OH)即：c(H)V酸c(OH)V碱25时，有c酸(H)V酸11014c碱(H)V碱，整理得：c酸(H)c碱(H)11014 V碱V酸，两边取负对数得：1g c酸(H) + lg c碱(OH)lg(11014) + lg (V碱V酸)故 pH酸 + pH碱 14 + lg(V酸V碱)若pH酸+pH碱14，则V酸V碱11，即强酸与强碱等体积混合若pH酸+pH碱14，则：V酸V碱1若pH酸+pH碱14，则：V酸V碱17盐类的水解盐类的水解(1)盐类水解的概念：在溶液中盐电离出来的离子跟水电离产生出来的H或OH结合生成弱电解质的反映，叫做盐类的水解说明 盐类的水解反映与中和反映互为可逆过程：盐 + 水酸 + 碱 热量(2)盐类水解的实质：盐溶于水时电离产生的弱碱阳离子(如NH4、A13、Fe3等)或者弱酸阴离子(如CH3COO、CO32、S2等)与水电离产生的OH或H结合生成了难电离的弱碱、弱酸(弱电解质)，使水的电离平衡发生移动，从而引起水电离产生的c(H)与c(OH)的大小发生变化(3)各种类型的盐的水解情况比较：盐的类型强酸强碱盐强酸弱碱盐弱酸强碱盐弱酸弱碱盐水解情况不水解水解水解水解参与水解的离子弱碱阳离子弱酸阴离子弱酸阴离子和弱碱阳离子溶液的酸碱性正盐显中性；酸式盐因电离产生H而显酸性酸性弱碱阳离子与H2O电离产生的OH-结合而使得c(H) c(OH)碱性弱酸阴离子与H2O电离产生的OH-结合而使得c(H)c(OH)依组成盐相应的酸、碱的电离常数尺的相对大小而定K酸K碱：溶液呈酸性K酸K碱：溶液呈碱性实例正 盐：KCl、Na2SO4、NaNO3、KNO3等酸式盐：NaHSO4等CuCl2、NH4C1、FeCl3、A12(SO4)3CH3COONa、NaClO、NaF、K2S、K2CO3CH3COONH4、NH4F、(NH4)2CO3说明盐类的水解限度很小，水解后生成的难溶物的微粒数、易挥发性物质的微粒数都很少，没有沉淀、气体产生，因此不能用“”、“”符号表达发生水解的盐都是使水的电离平衡正向移动而促进水的电离(而酸或碱则总是克制水的电离)判断某盐是否水解的简易口诀：不溶不水解，无弱不水解，谁弱谁水解，都弱都水解判断盐溶液酸碱性的简易口诀：谁强显谁性，都强显中性，都弱具体定(比较等温时K酸与K碱的大小)(4)盐类水解离子方程式的书写方法书写原则：方程式左边的水写化学式“H2O”，中间符号用“”，右边不写“”、“”符号整个方程式中电荷、质量要守恒强酸弱碱盐：弱碱阳离子：Mn + nH2OM(OH)n + nH如CuSO4水解的离子方程式为： Cu2 + 2H2OCu(OH)2 + 2H说明 溶液中离子浓度大小的顺序为：c(SO42)c(Cu2)c(H)c(OH)弱酸强碱盐：a 一元弱酸相应的盐如CH3COONa水解的离子方程式为： CH3COO + H2OCH3COOH + OH说明 溶液中离子浓度大小的顺序为：c(Na)c(CH3COO)c(OH)c(H)根据“任何电解质溶液中阴、阳离子电荷守恒”可知：c(Na) + c(H) c(CH3COO) + c(OH)b多元弱酸相应的盐多元弱酸相应的盐发生水解时，是几元酸就分几步水解，且每步水解只与1个H2O分子结合，生成1个OH离子多元弱酸盐的水解限度是逐渐减弱的，因此，多元弱酸盐溶液的酸碱性重要由第一步水解决定例如K2CO3的水解是分两步进行的：第一步：CO32 + H2OHCO3 + OH第二步：HCO3 +H2OH2CO3 + OH水解限度：第一步第二步所以K2CO3溶液中各微粒浓度大小的顺序为：c(K)c(CO32)c(OH)c(HCO3)c(H2CO3)c(H)根据“任何电解质溶液中电荷守恒”可知：c(K) + c(H) 2c(CO32) + c(OH) + c(HCO3)弱酸弱碱盐：如CH3COONH4水解的离子方程式为：CH3COO + NH4 + H2OCH3COOH + NH3H2O由于K(CH3COOH)K(NH3H2O)1.8105，所以CH3COONH4溶液呈中性影响盐类水解限度的因素(1)盐自身的组成决定盐是否水解及水解限度的大小对于强碱弱酸盐来说，组成盐的阴离子相应的酸越弱(强)，则盐的水解限度越大(小)，溶液中的c(OH)越大(小)，pH也越大(小)例如：相同温度下，等物质的量浓度的CH3COONa溶液与NaClO溶液相比，由于酸性CH3COOHHClO，故pH较大碱性较强)的是NaClO溶液又如：相同温度下，等物质的量浓度的NaA、NaB、NaC三种溶液的pH的大小顺序为：NaANaBNaC，则三种酸HA、HB、HC的酸性强弱顺序为：HAHBHC(2)盐类的水解平衡遵循勒夏特列原理温度由于盐水解时吸热，所以升温，盐的水解限度增大，盐溶液的酸性或碱性增强浓度盐溶液越稀，水解限度越大，故加水稀释能促进盐的水解但由于溶液体积增大得更多，所以盐溶液中的c(H)或c(OH)反而减小(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，水解被克制；若将水解产物反映掉，则促进盐的水解例如，在FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3 + 3H2OFe(OH)3 + 3H若加入少量的NaOH溶液，则水解平衡向右移动，促进了Fe3的水解；若加入少量盐酸，则水解平衡向左移动，Fe3的水解受到克制盐类水解的应用(1)判断盐溶液的酸碱性(或pH范围)如A12(SO4)3。溶液的pH7，显酸性(2)判断酸碱完全中和(恰好反映)时溶液的酸碱性例如，等体积、等物质的量浓度的氨水跟盐酸混合后，由于完全反映生成了强酸弱碱盐NH4C1，故pH7，溶液显酸性(3)比较盐溶液中离子浓度的大小或离子数目的多少例如：在碳酸钠晶体中，n(Na)2n(CO32)，但在Na2CO3溶液中，由于CO32的水解而有c(Na)2c(CO32)(4)配制盐溶液配制强酸弱碱盐(如含Fe3、A13、Cu2、Sn2、Fe2盐等)的溶液时，加入少量相应的酸以防止水解如配制FeCl3溶液的环节是；先将FeCl3固体溶于较浓的盐酸中，再用蒸馏水稀释到所需的浓度配制弱酸强碱盐时，加入少量相应的碱以防止水解如配制Na2S溶液时，需加入少量的NaOH固体，以克制S2的水解(5)运用升温促进盐水解的原理，使某些弱碱阳离子水解生成氢氧化物沉淀而将其除去例如，KNO3中具有Fe(NO3)3时，先将其溶于蒸馏水中，再加热，使Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀后过滤除去(6)Mg、Zn等较活泼金属溶于某些强酸弱碱盐(如NH4C1、A1C13、FeCl3等)的溶液中，产生H2例如，将Mg条投入浓NH4Cl溶液中，有H2、NH3两种气体产生有关离子方程式为：NH4 + H2ONH3H2O + HMg + 2H Mg2 + H2NH3H2O NH3+ H2O(7)用铁盐、铝盐等作净水剂(8)挥发性酸相应的盐(如AlCl3、FeCl3等)加热蒸干、灼烧例如，将FeCl3溶液加热蒸干、灼烧，最后的固体残留物为Fe2O3，因素是：FeCl3 + 3H2OFe(OH)3 + 3HCl，升温促进了FeCl3的水解，同时加热使生成的HCl从溶液中逸出而产生大量的Fe(OH)3，蒸干后灼烧，则：2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O(9)水解显酸性的溶液与水解显碱性的溶液混合双水解反映例如，将A12(SO4)3溶液与NaHCO3溶液混合，发生反映：A13 + 3HCO3 Al(OH)3 + 3CO2(泡沫灭火器的灭火原理) 此外，尚有盐溶液的鉴别、化肥的混施等也需要考虑盐类的水解电解质溶液中的电荷守恒和物料守恒(1)电荷守恒：在任何一种电解质溶液中，所有阳离子所带的正电荷总数等于所有阴离子所带的负电荷总数即溶液呈电中性例如，在A12(SO4)3溶液中存在的电荷守恒关系为： 2c(A13) + c(H) 3c(SO42) + c(OH)(2)物料守恒：电解质溶液中，某一组分的原始浓度等于该组分在溶液中以各种形式存在的浓度之和例如，在Na2CO3溶液中，由于CO32离子的水解，碳元素以CO32、HCO3、H2CO3三种形式存在由于c(Na)2c原始(CO32)，而c原始(CO32)c(CO32) + c(HCO3) + c(H2CO3)又由于c(Na) + c(H) 2c(CO32) + c(HCO3) + c(OH)，所以，在Na2CO3溶液中存在下列关系：c(HCO3) + 2c(H2CO3) + c(H) c(OH)8酸碱中和滴定酸碱中和滴定(1)酸碱中和的实质：H+ OHH2O，即1 mol H恰好与1 mol OH中和生成水说明：酸与碱在发生中和反映时，是按有关化学方程式中酸与碱的化学计量数之比进行的(2)酸碱中和滴定的概念：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)的方法，叫做酸碱中和滴定(3)酸碱中和滴定原理：酸碱发生中和反映时的物质的量之比等于它们的化学计量数之比即：当参与中和滴定的酸碱为一元酸和一元碱时，由于，则：c(A)V(A)c(B)V(B)上式中的c(A)、V(A)、(A)分别表达酸的物质的量浓度、酸溶液的体积和发生中和反映时酸的化学计量数；c(B)、V(B)、(B)分别表达碱的物质的量浓度、碱溶液的体积和发生中和反映时碱的化学计量数(4)所需重要仪器：滴定管(精确到0.1mL)滴定管有酸式滴定管和碱式滴定管两种，其中，酸式滴定管带有玻璃活塞，碱式滴定管是橡皮管连接玻璃尖嘴锥形瓶(用于盛装待测液)(5)所需药品：指示剂(用来准确判断中和反映是否恰好进行完全)，标准液，待测液(6)重要操作环节：润洗滴定管一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(反复23次)计算酸碱中和滴定误差分析：若用一元强酸滴定一元强碱，则：由于c(A)、V(B)均为定值，所以c(B)的大小取决于V(A)的大小在测定待测液的物质的量浓度时，若消耗标准液的体积过多，则结果偏高；若消耗标准液的体积过少，则结果偏低(8)应注意的问题：滴定管的零(“0”)刻度在上方，最大标称容量在下方在滴定管下端尚有一段空间没有刻度线，滴定期不能滴至刻度线以下酸式滴定管不能盛放碱性溶液(碱性物质与玻璃活塞作用生成硅酸盐，导致活塞黏结而失灵)；碱式滴定管不能盛放酸性溶液、氯水、溴水及强氧化性物质的溶液如KMnO4、K2CrO4、Ca(C1O)2等)，它们会腐蚀橡胶管滴定管在使用之前应检查玻璃活塞转动是否灵活，挤压玻璃球是否灵活，有无漏液及阻塞情况洗净的滴定管在注入溶液时，先用少许所盛的溶液润洗23次，以保证所盛溶液不被稀释用蒸馏水洗净后的锥形瓶不能再用待测液润洗，也无需干燥根据实验需要，在滴定过程中，可向锥形瓶中注入蒸馏水混合液的酸碱性的拟定方法(1)若酸、碱的量按有关化学计量数之比恰好反映，则反映后溶液的酸碱性由生成的盐的性质决定(2)若酸、碱混合反映后，有一种过量，则混合液的酸碱性由过量的酸或碱决定