第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡

第一節(jié)電離平衡

一、強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)

1、電解質(zhì)：在水溶液中或能導電的化合物。

2、非電解質(zhì)：在水溶液中和均以分子形式存在，因而不能導電的化合物。

3、強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)

（1）實驗探究鹽酸和醋酸的電離程度

酸0.1mol-L-1鹽酸0.1mo卜L、醋酸

pH較__________較__________

導電能力較____________較__________

與鎂條反應(yīng)的現(xiàn)象產(chǎn)生無色氣泡____________產(chǎn)生無色氣泡____________

實驗表明鹽酸中&H+）__________,說明鹽酸的電離程度___________醋酸的電

實驗結(jié)論

離程度

（2）強電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的比較

強電解質(zhì)弱電解質(zhì)

概念在水溶液中能_________電離的電解質(zhì)在水溶液中只能__________電離的電解質(zhì)

電解質(zhì)在溶液

只有__________既有__________，又有電解質(zhì)___________

中的存在形式

化合物類型離子化合物、部分共價化合物共價化合物

①多數(shù)鹽（包括難溶性鹽）；①__________，如CH3coOH、HC10等；

實例②__________,如HQ、H2so4等；②___________,如NH^HzO等；

③___________,如KOH、Ba（0H）2等③水

二、弱電解質(zhì)的電離平衡

1、電離平衡狀態(tài)

（1）概念：在一定條件（如溫度、濃度）下，弱電解質(zhì)分子與相等，溶液中各分子

和離子的都不再發(fā)生變化，電離過程就達到了電離平衡狀態(tài)。

（2）建立過程

2、電離方程式的書寫

（1）強電解質(zhì)：完全電高，在寫電離方程式時，用“=''。

（2）弱電解質(zhì)：部分電離，在寫電離方程式時，用“匚”。

3、電離平衡的影響因素

（1）溫度：弱電解質(zhì)的電離一般是過程,升高?溫度使電離平衡向的方向移動，電

離程度___________O

(2)濃度：在一定溫度下，同一弱電解質(zhì)溶液，濃度越小，離子相互碰撞結(jié)合為分子的幾率,

電離程度。

(3)同離子效應(yīng)：加入與弱電解質(zhì)具有相同離子的電解質(zhì)時，可使電離平衡向結(jié)合成弱電解質(zhì)分子的方向

移動，電離程度。

(4)化學反應(yīng)：加入能與弱電解質(zhì)電離出的離子發(fā)生反應(yīng)的離子時，電離平衡向方向移動。

三、電離平衡常數(shù)

1、概念：在一定條件下，當弱電解質(zhì)的電離達到平衡時，溶液中弱電解質(zhì)電離所生成的,與溶

液中之比是一個常數(shù)，簡稱電離常數(shù)，用K表示。

2、電離平衡常數(shù)的表示方法

+,,cA、cB

AB=A++BK=^-

3、弱電解質(zhì)的電離能力。一定溫度下，K值越大，弱電解質(zhì)的電離程度越__________,酸(或堿)性越

4.電離常數(shù)的影響因素

(1)內(nèi)因：同一溫度下，不同的弱電解質(zhì)的電離常數(shù)，說明電離常數(shù)首先由物質(zhì)的所

決定。

(2)外因：對于同一弱電解質(zhì)，電離平衡常數(shù)只與有關(guān)，由于電離為過程，所以電離

平衡常數(shù)隨而增大。

5、電離常數(shù)的計算——三段式法

例:25℃amolL_1的CH3coOH

CH3COOHWCH3coeT+H-

起始濃度/mol.—i：a00

1

變化濃度/molL：XXX

平衡濃度/moLL-i：a~xxX

icCH3coOcH，A2x2

，

川人lcCH3COOH~a-xa

6、實驗探究：CH3coOH與H2c。3酸性強弱比較

f1mol,L*1

Nag溶液

實驗操作H.

gj2mLImol,L'1

~CH.COOH

實驗現(xiàn)象有______^_生

實驗結(jié)論CH3coOH酸性大于碳酸

Ka大小比較Ara(CH3COOH)________心(H2c03)

7、鎂條與等濃度、等體積鹽酸、醋酸的反應(yīng)

比較項目宏觀辨識微觀探析

鹽酸是強酸，_________電離，醋酸是弱酸，________

反應(yīng)初期鹽酸的反應(yīng)速率比醋酸__________電離，同濃度的鹽酸和醋酸，鹽酸中的c(H)______,

因而反應(yīng)速率_________

鹽酸的反應(yīng)速率始終比醋酸______,醋酸中存在電離平衡，隨反應(yīng)的進行，電離平衡

反應(yīng)過程

鹽酸的反應(yīng)速率減小________,醋酸__________，消耗的氫離子能及時__________,所以

中

的反應(yīng)速率減小_________一段時間速率變化不明顯

鎂條稍微過量，兩種酸的物質(zhì)的量_________，隨醋

酸電離，平衡正向移動，醋酸幾乎_________,最

二者產(chǎn)生的氫氣的量基本相笠,速率

最終終二者與鎂條反應(yīng)的氫離子的物質(zhì)的量幾乎_____,

幾乎都變?yōu)橹?/p>

因而產(chǎn)生的H2的量幾乎_________。兩種酸都幾乎消

耗完全，反應(yīng)停止，因而反應(yīng)速率幾乎__________

第二節(jié)水的電離和溶液的pH

一、水的電離

1、水的電離

(1)水是一種極弱的電解質(zhì)。

(2)水的電離方程式為H2O+H2OWH3O++OH，簡寫為H?。二酎+01r。

(3)水的電離平衡常數(shù)K途=°

2、水的離子積常數(shù)

(1)含義：因為水的濃度可看作常數(shù)，所以水中的可看作常數(shù)，稱為水的，簡稱水

的離子積，用Kw表示。

(2)表達式與數(shù)值：表達式Kw=,室溫時，KW=1.0X10-14O

(3)影響因素：Kw只受溫度影響，由于水的電崗是過程，溫度升高，Kw增大。

凈的玻璃棒蘸取試液點在試紙上，當試紙顏色變化穩(wěn)定后迅速與對照，讀出pH。

①廣泛pH試紙：其pH范圍是（最常用），可以識別的pH差約為。

②精密pH試紙：可判別0.2或0.3的pH差值.

③專用pH試紙：用于酸性、中性或堿性溶液的專用。

（2）用pH計測量。

pH計也叫,該儀器可精密測量溶液的pH。其量程為。

5、pH的應(yīng)用

pH在醫(yī)療、生活、環(huán)保、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和中都有重要的應(yīng)用。溶液pH的控制常常是影響實驗結(jié)

果或的一個關(guān)鍵因素。

6、酸堿溶液稀糅時pH的變化圖像

（1）pH相等的酸或堿溶液稀釋后溶液pH的變化示意圖

（2）。相等的酸或堿溶液稀釋后溶液pH的變化示意圖

可以看出無論是c相等還是pH相等，加水稀釋相同倍數(shù)pH變化大的都是。

7、酸堿溶液稀群時pH的變化

酸(pH=a)堿(pH=b)

弱酸強酸弱堿強堿

稀釋10"倍??pH>/?—7?????

無限稀釋—

三、酸堿中和滴定實驗

1、概念和原理

（1）概念：依據(jù)中和反應(yīng)，用已知濃度的來測定未知濃度的的方法。

（2）原理.：在中和反應(yīng)中，酸提供的H-與堿提供的OH之間的相等。

+cOH_cH+/

即：，則nlc（H*）=---或c（OH）=——,

2、主要儀器使用

（1）儀器：滴定管，鐵架臺，滴定管夾，,o

儀器a是,儀器b是°精密度：mL0

（2）滴定管的使用方法

①檢查儀器：使用前先檢查滴定管活塞是否漏水。

②潤洗儀器：在加入溶液之前，潔凈的滴定管要用所要盛裝的溶液2?3遍。

③加入溶液：分別將溶液加入到相應(yīng)滴定管中，使液面位于滴定管刻度線以上。

④調(diào)節(jié)起始讀數(shù)：在滴定管卜放一燒杯，調(diào)節(jié)活塞，使滴定管尖嘴部分充滿溶液，然后調(diào)節(jié)滴定管液面使其

處于或。準確讀取數(shù)值并記錄。

3、主要試劑

（1）待測液；（2）標準液；（3）指示劑（一般用,一般不用石蕊，顏色改變不明顯）。

4、指示劑的選擇

（1）原理.：由曲線可以看出，在酸、堿中和滴定過程中，溶液的pH在接近滴定終點時有一個突變過程，

在此范圍內(nèi)，滴加很少的酸（或堿），溶液的pH就有很大的變化，能使指示劑的顏色變化明顯，所以即使酚

酰、甲基橙的變色不在恰好中和的pH=7的點上，但體積差距很小，可以忽略不計。

（2）酸堿指示劑法（只能測定溶液的pH范圍）

指示劑變色范圍（顏色與pH的關(guān)系）

石蕊<5.0_____色5.0?8.0紫色>8.0__________色

酚酉太<8.2__________色8.2?10.0淺紅色>10.0______色

甲基橙<3.1__________色3.1?4.4橙色>4.4_______fi

5、滴定操作

（1）滴速：先快后慢，當接近終點時，應(yīng)一滴一搖，甚至半滴一搖，利用錐形瓶內(nèi)壁承接尖嘴處懸掛的半

滴溶液。

（2）終點的判斷：滴入最后一滴標準液，指示劑變色，且在內(nèi)不變回原色，視為終

點。

6、數(shù)據(jù)處理

為減少實驗誤差，重復實驗次，求出所用標準溶液體積的,然后再計算待測液的

__________雌。

7、常見的誤差分析

步驟操作V標準C價測

酸式滴定管未用標準溶液潤洗....—

堿式滴定管未用標準溶液潤洗■一—

洗滌

錐形瓶用待測溶液潤洗——

錐形瓶洗凈后還留有蒸儲水——

取液放出堿液的滴定管開始有氣泡，放出液體后氣泡消失——

酸式滴定管滴定前有氣泡，滴定終點時氣泡消失

振蕩錐形瓶時部分液體濺出——

滴定部分酸液滴出錐形瓶外——

溶液顏色較淺時滴入酸液過快，停止滴定后再加一滴

——

NaOH溶液無變化

滴定前讀數(shù)正確，滴定后俯視讀數(shù)（或前仰后俯）——

讀數(shù)

滴定前讀數(shù)正確，滴定后仰視讀數(shù)（或前俯后仰）——

第三節(jié)鹽類的水解

一、鹽類的水解

1、探究鹽溶液的酸堿性

(NH4)2SO

鹽溶液NaClNaSONa2CO3NaHCOCH3coONaNH4C1

2434

PHpH=7pH=7pH>7pH>7pH>7pH<7pH<7

鹽的類型強酸強堿鹽__________鹽__________鹽

溶液酸堿性__________性__________性__________性

2、鹽溶液呈現(xiàn)不同酸堿性的原因

__________和__________結(jié)合生成弱電解質(zhì)C&COOH,使水的電離平衡向電離方

微粒變化

向移動

平衡時酸堿性使溶液中c(H+)<c(OH),溶液呈堿性

水解方程式CH3C00+H2O口__________

NH；和__________結(jié)合生成弱電解質(zhì)__________,使水的電離平衡向__________

微粒變化

的方向移動

平衡時酸堿性使溶液中C(H，NC(OH-),溶液呈__________性

水解方程式NH4+H2O二__________

++

水解方程式H20^H+OH,NaCi=Cl+Na

理論解糅：溶液中不生成,水的電離平衡未受影響，溶液中c(H^)=c(OH"),溶液呈

__________性。

3、鹽類的水解

(1)概念：在溶液中，由鹽電離出來的弱離子跟水電離出來的H+或OH結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)。

(2)實質(zhì)：生成弱酸或弱堿，使水的電高平衡被破壞而建立起新的平衡。

(3)特征：①一般是可逆反應(yīng)，在條件下達到化學平衡；②鹽類水解反應(yīng)是反應(yīng)的

逆反應(yīng)。

③鹽類水解是反應(yīng)。

二、影響鹽類水解的主要因素

1、反應(yīng)物本身性質(zhì)的影響

鹽類水解程度的大小主要由所決定的，生成鹽的弱酸(或弱堿)越難(電離常數(shù)越小)，

鹽的水解程度，即越弱越水解。

2、實驗探究反應(yīng)條件對鹽類水解程度的影響

3++

已知FeCb發(fā)生水解反應(yīng)的離子方程式：Fe+3H2O^Fe(OH)3-F3H,根據(jù)實驗操作填寫下表:

影響因素實驗步驟實驗現(xiàn)象解釋

加入FeCb固體,溶液顏色變__________，加入FeCL固體，c(Fe3+)增大,水解平衡

鹽的濃度

再測溶液的pH溶液的pH___________向____________方向移動

加入鹽酸，c(H+)增大，水解平衡向

加鹽酸后，測溶溶液顏色變___________，

____________方向移動，但c(K)仍比原平

液的pH溶液的pH_________

溶液的酸堿度衡中c(H+)大

加入少量NaOH加入氫氧化鈉后，0H一消耗H+,C(H+)

產(chǎn)生__________色沉淀

溶液減小，水解平衡向____________方向移動

溫度升高溫度溶液顏色變深升高溫度，水解平衡正向移動

3、鹽的水解常數(shù)

(1)表達式

-

以CH3coONa為例：CIIjCOOIH2O^CII3COOIIIOil

CCH3COOHCOH~

KH=~CCH3coeT-，八與,有關(guān)。

(2)與對應(yīng)弱酸電離常數(shù)的關(guān)系

cHcCHjCOO

6=cCECOOH所以，K『Ka=Kw或Kh=1

弱酸或弱堿的電離常數(shù)(越弱)，其生成的鹽水解的程度就

三、鹽類水解的應(yīng)用

1、在化學實驗中的應(yīng)用

應(yīng)用舉例

判斷溶液的酸堿性3+

FeCb溶液顯酸性，原因是Fe+3H2O=Fe(OH)3+3H*

判斷酸性強弱相同濃度的NaX、NaY、NaZ溶液的pH分別為8、9、10,則酸性：____________

配制或貯存易水解

配制CuSCh溶液時，加入少量____________，抑制CM+水解；貯存Na2cCh溶液

的鹽溶液不能用____________玻璃塞

肢體的制取制取Fe(OH)3膠體的離于反應(yīng)：卜e"+3H2()」一be(()H)3(股體)+3H

制備無水鹽將揮發(fā)性酸的弱堿鹽如AlCb、FeCb溶液蒸干時，在通HQ的氣流中加熱蒸干

A13+與cor、HC05、S2->HS\AIO2;Fe3+與HCO3、CO?\AIO2;NHj與

判斷離子是否共存

A103SiO歹因相互促進水解強烈而______________共存。

判斷中和反應(yīng)至中如NH3?H2。與HC1反應(yīng)至中性，____________過量，CH3co0H與NaOH反應(yīng)

性的試劑用量至中性時____________過量。

制備無機化合物如用TiCL制備Ti02，其反應(yīng)的化學方程式為：

TiCl4+(x+2)H2O=TiO2AH2Ol+4Ha

加入大量的水，同時加熱，促使水解趨于完全。

2、在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

泡沫滅火器中藥品成分為NaHCCh與A12(SO4)3，發(fā)生的反應(yīng)為：

泡沫滅火器原理

3+

AI+3HCOI=AI(OH)3l+3CO2t

作凈水劑明研可作凈水劑，原理為A|3++3H2O=A1(OH)3(膠體)+3H‘

化肥的使用鏈態(tài)氮肥與草木灰不得混合施用

NH』C1溶液與ZnCb溶液可作焊接時的除銹劑，原理為：

除銹劑

2++

NH；+H2O=NH.VH2O+H*、Zn+2H2O=Zn(OH)2+2H

熱純堿去污能力強加熱，促進Na2c03的水解，使c(0r)增大，去污能力增強

四、溶液中的守恒關(guān)系

1、電荷守恒：電解質(zhì)溶液中所帶的電荷總數(shù)與所帶的電荷總數(shù)相等°即電荷守

恒，溶液呈__________“

2、元素質(zhì)量守恒：

在電解質(zhì)溶液中，由于某些離子發(fā)生水解或電離，的存在形式發(fā)生了變化，就該所

含的某種元素來說，其質(zhì)量在反應(yīng)前后是的，即守恒。

如：Na2c03溶液中:

①:黑一=,即〃(Na+)=2c(COM),COM在水中部分會水解成HCO］、H2coq共二種含碳元素的存在形

式。

②c(Na')=2［c(C0r)+cXHCO；)+c(H2co3)］。

3、質(zhì)子守恒

方法一：可以由電荷守恒與元素質(zhì)量守恒推導出來。

如Na2cCh中將電荷守恒和元素質(zhì)量守恒中的金屬陽離子消去得c(OH-)=c(H')+c(HCO5)+2?H2co3)。

+

方法二：質(zhì)子守恒是依據(jù)水的電離平衡：H2O=H+OH\水電離產(chǎn)生的H+和0H一的物質(zhì)的量總是相等的，

無論在溶液中由水電離出的H+和OFT以什么形式存在。

如：Na2co3溶液中即：c(OH)=2c(H2co3)+c(HCO5)+c(H3O')或c(OH")=2c(H2CO3)+c(HCO?)+c(H*)o

第四節(jié)沉淀溶解平衡

一、難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡

1、25c時，溶解性與溶解度的關(guān)系

溶解性易溶可溶微溶難溶

溶解度>10g1?10g

2、難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡

(1)沉淀溶解平衡的建立

(2)沉淀溶解平衡方程式

以AgCl沉淀溶解平衡為例：AgCl(s)=Ag+(aq)+Cl(aq)。

(3)沉淀、溶解之間這種動態(tài)平衡也決定了Ag+與C「的反應(yīng)進行到底。一般情況下，當溶液

中剩余離子的濃度小于時，化學上通常認為生成沉淀的反應(yīng)進行了。

3、難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡的影響因素

已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)=Mg2*(aq)+2OH(aq)

條件改變移動方向c(Mg2+)c(OH-)

加少量水

升溫

力「MgCl2(s)

加鹽酸

加NaOH(s)

Q：離子積對于A〃B“(s)=〃?A"+(aq)+〃B”(aq)任意時刻Q=c"(A"+>/(B")

(I)e>/CsP,溶液過飽和，有析出，直至溶液,達到新的平衡。

(2)2=lp,溶液飽和，沉淀與溶解處于o

(3)Q〈Ksp,溶液未飽和，無析出，若加入過量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)__________直至溶液

二、沉淀溶解平衡應(yīng)用

1、沉淀的生成

(1)沉淀生成的應(yīng)用：在無機物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些

離子的目的。

(2)沉淀的方法

①調(diào)節(jié)pH法:如工業(yè)原料氯化鉉口含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水,再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7?8,使C[Fe(OH)3]

二(p[Fe(OH)3]可使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋矶?。反?yīng)如下：。

②加沉淀劑法：如以NazS、H2s等作,使某些金屬離子，如CM+、Hg2+等生成極難溶的硫化

物CuS、HgS等沉淀,即離子積。二K、p時，生成沉淀，也是常用的方法。

2、沉淀的溶解

(1)沉淀溶解的原理

根據(jù)平衡移動原理，對于在水中難溶的,如果能設(shè)法不斷地移去平衡體系