化学家园

电离平衡--学习指导--知识结构

                                      

一、电解质和非电解质辨析
　　1．概念比较
　

　　2．专题讲解
　　(1) 已知NH₃、SO₃、NO₂、P₂O₅等的水溶液均可导电，那么它们都是电解质，对吗？
　　解析：NH₃、SO₃、NO₂、P₂O₅等的水溶液均可导电，是因为它们与水化合后，生成的化合物电离出阴、阳离子而导电，但NH₃、SO₃、NO₂、P₂O₅等本身并不能电离出自由移动的离子，所以它们属于非电解质。
　　(2) 电解质的导电与金属导体的导电有何不同？
　　解析：二者导电机制不同。
　　金属导体靠自由电子导电，其导电过程是物理现象，温度升高导电性减弱；电解质溶液(或熔融状态)靠自由移动的阴阳离子导电，其导电过程是化学现象，温度升高导电性增强。
二、强电解质和弱电解质辨析
　　1．概念比较
　
三、有关概念
　　

四、弱电解质的电离平衡和电离度
　　1．弱电解质的电离平衡是动态平衡，当外界条件改变时，电离平衡会发生移动。
　　(1) 电离是吸热过程，因此，升高温度使平衡向右移动。
　　(2) 稀释弱电解质溶液，平衡向右移动。
　　(3) 同离子效应：增加阴、阳离子的浓度，平衡向左移动；减小阴、阳离子的浓度，平衡向右移动。
　　2．电离平衡常数K：同化学平衡常数一样，对同一弱电解质而言K 值只受温度影响。
五、水的电离和溶液的pH
　　1． 水的电离
　　　　
　　2．水的电离平衡移动
　　(1) 升温，水的电离平衡向右移动，水的离子积变大。100 ℃时，约为1×10^－12， c (H⁺)=c (OH^－) =1×10^-6 mol/L，pH=6为弱酸性。
　　(2) 在常温下的电解质溶液中c (H⁺) × c (OH^-)=1×10^－14。在酸溶液(或碱溶液)中，水的电离由于受酸电离产生的H⁺(或碱电离产生的OH^-)的影响，而使水的电离平衡向左移动，由水电离产生的c (H⁺)和c (OH^-)将下降(小于1×10^-7 mol/L)，但c (H⁺)H₂O =c (OH^-)H₂O。所以，酸溶液中的c (OH^-)= c (H⁺)H₂O，碱溶液中的c (H⁺)= c (OH^-)H₂O。
　　(3) 若盐能发生水解，盐在水中电离出来的离子与水中的H⁺或OH^-结合成难电离的弱电解质，使水的电离平衡向右移动，由水电离产生的c (H⁺)和c (OH^-)将提高(大于1×10^-7 mol/L)，即：显酸性的正盐溶液中的c (H⁺)= c (H⁺)H₂O ，显碱性的盐溶液中的c (OH^-) = c (OH^-)H₂O。
　　3．溶液的pH
　　(1) 若 c (H⁺)=m ×10^-n mol/L，则 pH=n－lg m
　　所以，常温下，对一般浓度的强酸溶液来说，每稀释10倍，pH增加一个单位。无限稀释，pH趋近于7，不可能大于7。
　　对一般浓度的强碱溶液来说，每稀释10倍，pH减小一个单位。无限稀释，pH趋近于7，不可能小于7。
　　弱酸、弱碱溶液稀释过程中，由于弱酸、弱碱的电离平衡向右移动，溶液稀释10倍时，pH变化小于一个单位。
　　(2) 有关pH的计算(用c表示物质的量浓度)
　　① 已知溶液的物质的量浓度，求pH
　　一元强酸：c (H⁺)=c (酸) ， 一元强碱：c (OH^-)= c (碱)，c (H⁺)=/ c (OH^-)
　　二元强酸：c (H⁺)=2 c (酸) ， 二元强碱：c (OH^-)= 2c (碱)，c (H⁺)=/ c (OH^-)
　　一元弱酸：c (H⁺)=c (酸)×α ，一元弱碱：c (OH^-)= c (碱) ×α ，c (H⁺)=/ c (OH^-)
　　② 混合溶液的pH计算
　　A．计算两强酸溶液混合后溶液的pH，应先算出混合后溶液的c (H⁺)，再求pH。
　　计算两强碱溶液混合后溶液的pH，应先算出混合后溶液的c (OH^-)，再求pH。
　　B． 稀强酸与稀强碱以不同体积相混合
　　若n (H⁺)>n (OH^-), 则用求出反应后溶液的c (H⁺)。
　　若n (H⁺)<n (OH^-), 则用求出反应后溶液的c (OH^-)。
　　若n (H⁺)=n (OH^-),则混合后溶液的pH=7
　　注：计算n(H⁺)和n(OH^-)时，要特别注意强酸（强碱）是几元酸（碱）。
　　(3) 溶液的稀释规律
　　① 对于强酸溶液，每稀释10ⁿ倍，pH增大n个单位(增大后的pH不超过7)；
　　② 对于强碱溶液，每稀释10ⁿ，pH减小n个单位(减小后的pH不小于7)；
　　③ 对于pH相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)稀释相同倍数时，pH变化不同，其结果是强酸(或强碱)的变化的程度大；
　　④ 对于物质的量浓度相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)稀释相同倍数时，pH变化也不同，其结果是强酸(或强碱)的变化程度大。
六、盐类的水解
　　1．盐类水解的实质：在溶液中，盐电离出的离子跟水电离出的H⁺或OH^-结合生成弱电解质(弱酸、弱碱)，从而破坏水的电离平衡，使溶液显示出不同程度的酸碱性。
　　2．盐类水解的规律：“谁弱谁水解，谁强显谁性”，即：
　　(1) 弱酸强碱盐(如Na₂CO₃)可水解，溶液显碱性；
　　(2) 弱碱强酸盐(如NH₄Cl)可水解，溶液显酸性；
　　(3) 弱酸弱碱盐可水解，若Ka>Kb，则溶液显酸性[如(NH₄)₂SO₃]；
　　若Ka<Kb，则溶液显碱性[如[NH₄]₂CO₃]；
　　若Ka=Kb，则溶液显中性(如NH₄Ac)。
　　(4) 强酸强碱盐(如 NaCl)不水解，溶液显中性。
　　3．盐类的水解是一可逆过程，影响水解的因素：
　　(1) 温度：水解是一吸热过程，故升高温度有利于水解。
　　(2) 浓度：盐的浓度小，水解程度大。
　　(3) 溶液的酸碱性：酸能促进强碱弱酸盐的水解，抑制强酸弱碱盐的水解；碱能促进强酸弱碱盐的水解，抑制强碱弱酸盐的水解。
　　4．强碱酸式盐溶液酸碱性的判断：
　　若酸根离子电离能力大于水解能力，则溶液显酸性。如：NaH₂PO₄、NaHSO₃；
　　若酸根离子电离能力小于水解能力，则溶液显碱性。如：NaHCO₃、Na₂HPO₄、KHS。
　　5．盐类水解离子方程式书写方法：
　　盐类水解离子方程式书写，除了遵循离子方程式的书写原则外，还应注意：
　　(1)“谁强显谁性，谁弱书写谁”。
　　如 NH₄Cl的水解离子方程式： NH₄⁺ + H₂O H⁺ + NH₃·H₂O
　　(2) 水解用可逆号“”，双水解用等号“=”(少数例外)
　　(3)“多步水解多步写”
　　6．盐类水解的应用
　　(1) 判断溶液的酸碱性或解释某些盐溶液呈酸碱性。
　　(2) 比较溶液中离子浓度的大小。例：在Na₂CO₃水溶液中，由于Na₂CO₃的水解，其溶液中含有的离子有Na⁺、CO₃^2-、HCO₃^-、OH^-和H⁺。溶液中离子浓度由大到小的顺序为： c (Na⁺)﹥c (CO₃^2-)﹥c (OH^-)﹥c (HCO₃^-)﹥c (H⁺)，而且c (Na⁺)﹥2 c (CO₃^2-)
　　(3) 配制易水解的盐溶液时，需考虑抑制盐的水解。例：配制CuSO₄溶液时，需加入少量H₂SO₄；配制FeCl₃溶液时，需加入少量HCl溶液。
　　(4) 选择制备盐的途径时要考虑盐的水解。例：Al₂S₃遇水发生双水解，无法在溶液中制取，只能由单质直接反应来制取。有些盐，如FeCl₃、MgCl₂, 由溶液蒸干得晶体时，必须在蒸发过程中不断通入HCl气体，以抑制FeCl₃、MgCl₂的水解。
　　(5) 施用作为氮肥的铵盐时，不宜与草木灰混合使用。这是因为草木灰中的K₂CO₃与氮肥相遇后发生互促水解： CO₃^2-+ NH₄⁺= NH₃↑+ HCO₃^-造成氮的损失。
　　(6) 试剂在贮存时要考虑盐的水解。如贮存强碱弱酸盐时，试剂瓶不能用玻璃塞而要使用胶塞。
　　(7) 某些活泼金属与强酸弱碱盐溶液反应时要考虑盐的水解。如把镁粉放入NH₄Cl溶液中，会剧烈反应并放出气体。这是因为：
　　NH₄⁺ + H₂OH⁺ + NH₃·H₂O ，2H⁺+ Mg=Mg²⁺ + H₂↑
　　(8) 判断离子是否可以大量共存要考虑盐的水解。
七、离子在溶液中能否大量共存的一般规律
　　原则：若溶液中的离子能相互反应生成沉淀、气体、弱电解质或发生氧化还原反应则不能大量共存。即：
　　1．水解呈酸性的离子(弱碱的阳离子，如：Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、NH₄⁺)可大量存在于酸性溶液中。
　　2．水解呈碱性的离子(弱酸的阴离子，如：CH₃COO^-、F^-、PO₄^3-、CO₃^2-、S^2-、ClO^-、AlO₂^-)可大量存在于碱性溶液中。
　　3．发生反应生成沉淀[如：AgCl、BaSO₄、CaCO₃、Cu(OH)₂、Fe(OH)₃]、微溶物[如：Ca(OH)₂、CaSO₄、MgCO₃、Ag₂SO₄]、气体(如：CO₂、SO₂、H₂S)、弱电解质(如：CH₃COOH、HCN、HClO、HF、H₂O、NH₃·H₂O)或生成稳定络离子的离子不能大量共存。
　　4．水解程度大的高价金属阳离子(如：Fe³⁺、Al³⁺)不能与极弱的弱酸阴离子(如：CO₃^2-、HCO₃^-、S^2-、HS^-、AlO₂^-)等大量共存。
　　5．能发生氧化还原反应的离子不能大量共存。
八、溶液中粒子浓度大小的比较
　　1．多元弱酸溶液，根据多步电离分析，如H₃PO₄溶液中，c (H⁺) > c (H₂PO₄^-) > c (HPO₄^2-) > c (PO₄^3-)。
　　2．多元弱酸的正盐溶液根据弱酸根的分步水解分析，如在Na₂CO₃溶液中，c (Na⁺) > c (CO₃^2-) > c (OH^-) > c (HCO₃^-)。
　　3．不同溶液中同一离子浓度的比较，要看溶液中其他离子对它的影响。如在相同物质的量浓度的下列各溶液中①NH₄Cl ②CH₃COONH₄ ③NH₄HSO₄ , c (NH₄⁺)由大到小的顺序是③>①>②。
　　4．混合溶液中各离子浓度的比较，要进行综合分析，如电离因素、水解因素等。其方法思路是：首先确定溶液中电解质的种类，然后再分析电解质电离程度和盐类水解程度的大小。当遇到弱酸与其强碱盐共存时，或者多元弱酸酸式盐(H₂PO₄^-、HCO₃^-)，要注意考虑电离与水解程度的相对大小。
九、溶液中的守恒关系
　　1．电荷守恒规律：电解质溶液中，不论存在多少种离子，溶液总是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数，也就是所谓的电荷守恒规律。如NaHCO₃溶液中存在着Na⁺、H⁺、HCO₃^-、CO₃^2-、OH^-，但存在如下关系：
　　　　　　　c (Na⁺) +c (H⁺) = c (HCO₃^-) +c (OH^-) + 2c (CO₃^2-)。
　　2．原子守恒规律：电解质溶液中，由于某些离子能够水解或电离，离子种类增多了，但某些关键性的原子总是守恒的，如Na₂^{S溶液中，S2－能水解，故S元素以S2-、HS-、H₂S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：c (Na+) = 2[c (S2-) +c (HS-) +c (H₂S)]。
　　3．物质守恒规律：任何溶液中，由水电离产生的c (H+)=c (OH-)，即c (H+)H₂O= c (OH-)H₂O。在电解质溶液中，由于某些离子发生水解，结合了水电离出来的H+或OH-，使溶液中c (H+)≠c (OH-)，但由水电离产生的H+或OH-守恒，如Na₂S溶液中，S2-离子能结合H+促进水解，所以溶液中c (H+)＜c (OH-)，此时，c (OH-) H₂O=c (OH-)，c (H+)H₂O=c (H+)+c (HS-) + 2c (H₂S)，故c (OH-)=c (H+) +c (HS-) + 2c (H₂S)。
十、中和滴定
　　1．概念：用已知物质的量浓度的酸(碱)来测定未知浓度的碱(酸)的方法叫中和滴定。
　　2．中和滴定的主要仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、移液管、滴定管夹和锥形瓶。
　　3．指示剂：酚酞和甲基橙。石蕊试液由于pH的变色范围较大而且变色不明显，所以通常不选用。
　　4．滴定误差分析：滴定测定待测液的浓度时，消耗标准溶液体积偏大时，则测定结果偏高；消耗标准溶液体积偏小时，则测定结果偏低。}

   知识应用

  1.泡沫灭火剂包括Al₂(SO₄)₃溶液(约1 mol/L)、NaHCO₃溶液(约1 mol/L)及起泡剂。使用时发生的化学反应方程式是_____________________。Al₂(SO₄)₃溶液和NaHCO₃溶液的体积比约是_________________。若用等体积、等浓度的Na₂CO₃溶液代替NaHCO₃溶液，在使用时喷不出泡沫，这是因为_________________。泡沫灭火器内的玻璃筒里盛硫酸铝溶液，铁筒里盛碳酸氢钠溶液，不能把硫酸铝溶液盛在铁筒里的原因是_________________。

  2.维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性)，它的分子式是C₆H₈O₆。人体缺乏这种维生素易得坏血症，所以维生素C又称抗坏血酸。维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都含维生素C，如新鲜橙汁中维生素C的含量在500mg·L^－1左右。
　　校课外活动小组测定了某牌子的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告，请填写有关空白：
　　(1) 测定目的：测定××牌子软包装橙汁维生素C的含量。
　　(2) 测定原理：C₆H₈O₆ + I₂→C₆H₆O₆ + 2H⁺ + 2I^-。
　　(3) 实验用品及试剂：
　　①仪器和用品(自选，略)
　　②试剂：指示剂__________(填名称)、浓度为7.5×10^-3 moloL^-1标准碘溶液、蒸馏水等。
　　(4)实验过程：
　　①洗涤仪器，检查滴定管是否漏液，润洗后装好标准碘溶液待用。
　　②打开橙汁包装，目测：颜色--橙黄色，澄清度--好。用__________(添仪器名称)向锥形瓶中移入20 mL待测橙汁，滴入两滴指示剂。
　　③用左手控制滴定管的__________(添部位)，右手摇动锥形瓶，眼睛注视__________直到滴定终点。滴定至终点的现象是____________________。
　　(5)数据记录与处理。(设计数据记录与处理的表格，不必填数据)若经数据处理，滴定中消耗标准碘溶液的体积是15 mL，则此橙汁中维生素C的含量是____________________mg·L^-1
　　(6)问题讨论：
　　①滴定时能否摇动锥形瓶?为什么?答____________________。
　　②分析数据，此软包装橙汁是否是纯天然橙汁? ____________________(添序号)
　　A. 是 　　　　　B. 可能是 　　　　C. 不是
　　③制造商可能采取的做法是____________________。
　　A．加水稀释天然橙汁 　　　　　B. 橙汁已被浓缩 　　　　C. 将维生素C作为添加剂
　　④对于上述做法，你的意见是____________________。
　　A. 同意 　　　　B. 不同意 　　　　C. 调查后再作结论

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2006年09月11日 星期一 18:36】【注册】【打印】