電解質(zhì)溶液
(一)弱電解質(zhì)的電離平衡
1.弱電解質(zhì)的電離平衡
弱電解質(zhì)的電離程度微弱,影響因素有溫度和粒子濃度(酸堿性、同離子效應(yīng))。
【例1】已知0.1 mol/L的醋酸溶液中存在電離平衡:CH3COOH CH3COO-+H+,要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)值增大,可以采取的措施是
A.加少量燒堿溶液 B.升高溫度 C.加少量冰醋酸 D.加水
【解析】本題考查對(duì)電離平衡移動(dòng)的理解。A項(xiàng),加入少量燒堿溶液,電離平衡向右移動(dòng),但平衡的移動(dòng)只是減弱外界條件的改變,則c (H+)的減小比c(CH3COOH)程度大,則c (H+)/c(CH3COOH)值減小。B項(xiàng),醋酸電離吸熱,升高溫度,醋酸電離平衡向右移動(dòng),c(H+)增大而c(CH3COOH)減小,則B正確。C項(xiàng)加入冰醋酸,平衡右移,但醋酸的電離程度減小,所以C錯(cuò)。D項(xiàng),在同一溶液中,c(H+)/c(CH3COOH)= n(H+)/n(CH3COOH),加水時(shí),醋酸電離平衡向右移動(dòng),n(H+)增大而n(CH3COOH)減小,則D正確。
【答案】BD
【例2】通常在鎂鹽(如MgCl2)溶液中加入Na2HPO4,氨水和銨鹽制備MgNH4PO4,反應(yīng)式為:MgCl2+ Na2HPO4+NH3·H2O== MgNH4PO4↓+2NaCl+H2O。加入銨鹽的目的是____________
【解析】如不加銨鹽,鎂鹽會(huì)與NH3·H2O反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀,加入銨鹽,溶液中的NH4+濃度增大,抑制NH3·H2O的電離,使OH-的濃度降低,可防止Mg(OH)2的生成,從而使產(chǎn)品更純。
【答案】增大NH4+濃度,抑制NH3·H2O電離,防止產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀使產(chǎn)品不純
(二)水的電離和溶液的酸堿性
1.水的電離與Kw
水是極弱的電解質(zhì),任何水溶液都存在H+和OH-,且無論在什么情況下水電離出的c(H+)和c(OH-)必相等。水的離子積常數(shù)(Kw)適用于稀溶液,其數(shù)值僅受溫度影響。
【例3】水的電離達(dá)到平衡:H2O H++OH-;DH>0,下列敘述正確的是( )
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移動(dòng),c(OH-)降低
B.向水中加入少量固體硫酸氫鈉,c(H+)增大,Kw不變
C.向水中加入少量固體CH3COONa,平衡逆向移動(dòng),c(H+)降低
D.將水加熱,Kw增大,pH不變
【解析】A項(xiàng)中加入稀氨水,因?yàn)閏(OH-)的增大使平衡逆向移動(dòng),抑制了水的電離,c(H+) 降低;C項(xiàng)中加入少量固體CH3COONa,CH3COO-與水電離出的H+結(jié)合生成弱電解質(zhì),c(H+)降低,平衡正向移動(dòng),即鹽的水解,其實(shí)質(zhì)是促進(jìn)了水的電離;D項(xiàng)水的電離吸熱,加熱,促進(jìn)水的電離,c(H+)和c(OH-)均增大,Kw增大,pH減小。
【答案】B
2.溶液的酸堿性與pH
溶液的酸堿性是由溶液中的c(H+)和c(OH-)相對(duì)大小決定的;
涉及溶液PH計(jì)算時(shí),當(dāng)酸堿混合時(shí),首先應(yīng)確定溶液的酸堿性,若溶液顯堿性,則必須先求溶液中c(OH-),然后通過Kw(看是否為常溫)求出c(H+)
【例4】將pH=3的鹽酸aL分別與下列三種溶液混合后,溶液均呈中性:
①1×10-3mol·L-1的氨水bL ②c(OH-)=1×10-3mol·L-1的氨水cL
③c(OH-)=1×10-3mol·L-1的Ba(OH)2溶液d L 其中a、b、c、d的關(guān)系正確的是
A.b>a>d>c B.b>a=d>c C.a(chǎn)=b>c>d D.c>a=b>b
【解析】鹽酸是強(qiáng)酸,pH=3時(shí),c(HCl)=1×10-3mol·L-1,③中Ba(OH)2為強(qiáng)堿,c(OH-)=1×10-3mol·L-1的溶液,二者混合呈中性,即恰好完全反應(yīng),則a=d;①中若濃度均為1×10-3mol·L-1的鹽酸與氨水恰好完全反應(yīng)時(shí),得到NH4Cl的溶液,顯酸性,要使溶液顯中性,則b>a;②中因?yàn)镹H3·H2O為弱電解質(zhì),電離程度微弱,所以c(OH-)=1×10-3mol·L-1的氨水的濃度遠(yuǎn)大于1×10-3mol·L-1,則ca=d>c。
【答案】B
【例5】水的電離平衡曲線如圖所示:
(1)若A點(diǎn)表示25℃時(shí)水的電離平衡時(shí)離子的濃度,則B點(diǎn)時(shí)的溫度比A點(diǎn)_____(填“高”、“低”或“無法確定”),判斷依據(jù)是_ ___________________________________________________________________________;C點(diǎn)時(shí)溶液的PH為___________;由水電離出的c(OH-)為_____________
(2)B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度下,將PH=9的NaOH溶液與PH=4的硫酸溶液混合,所得溶液的PH=7,則二者的體積比為________
【解析】(1)Kw是一僅受溫度影響的常數(shù),C點(diǎn)對(duì)應(yīng)Kw=1×10-12,c(OH-)= 10-5.5mol·L-1,則c(H+)= 10-(12-5.5)mol·L-1,pH=12-5.5=6.5。C點(diǎn)溶液顯堿性,可能為堿或鹽的溶液,當(dāng)為堿的溶液時(shí),抑制了水的電離,由水電離出的c(OH-)為1×10-6.5mol·L-1,當(dāng)為鹽的溶液時(shí),促進(jìn)了水的電離,由水電離出的c(OH-)為1×10-5.5mol·L-1
(2)設(shè)NaOH溶液和硫酸溶液的體積分別為Vb、Va,B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度下,pH=7時(shí)溶液呈堿性,則c(OH-)= 10-5mol·L-1,所以=c(OH-)= 10-5mol·L-1,解得Vb∶Va=1∶9
【答案】(1)高;A點(diǎn)時(shí)的Kw=1×10-14,B點(diǎn)時(shí)的Kw=1×10-12,水的電離吸熱,升高溫度,平衡右移,Kw值變大;6.5;1×10-6.5mol·L-1 或1×10-5.5mol·L-1(2)1∶9
(三)鹽類的水解
1.鹽類水解基礎(chǔ)知識(shí)
理解鹽類水解的實(shí)質(zhì)是鹽電離出來的弱堿陽離子(或弱酸根陰離子)與水電離出來的OH(或-H+),生成弱堿(或弱酸),促進(jìn)了水的電離。鹽類水解的規(guī)律是:有弱才水解,無弱不水解,誰強(qiáng)顯誰性,越弱越越水解。鹽的水解受溫度和離子濃度的影響。
【例6】物質(zhì)的量濃度相同時(shí),下列既能跟NaOH溶液反應(yīng)、又能跟鹽酸溶液反應(yīng)的溶液中,pH的是( )
A.Na2CO3溶液 B.NH4HCO3溶液 C.NaHCO3溶液 D.NaHSO4溶液
【解析】由于既能跟NaOH溶液反應(yīng)、又能跟鹽酸溶液反應(yīng)可將A和D排除;等濃度的NH4HCO3溶液和NaHCO3溶液比較pH,二者都存在HCO3-+H2O H2CO3+ OH-(水解比其電離程度大),B中NH4+結(jié)合了水解生成的OH-,使溶液的堿性減弱。
【答案】C
2.微粒濃度大小比較:
抓住三守恒、注意等體積混合、注意附加條件的使用、注意等式關(guān)系與不等式關(guān)系的綜合運(yùn)用、注意非單純的離子濃度比較問題。
解題規(guī)律:①兩守恒:原子守恒、電荷守恒(其他等量關(guān)系可由原子守恒和電荷守恒關(guān)系式得出)②當(dāng)水解與電離共存時(shí),應(yīng)記?。篘aHCO3溶液顯堿性(水解大于電離)、NaHSO3溶液顯酸性(電離大于水解);等物質(zhì)的量的NH3·H2O和NH4Cl混合溶液顯堿性(電離大于水解),等物質(zhì)的量的CH3COOH和CH3COONa混合溶液顯酸性(電離大于水解)。
【例7】①現(xiàn)將兩個(gè)—NH2連接成分子A。A的水溶液呈______(“酸”“堿”或“中”)性,用離子方程式表示其原因____________________________________________________
②1molA可以與2molHCl反應(yīng)生成正鹽,屬于離子化合物,易溶于水,性質(zhì)與NH4Cl相似,則此物質(zhì)的水溶液呈_________(“酸”“堿”或“中”)性,試用離子方程式表示其原因_____________________,該溶液中,下列離子濃度關(guān)系表示正確的是:
A.c(Cl-)>c(N2H62+)> c(H+)> c(OH-)
B.c(Cl-)> c(N2H5·H2O+)> c(OH-)> c(H+)
C.2 c(N2H62+)+ c(N2H5·H2O+)+ c(H+)= c(Cl-)+ c(OH-)
【解析】?jī)煞N物質(zhì)的性質(zhì)分別類比NH3與NH4Cl加以分析,當(dāng)確定溶液中微粒的等量關(guān)系時(shí),可將原子守恒與電荷守恒的式子列出,就很容易解決了。
【答案】①堿; N2H4+2H2O N2H4·2H2O N2H62++2OH- ②酸性;N2H62++2H2O N2H4·2H2O+2H+ ;AC
【例8】常溫下取0.2mol/LHCl溶液與0.2mol/LMOH溶液等體積混合(忽略混合后溶液體積的變化),測(cè)得混合溶液的pH=6,試回答以下問題:
①混合溶液中由水電離出的c(H+) 0.2mol/LHCl溶液中由水電離出的c(H+)(填“>”、“<”、或“=”).
②求出混合物中下列算式的精確計(jì)算結(jié)果(填具體數(shù)字):
c(Cl-)— c(M+)= mol/L,c(H+)— c(MOH)= mol/L。
③如果常溫下取0.2mol/LMOH溶液與0.1mol/LHCl溶液等體積混合,測(cè)得混合溶液的pH<7,則說明MOH的電離程度 MCl的水解程度。(填“>”、“<”、或“=”)
④常溫下pH=3的HCl與pH=11的MOH溶液等體積混合,測(cè)得混合溶液的PH≠7,則混合溶液的pH_____7(“>”“<”或“無法確定”)。
【答案】①> ② 9.9×10-7 ; 10-8 ③< ④ >
(四)難溶物質(zhì)的溶解平衡
【例9】(1)向AgNO3溶液中依次加入NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液,會(huì)出現(xiàn)不同顏色的沉淀,顏色分別為___________→_______________→__________________。出現(xiàn)這種顏色變的原因是__________________________________________________________
(2)將足量的BaCO3分別加入到:①30mL水;②10mL0.2mol/LNa2CO3溶液;③50 mL0.01mol/LBaCl2溶液;④100 mL0.01mol/L鹽酸中溶液到飽和。請(qǐng)確定各溶液中Ba2+的濃度由大到小的順序?yàn)開______________________________
【解析】①沉淀的轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng),平衡向更難溶的方向移動(dòng);②平衡中離子濃度的大小關(guān)系關(guān)鍵是是抓住Ksp的表達(dá)式,同時(shí)注意離子濃度和溶液濃度之間的關(guān)系。
【答案】(1)白色→淡黃色→黃色;AgCl、AgBr、AgI的Ksp逐漸減小,白色的AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶的淡黃色的AgBr沉淀,然后又轉(zhuǎn)化為更難溶的黃色的AgI沉淀。
(2)③④①②
(一)弱電解質(zhì)的電離平衡
1.弱電解質(zhì)的電離平衡
弱電解質(zhì)的電離程度微弱,影響因素有溫度和粒子濃度(酸堿性、同離子效應(yīng))。
【例1】已知0.1 mol/L的醋酸溶液中存在電離平衡:CH3COOH CH3COO-+H+,要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)值增大,可以采取的措施是
A.加少量燒堿溶液 B.升高溫度 C.加少量冰醋酸 D.加水
【解析】本題考查對(duì)電離平衡移動(dòng)的理解。A項(xiàng),加入少量燒堿溶液,電離平衡向右移動(dòng),但平衡的移動(dòng)只是減弱外界條件的改變,則c (H+)的減小比c(CH3COOH)程度大,則c (H+)/c(CH3COOH)值減小。B項(xiàng),醋酸電離吸熱,升高溫度,醋酸電離平衡向右移動(dòng),c(H+)增大而c(CH3COOH)減小,則B正確。C項(xiàng)加入冰醋酸,平衡右移,但醋酸的電離程度減小,所以C錯(cuò)。D項(xiàng),在同一溶液中,c(H+)/c(CH3COOH)= n(H+)/n(CH3COOH),加水時(shí),醋酸電離平衡向右移動(dòng),n(H+)增大而n(CH3COOH)減小,則D正確。
【答案】BD
【例2】通常在鎂鹽(如MgCl2)溶液中加入Na2HPO4,氨水和銨鹽制備MgNH4PO4,反應(yīng)式為:MgCl2+ Na2HPO4+NH3·H2O== MgNH4PO4↓+2NaCl+H2O。加入銨鹽的目的是____________
【解析】如不加銨鹽,鎂鹽會(huì)與NH3·H2O反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀,加入銨鹽,溶液中的NH4+濃度增大,抑制NH3·H2O的電離,使OH-的濃度降低,可防止Mg(OH)2的生成,從而使產(chǎn)品更純。
【答案】增大NH4+濃度,抑制NH3·H2O電離,防止產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀使產(chǎn)品不純
(二)水的電離和溶液的酸堿性
1.水的電離與Kw
水是極弱的電解質(zhì),任何水溶液都存在H+和OH-,且無論在什么情況下水電離出的c(H+)和c(OH-)必相等。水的離子積常數(shù)(Kw)適用于稀溶液,其數(shù)值僅受溫度影響。
【例3】水的電離達(dá)到平衡:H2O H++OH-;DH>0,下列敘述正確的是( )
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移動(dòng),c(OH-)降低
B.向水中加入少量固體硫酸氫鈉,c(H+)增大,Kw不變
C.向水中加入少量固體CH3COONa,平衡逆向移動(dòng),c(H+)降低
D.將水加熱,Kw增大,pH不變
【解析】A項(xiàng)中加入稀氨水,因?yàn)閏(OH-)的增大使平衡逆向移動(dòng),抑制了水的電離,c(H+) 降低;C項(xiàng)中加入少量固體CH3COONa,CH3COO-與水電離出的H+結(jié)合生成弱電解質(zhì),c(H+)降低,平衡正向移動(dòng),即鹽的水解,其實(shí)質(zhì)是促進(jìn)了水的電離;D項(xiàng)水的電離吸熱,加熱,促進(jìn)水的電離,c(H+)和c(OH-)均增大,Kw增大,pH減小。
【答案】B
2.溶液的酸堿性與pH
溶液的酸堿性是由溶液中的c(H+)和c(OH-)相對(duì)大小決定的;
涉及溶液PH計(jì)算時(shí),當(dāng)酸堿混合時(shí),首先應(yīng)確定溶液的酸堿性,若溶液顯堿性,則必須先求溶液中c(OH-),然后通過Kw(看是否為常溫)求出c(H+)
【例4】將pH=3的鹽酸aL分別與下列三種溶液混合后,溶液均呈中性:
①1×10-3mol·L-1的氨水bL ②c(OH-)=1×10-3mol·L-1的氨水cL
③c(OH-)=1×10-3mol·L-1的Ba(OH)2溶液d L 其中a、b、c、d的關(guān)系正確的是
A.b>a>d>c B.b>a=d>c C.a(chǎn)=b>c>d D.c>a=b>b
【解析】鹽酸是強(qiáng)酸,pH=3時(shí),c(HCl)=1×10-3mol·L-1,③中Ba(OH)2為強(qiáng)堿,c(OH-)=1×10-3mol·L-1的溶液,二者混合呈中性,即恰好完全反應(yīng),則a=d;①中若濃度均為1×10-3mol·L-1的鹽酸與氨水恰好完全反應(yīng)時(shí),得到NH4Cl的溶液,顯酸性,要使溶液顯中性,則b>a;②中因?yàn)镹H3·H2O為弱電解質(zhì),電離程度微弱,所以c(OH-)=1×10-3mol·L-1的氨水的濃度遠(yuǎn)大于1×10-3mol·L-1,則ca=d>c。
【答案】B
【例5】水的電離平衡曲線如圖所示:
(1)若A點(diǎn)表示25℃時(shí)水的電離平衡時(shí)離子的濃度,則B點(diǎn)時(shí)的溫度比A點(diǎn)_____(填“高”、“低”或“無法確定”),判斷依據(jù)是_ ___________________________________________________________________________;C點(diǎn)時(shí)溶液的PH為___________;由水電離出的c(OH-)為_____________
(2)B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度下,將PH=9的NaOH溶液與PH=4的硫酸溶液混合,所得溶液的PH=7,則二者的體積比為________
【解析】(1)Kw是一僅受溫度影響的常數(shù),C點(diǎn)對(duì)應(yīng)Kw=1×10-12,c(OH-)= 10-5.5mol·L-1,則c(H+)= 10-(12-5.5)mol·L-1,pH=12-5.5=6.5。C點(diǎn)溶液顯堿性,可能為堿或鹽的溶液,當(dāng)為堿的溶液時(shí),抑制了水的電離,由水電離出的c(OH-)為1×10-6.5mol·L-1,當(dāng)為鹽的溶液時(shí),促進(jìn)了水的電離,由水電離出的c(OH-)為1×10-5.5mol·L-1
(2)設(shè)NaOH溶液和硫酸溶液的體積分別為Vb、Va,B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度下,pH=7時(shí)溶液呈堿性,則c(OH-)= 10-5mol·L-1,所以=c(OH-)= 10-5mol·L-1,解得Vb∶Va=1∶9
【答案】(1)高;A點(diǎn)時(shí)的Kw=1×10-14,B點(diǎn)時(shí)的Kw=1×10-12,水的電離吸熱,升高溫度,平衡右移,Kw值變大;6.5;1×10-6.5mol·L-1 或1×10-5.5mol·L-1(2)1∶9
(三)鹽類的水解
1.鹽類水解基礎(chǔ)知識(shí)
理解鹽類水解的實(shí)質(zhì)是鹽電離出來的弱堿陽離子(或弱酸根陰離子)與水電離出來的OH(或-H+),生成弱堿(或弱酸),促進(jìn)了水的電離。鹽類水解的規(guī)律是:有弱才水解,無弱不水解,誰強(qiáng)顯誰性,越弱越越水解。鹽的水解受溫度和離子濃度的影響。
【例6】物質(zhì)的量濃度相同時(shí),下列既能跟NaOH溶液反應(yīng)、又能跟鹽酸溶液反應(yīng)的溶液中,pH的是( )
A.Na2CO3溶液 B.NH4HCO3溶液 C.NaHCO3溶液 D.NaHSO4溶液
【解析】由于既能跟NaOH溶液反應(yīng)、又能跟鹽酸溶液反應(yīng)可將A和D排除;等濃度的NH4HCO3溶液和NaHCO3溶液比較pH,二者都存在HCO3-+H2O H2CO3+ OH-(水解比其電離程度大),B中NH4+結(jié)合了水解生成的OH-,使溶液的堿性減弱。
【答案】C
2.微粒濃度大小比較:
抓住三守恒、注意等體積混合、注意附加條件的使用、注意等式關(guān)系與不等式關(guān)系的綜合運(yùn)用、注意非單純的離子濃度比較問題。
解題規(guī)律:①兩守恒:原子守恒、電荷守恒(其他等量關(guān)系可由原子守恒和電荷守恒關(guān)系式得出)②當(dāng)水解與電離共存時(shí),應(yīng)記?。篘aHCO3溶液顯堿性(水解大于電離)、NaHSO3溶液顯酸性(電離大于水解);等物質(zhì)的量的NH3·H2O和NH4Cl混合溶液顯堿性(電離大于水解),等物質(zhì)的量的CH3COOH和CH3COONa混合溶液顯酸性(電離大于水解)。
【例7】①現(xiàn)將兩個(gè)—NH2連接成分子A。A的水溶液呈______(“酸”“堿”或“中”)性,用離子方程式表示其原因____________________________________________________
②1molA可以與2molHCl反應(yīng)生成正鹽,屬于離子化合物,易溶于水,性質(zhì)與NH4Cl相似,則此物質(zhì)的水溶液呈_________(“酸”“堿”或“中”)性,試用離子方程式表示其原因_____________________,該溶液中,下列離子濃度關(guān)系表示正確的是:
A.c(Cl-)>c(N2H62+)> c(H+)> c(OH-)
B.c(Cl-)> c(N2H5·H2O+)> c(OH-)> c(H+)
C.2 c(N2H62+)+ c(N2H5·H2O+)+ c(H+)= c(Cl-)+ c(OH-)
【解析】?jī)煞N物質(zhì)的性質(zhì)分別類比NH3與NH4Cl加以分析,當(dāng)確定溶液中微粒的等量關(guān)系時(shí),可將原子守恒與電荷守恒的式子列出,就很容易解決了。
【答案】①堿; N2H4+2H2O N2H4·2H2O N2H62++2OH- ②酸性;N2H62++2H2O N2H4·2H2O+2H+ ;AC
【例8】常溫下取0.2mol/LHCl溶液與0.2mol/LMOH溶液等體積混合(忽略混合后溶液體積的變化),測(cè)得混合溶液的pH=6,試回答以下問題:
①混合溶液中由水電離出的c(H+) 0.2mol/LHCl溶液中由水電離出的c(H+)(填“>”、“<”、或“=”).
②求出混合物中下列算式的精確計(jì)算結(jié)果(填具體數(shù)字):
c(Cl-)— c(M+)= mol/L,c(H+)— c(MOH)= mol/L。
③如果常溫下取0.2mol/LMOH溶液與0.1mol/LHCl溶液等體積混合,測(cè)得混合溶液的pH<7,則說明MOH的電離程度 MCl的水解程度。(填“>”、“<”、或“=”)
④常溫下pH=3的HCl與pH=11的MOH溶液等體積混合,測(cè)得混合溶液的PH≠7,則混合溶液的pH_____7(“>”“<”或“無法確定”)。
【答案】①> ② 9.9×10-7 ; 10-8 ③< ④ >
(四)難溶物質(zhì)的溶解平衡
【例9】(1)向AgNO3溶液中依次加入NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液,會(huì)出現(xiàn)不同顏色的沉淀,顏色分別為___________→_______________→__________________。出現(xiàn)這種顏色變的原因是__________________________________________________________
(2)將足量的BaCO3分別加入到:①30mL水;②10mL0.2mol/LNa2CO3溶液;③50 mL0.01mol/LBaCl2溶液;④100 mL0.01mol/L鹽酸中溶液到飽和。請(qǐng)確定各溶液中Ba2+的濃度由大到小的順序?yàn)開______________________________
【解析】①沉淀的轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng),平衡向更難溶的方向移動(dòng);②平衡中離子濃度的大小關(guān)系關(guān)鍵是是抓住Ksp的表達(dá)式,同時(shí)注意離子濃度和溶液濃度之間的關(guān)系。
【答案】(1)白色→淡黃色→黃色;AgCl、AgBr、AgI的Ksp逐漸減小,白色的AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶的淡黃色的AgBr沉淀,然后又轉(zhuǎn)化為更難溶的黃色的AgI沉淀。
(2)③④①②