1、第4讲 电解质溶液一、弱电解质的电离平衡NH3H2O在水溶液中的电离方程式为_,其电离常数表达式为_。对该电离平衡改变条件如下:升高温度;加水稀释;加少量NaOH(s);通少量HCl(g);加入NH4Cl(s),其中:(1)使电离平衡右移的有_。(2)使c(OH-)增大的有_。(3)能使电离常数变大的有_。二、水的电离和溶液的pH1.水的电离:水的离子积常数表达式为_,25时,KW=_。外界条件对水的电离平衡的影响如下:KW=c(H+)c(OH-)110-14条件影响升高温度通入少量HCl(g)加入少量NaOH(aq)加入少量NH4Cl(s)平衡移动_KW_右移左移左移右移增大不变不变不变2.
2、溶液的酸碱性和pH:(1)25,0.01 molL-1的盐酸中,c(OH-)=_molL-1,pH=_,由水电离出的c(H+)=_。(2)100时,pH=6的水中c(H+)=_molL-1,该水显_性。(3)100时(KW=10-12),0.01 molL-1的NaOH溶液的pH为_,由水电离出的c(OH-)=_。10-12210-12molL-110-6中1010-10molL-1三、盐类的水解1.盐类的水解:有下列九种物质的溶液:NH3H2ONaClNH4ClNa2CO3CH3COOHH2SO4NaHCO3CH3COONaNaHSO4(1)溶液呈酸性的是_。(2)溶液呈碱性的是_。(3)能
3、促进水电离的是_,能抑制水电离的是_。(4)盐类水解的实质是盐的_或_与水电离的H+或OH-结合生成弱电解质,_(填“促进”或“抑制”)了水的电离。弱酸根离子弱碱阳离子促进2.水解平衡的移动:FeCl3水解的离子方程式为_。改变下列条件:升高温度;加少量浓盐酸;加水稀释;加少量铁粉;加少量Na2CO3(s);(1)使水解平衡右移的是_。(2)使水解平衡左移的是_。(3)使溶液pH减小的是_。Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+四、难溶电解质的溶解平衡1.溶度积常数:BaSO4、Fe(OH)3的溶度积常数表达式分别为_。2.沉淀的转化:向AgCl悬浊液中加入足量KI溶液,有黄色沉淀产生,平衡后
4、再加入足量的Na2S溶液,又有黑色沉淀产生,这说明溶解度:_,过程中发生反应的离子方程式分别为_,_。AgClAgIAg2SAgCl+I-=AgI+Cl-2AgI+S2-=Ag2S+2I-3.沉淀的溶解:写出下列过程中的离子方程式:(1)向CaCO3悬浊液中通入过量CO2:_。(2)向Cu(OH)2悬浊液中加入CH3COOH溶液:_。Cu(OH)2+2CH3COOH=Cu2+2CH3COO-+2H2O(1)(2013浙江高考)pH计不能用于酸碱中和滴定终点的判断。()分析:pH计可测定溶液的pH,可以用于酸碱中和滴定终点的判断。(2)(2013福建高考)0.10 molL-1的氨水加水稀释后,
5、溶液中c(N )c(OH-)变大。()分析:0.10 molL-1的氨水加水稀释,平衡NH3H2O N +OH-向电离方向移动,n(N )和n(OH-)增大,但c(N )和c(OH-)减小,则c(N )c(OH-)减小。(3)(2013广东高考)50时,饱和小苏打溶液中:c(Na+)=c(HC )。()分析:饱和小苏打溶液中,HC 水解使其浓度减小,则c(HC )c(HC )c(C )c(H2CO3)。()分析:NaHCO3是能水解的酸式盐,其溶液的pH=8.3,说明HC 的水解程度大于电离程度,故溶液中c(H2CO3)c(C )。(11)(2012北京高考)中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和
6、醋酸所消耗的NaOH的物质的量相等。()分析:等体积等物质的量浓度的盐酸和醋酸,虽然醋酸是弱电解质,但随着中和反应的进行,氢离子不断电离出来,其氢离子的物质的量与盐酸的相同,故消耗NaOH的物质的量相等。(12)(2012北京高考)向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色,2AgCl+S2-=Ag2S+2Cl-。()分析:对沉淀转化的实质认识不清而易出现判断错误;相同条件下,Ag2S的溶解度小于AgCl,Ag2S比AgCl更难溶,故向AgCl悬浊液中加入Na2S溶液可实现沉淀的转化,生成Ag2S沉淀。热点导向 1弱电解质的电离平衡【典例1】对于常温下pH为2的醋酸溶液,下列叙述不正
7、确的是()A.c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)B.向上述溶液中加入一定量的盐酸时,KW不变C.由H2O电离出的c(H+)=1.010-12molL-1D.与等体积0.01 molL-1氢氧化钠溶液混合后所得溶液一定呈中性【解题探究】(1)水的离子积含义是什么?受哪些因素影响?提示:水的离子积常数为KW=c(H+)c(OH-),只受温度影响,温度升高KW变大。(2)如何计算酸溶液中由水电离出的c(H+)?如何计算碱溶液中由水电离出的c(OH-)?提示:在酸溶液中,H+来自于酸的电离和水的电离,但OH-仅来自于水的电离,并且由水电离产生的H+和OH-一定相等,因此可以根据KW求出溶液
8、中c(OH-),继而求出由水电离出的c(H+);同理,可以求出碱溶液中的c(H+),继而求出碱溶液中由水电离产生的c(OH-)。(3)电解质溶液中的电荷守恒的含义是什么?提示:电解质溶液中,阳离子所带的电荷总数和阴离子所带的电荷总数相等,电解质溶液呈电中性。本题答案:【解析】选D。根据电荷守恒可知,A正确;KW只与温度有关,温度不变KW不变,B正确;根据KW=c(H+)c(OH-)求得盐酸中c(OH-)=1.010-12molL-1,又因水电离出的H+和OH-浓度相等,所以H2O电离出的c(H+)=1.010-12molL-1,C正确;因醋酸是弱酸,反应后醋酸有剩余,溶液不一定呈中性,D不正确
9、。【易错警示】“电离平衡”分析判断中的常见误区(1)误认为电离平衡向正向移动,弱电解质的电离程度一定增大。如向醋酸溶液中加入少量冰醋酸,平衡向电离方向移动,但醋酸的电离程度减小。(2)误认为弱电解质在加水稀释的过程中,溶液中离子浓度都减小,如氨水加水稀释时,c(H+)增大。(3)误认为由水电离出的c(H+)=1.010-13molL-1的溶液一定呈碱性。如25,0.1 molL-1的盐酸或氢氧化钠溶液中由水电离出的c(H+)都为1.010-13molL-1。(4)弱电解质溶液加水稀释过程中,判断某些微粒浓度的关系式是否发生变化时,首先要考虑该关系式是否是电离常数、离子积常数以及它们的变形。【变
10、式训练】(2013杭州质检)硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反应:H3BO3(aq)+H2O(l)B(OH)4-(aq)+H+(aq)。下列说法正确的是()A.将一滴碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中一定能观察到有气泡产生B.将一滴醋酸溶液滴入碳酸溶液中一定能观察到有气泡产生C.等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较,pH:前者后者D.等物质的量浓度的碳酸钠溶液和醋酸钠溶液比较,pH:前者后者【解析】选D。A项,相同条件下,碳酸的酸性强于硼酸,则碳酸钠与硼酸反应只能生成碳酸氢钠,不能得到CO2气体,错误;B项,醋酸少量时,与足量碳酸钠溶液反应生成的是碳酸氢钠和醋酸钠,不能产生气体,错误;C项,等物质的量
11、浓度的碳酸和硼酸,前者的c(H+)大,pH较小,错误;D项,相同条件下,醋酸的酸性强于碳酸,根据越弱越水解规律可知,则醋酸根离子的水解程度小于碳酸根离子,则物质的量浓度相同时,碳酸钠溶液的碱性强于醋酸钠,正确。热点考向 2溶液的酸碱性、盐类的水解【典例2】(2013浙江高考)25时,用浓度为0.100 0 molL-1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 molL-1的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是()A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序:HZHYc(Y-)c(OH-)c(H+)D.HY与HZ混合,达到平衡时:c(H+)=+c(Z-
12、)+c(OH-)【解题探究】(1)酸和碱恰好完全中和生成盐,所得溶液一定呈中性吗?提示:不一定。酸和碱恰好完全中和生成盐,所得溶液的酸碱性取决于酸和碱的相对强弱。若是强酸和强碱恰好完全中和,所得溶液为中性;若是强酸和弱碱恰好完全反应,所得溶液呈酸性;若是强碱和弱酸恰好完全反应,所得溶液呈碱性。(2)溶液导电能力强弱和电解质强弱有必然联系吗?提示:没有。溶液导电能力强弱主要取决于溶液中离子浓度的大小,如果是强电解质溶液但是浓度很小,溶液导电能力也比较弱。本题答案：_【解析】选B。用0.100 0 molL-1的NaOH溶液滴定20.00 mL0.100 0 molL-1的三种一元酸,完全反应时消
13、耗NaOH应为20.00 mL。根据题干图像,可以看到三种酸与NaOH完全中和时,溶液的pH:NaXNaYNaZ,即三种酸的酸性:HZHYHX,这点也可从NaOH体积为0时三种酸的pH进行判断。因此相同温度下同浓度的三种酸导电能力:HZHYHX,A错误。根据图像,0.100 0 molL-1的HZ溶液pH=1,因此HZ为强酸,则HX和HY为弱酸。将等浓度的HX、HY混合,用NaOH溶液进行滴定,当HX完全反应,则HY已经完全反应,溶液为NaX和NaY的混合液,酸性HYHX,则溶液中X-水解程度大于Y-水解程度,因此c(Y-)c(X-)c(OH-)c(H+),C错误。在HY和HZ的混合液中,根据
14、电荷守恒,则有c(H+)=c(Y-)+c(Z-)+c(OH-),根据HY的电离常数:Ka(HY)=即有:所以达平衡后:c(H+)=+c(Z-)+c(OH-)因此D错误。根据图像,HY溶液中加入10 mL NaOH溶液时,溶液pH=5,则c(H+)=10-5molL-1,c(OH-)=10-9molL-1。c(Na+)=molL-1,根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(Y-)+c(OH-),则10-5molL-1+molL-1=c(Y-)+10-9molL-1,由于c(H+)和c(OH-)都远小于c(Na+),因此c(Y-)=molL-1。【易错警示】溶液酸碱性判断和水解平衡分析中常见错
15、误(1)溶液的酸碱性:误认为溶液的酸碱性取决于pH,如pH=7的溶液在温度不同时,可能是酸性或碱性,也可能是中性。误认为酸碱恰好中和时溶液一定显中性。如强酸和弱碱恰好中和溶液显酸性,强碱和弱酸恰好中和溶液显碱性,强酸和强碱恰好中和溶液显中性。(2)水解平衡:误认为水解平衡向正向移动,离子的水解程度一定增大。如向FeCl3溶液中,加入少量FeCl3固体,平衡向水解方向移动,但Fe3+的水解程度减小。误认为弱酸强碱盐都因水解而显碱性。如NaHSO3因为酸式酸根的电离能力大于水解能力,其溶液显酸性。由于加热可促进盐类水解,错误地认为可水解的盐溶液在蒸干后都得不到原溶质。其实不一定,对于那些水解程度不
16、是很大,水解产物离不开平衡体系的情况如Al2(SO4)3、Na2CO3来说,溶液蒸干仍得原溶质。【变式训练】(2012新课标全国卷)已知温度T时水的离子积常数为KW,该温度下,将浓度为amolL-1的一元酸HA与bmolL-1一元碱BOH等体积混合。可判定该溶液呈中性的依据是()A.a=bB.混合溶液的pH=7C.混合溶液中,c(H+)=molL-1D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)【解析】选C。酸与碱恰好中和,混合溶液的酸碱性取决于酸、碱的相对强弱,可能呈酸性、中性或碱性,只有当酸与碱均为强酸、强碱或其电离程度相同时,a=b,溶液呈中性,A错误;只有当温度为常温
17、时,pH=7的溶液是中性溶液,非常温下,混合溶液的pH=7时,溶液中c(H+)c(OH-),溶液可能呈酸性或碱性,B错误;c(H+)c(OH-)=KW,只有当溶液呈中性时c(H+)=c(OH-),此时c(H+)=molL-1,C正确;根据溶液中的电荷守恒,酸、碱性溶液均成立,所以不能说明c(H+)=c(OH-),溶液不一定呈中性,D错误。热点导向 3溶液中离子浓度大小的比较【典例3】(2013安徽示范高中联考)常温下,取0.1 molL-1HY溶液与0.1 molL-1NaOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=9,则下列说法不正确的是()A.c(Na+)=c(Y-
18、)+c(HY)B.c(OH-)=c(H+)+c(HY)C.c(Y-)c(Na+)c(OH-)c(H+)D.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Y-)【解题指南】(1)切入点:因n(HY)=n(NaOH),酸碱恰好完全反应生成盐;pH=9,说明溶液呈碱性,原因是盐水解。(2)关键点:物料守恒、电荷守恒及质子守恒的灵活应用。本题答案:【解析】选C。酸碱恰好完全反应得到NaY溶液,根据pH=9,推出NaY是强碱弱酸盐,Y-发生水解反应,则c(Na+)c(Y-),C错误;HY是弱酸,根据物料守恒,A正确;根据质子守恒,B正确;溶液中阳离子有c(Na+)、c(H+),阴离子有c(Y-)和c(OH
19、-),根据电荷守恒知D正确。【方法归纳】溶液中的“三个守恒”及“质子守恒”判断方法(1)三个守恒。电荷守恒:即电解质溶液中阴离子所带电荷总数等于阳离子所带电荷总数,根据电荷守恒可准确、快速地解决电解质溶液中许多复杂的离子浓度问题。物料守恒:是指物质发生变化前后,有关元素的存在形式不同,但元素的种类和原子数目在变化前后保持不变,根据物料守恒可准确快速地解决电解质溶液中复杂离子、分子、物质的量浓度或物质的量的关系。质子守恒:是指在电离或水解过程中,会发生质子(H+)转移,但质子转移过程中其数量保持不变。(2)正确理解质子守恒:以Na2CO3和NaHCO3溶液为例,可用以下图示帮助理解质子守恒:Na
20、2CO3溶液所以c(OH-)=c(HC )+2c(H2CO3)+c(H3O+),即c(OH-)=c(HC )+2c(H2CO3)+c(H+)。NaHCO3溶液所以c(OH-)+c(C )=c(H2CO3)+c(H+)。另外,将混合溶液中的电荷守恒式和物料守恒式相联立,通过代数运算消去其中某离子,即可推出该溶液中的质子守恒。【变式训练】下列溶液中,微粒浓度关系正确的是()A.含有N 、Cl-、H+、OH-的溶液中,其离子浓度可能是:c(Cl-)c(N )c(OH-)c(H+)B.常温下pH=6的醋酸与醋酸钠的混合溶液中c(Na+)c(CH3COO-)C.0.1 molL-1的Na2S溶液中,c(
21、OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)D.常温下pH=3的一元酸和pH=11的一元碱等体积混合后的溶液中一定是c(OH-)=c(H+)【解析】选C。根据电荷守恒知,因为c(Cl-)c(N ),则c(H+)c(OH-),A项错;pH=6,即c(H+)c(OH-),根据电荷守恒知c(Na+)c(CH3COO-),B项错;由质子守恒知C项正确;D项,若是强酸与强碱混合有c(OH-)=c(H+),若是强酸与弱碱,有c(H+)c(OH-),D项错。热点考向 4沉淀溶解平衡【典例4】(2013新课标全国卷)已知Ksp(AgCl)=1.5610-10,Ksp(AgBr)=7.710-13,Ksp
22、(Ag2CrO4)=9.010-12。某溶液中含有Cl-、Br-和Cr ,浓度均为0.010 molL-1,向该溶液中逐滴加入0.010 molL-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为()A.Cl-、Br-、Cr B.Cr、Br-、Cl-C.Br-、Cl-、Cr D.Br-、Cr 、Cl-【解题探究】(1)相同条件下,结构相似的难溶物其Ksp大小与其溶解度有何关系?提示:结构相似的难溶物,Ksp越小则其溶解度越小。(2)如何使某种离子更容易沉淀完全?提示:欲沉淀某种离子时,尽量选择使该离子形成溶解度更小的沉淀,且尽量增大沉淀剂的离子浓度。本题答案:【解析】选C。根据Ksp(Ag
23、Cl)=c(Ag+)c(Cl-)=1.5610-10,当Cl-浓度为0.010 molL-1时,要产生AgCl沉淀,所需Ag+的最小浓度为1.5610-8molL-1,同理当Br-的浓度为0.010 molL-1时,要产生AgBr沉淀,所需Ag+的最小浓度为7.710-11molL-1,当Cr浓度为0.010 molL-1时,要产生Ag2CrO4沉淀,所需Ag+的最小浓度为3.010-5molL-1,向混合溶液中逐滴加入0.010 molL-1的硝酸银溶液时,Ag+的浓度逐渐增大,所以Br-最先沉淀,Cr 最后沉淀。应选C。【易错警示】与Ksp相关的常见错误(1)把沉淀溶解平衡误认为电离平衡。
24、实际上如BaSO4(s)Ba2+(aq)+S (aq)是溶解平衡,因为BaSO4是强电解质,不存在电离平衡。(2)误认为Ksp越小,物质的溶解度越小,溶解能力越弱。实际上只有物质类型相同时(如AB型、AB2型等),Ksp越小,难溶电解质在水中的溶解能力越弱。若物质类型不同如Mg(OH)2和AgCl,Ksp不能直接用于判断物质溶解能力的强弱。(3)一定温度下,误认为溶解度受溶液中相同离子浓度的影响,因而Ksp会随之改变。实际上Ksp只受温度影响,温度不变则Ksp不变,如Mg(OH)2在MgCl2溶液中的溶解度要小于在纯水中的溶解度,而KspMg(OH)2不变。(4)误认为Ksp大的难溶电解质只能
25、向Ksp小的难溶电解质转化,反之不可能。实际上当两种难溶电解质Ksp相差不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可实现难溶电解质由Ksp小的向Ksp大的转化。【变式训练】下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是()A.在AgCl的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,Ksp(AgCl)增大B.在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡不移动C.可直接根据Ksp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小D.25时,Ksp(AgCl)Ksp(AgI),向AgCl悬浊液中加入KI固体,有黄色沉淀生成【解析】选D。Ksp只与温度有关,A错误;加入稀盐酸,H+能与C反应,使CaCO3(s)Ca2+(aq)+C (a
26、q)的平衡正向移动,最终使CaCO3溶解,B错误;只有物质的化学式类型相同的难溶物,才可根据Ksp的数值大小比较在水中的溶解度大小,C错误;由于Ksp(AgCl)Ksp(AgI),向AgCl悬浊液中加入KI固体,有黄色沉淀AgI生成,D正确。电离平衡常数【典例】已知25时有关弱酸的电离平衡常数:弱酸的化学式CH3COOHHCNH2CO3电离平衡常数(25)1.810-54.910-10K1=4.310-7K2=5.610-11根据上述电离常数分析,下列错误的是()A.25时,等物质的量浓度的各溶液pH关系为pH(Na2CO3)pH(NaCN)pH(NaHCO3)pH(CH3COONa)B.am
27、olL-1HCN溶液与bmolL-1NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中c(Na+)=c(CN-),则a一定大于bC.2NaCN+H2O+CO2=2HCN+Na2CO3D.2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2【解析】选C。由表中数据可知C水解程度最大,CH3COO-水解程度最小,故25时,等物质的量浓度的各溶液pH关系为pH(Na2CO3)pH(NaCN)pH(NaHCO3)pH(CH3COONa),A正确;根据强酸制弱酸,NaCN溶液通入CO2应生成HCN和NaHCO3,C错,D正确;amolL-1HCN溶液与bmolL-1NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中c
28、(Na+)=c(CN-),说明溶液呈中性,则该溶液中溶质为NaCN和HCN,故a一定大于b,B正确。【方法归纳】电离常数的影响因素(1)电离常数随温度而变化,但由于电离过程热效应较小,温度改变对电离常数影响不大,其数量级一般不变,所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。(2)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关,同一温度下,不论弱酸、弱碱的浓度如何变化,电离常数是不会改变的。【变式训练】已知室温时CH3COOH的电离平衡常数为Ka,该温度下向20 mL 0.1 molL-1CH3COOH溶液中逐滴加入0.1 molL-1NaOH溶液。其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。下列说法中错误的是()A.a点表示的溶液中c(CH3COO-)略小于10-3molL-1B.b点表示的溶液中c(CH3COO-)c(Na+)C.c点表示CH3COOH和NaOH恰好完全反应D.b、d点表示的溶液中均等于Ka【解析】选C。a点的pH=3,说明溶液中c(H+)=10-3molL-1,而H+来源于CH3COOH的电离和水的电离,故A正确;b点pHc(OH-),由“电荷守恒”可判断出B正确;CH3COOH与NaOH恰好反应时溶液显碱性,常温下pH7,C错误;温度不变,Ka不变,D正确。
