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: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_KW=c(H+)c(OH-)110-14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)
3、能促进水电离的是_,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+3H2O Fe(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
4、衡后再加入足量的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广东高考)50时,饱和小苏打溶液中:c(Na+)=c()。()分析:饱和小苏打溶液中,水解使其浓度减小,则c()(13)(2012浙江高考)为确定某酸H2A是强酸还是弱酸,可测
5、NaHA溶液的pH。若pH7,则H2A是弱酸;若pH7,说明HA-水解程度大于电离程度;pH7,说明HA-电离程度大于水解程度,或者只有电离没有水解,但也可能是弱酸。(14)(2012北京高考)中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸所消耗的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。(15)(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
6、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。热点考向 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
7、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+
8、)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。【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
9、 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。【变式训练】下列说法错误的是()A.0.1 molL-1的CH3COOH溶液中,由水电离的c(H+)为1.010-13molL-1B.pH=2与pH=1的CH3COOH溶液中c(H+)之比为110C.等体积pH=12的NaOH溶液和pH=2的CH3COOH溶液混合,混合后溶液pH7D.稀醋酸加水稀释,醋酸电离程度增大,溶液的pH增大【解析】选A。CH3COOH是弱电解质,
10、0.1 molL-1的CH3COOH溶液中c(H+)1.010-13molL-1,A错误;pH=2的CH3COOH溶液中c(H+)=1.010-2molL-1,pH=1的CH3COOH溶液中c(H+)=1.010-1molL-1,B正确;等体积pH=12的NaOH溶液和pH=2的CH3COOH溶液混合,醋酸过量,溶液呈酸性,pHc(CH3COO-),D不正确。热点考向 3 溶液中离子浓度大小的比较【典例3】(2011广东高考)对于0.1 molL-1Na2SO3溶液,正确的是()A.升高温度,溶液的pH降低B.C.c(Na+)+c(H+)=D.加入少量NaOH固体,与c(Na+)均增大【解题指
11、南】(1)切入点。Na2SO3为强碱弱酸盐,可以水解。水解反应是吸热的。(2)关键点:灵活运用物料守恒、电荷守恒等守恒关系。本题答案:【解析】选D。Na2SO3为弱酸强碱盐,水解显碱性,水解是吸热反应,所以温度升高,水解程度增大,其pH增大,A不正确;B项考查物料守恒,正确的表达式为c(Na+)=2c(H2SO3),故B不正确;C项是考查电荷守恒,其正确的表达式为c(Na+)+c(H+)=+c(OH),故C不正确;加入少量NaOH固体,抑制其水解,水解程度降低,与c(Na+)均增大,故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
12、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:Na2CO3溶液所以c(OH-)=c()+2c(H2CO3)+c(H3O+),即c(OH-)=c()+2c(H2CO3)+c(H+)。
13、NaHCO3溶液所以c(OH-)+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】(双选)(2013广州质检)室温下,下列混合溶液中,各离子浓度的关系正确的是()A.浓度均为0.1 molL-1的小苏打溶液与烧碱溶液等体积混合:B.浓度均为0.1 molL-1的硫酸氢铵溶液与氢氧化钠溶液等体积混合:C.pH=12的氨水与pH=2的盐酸等体积混合:D.浓度均为0.1 molL-1的醋酸溶液与氢氧化钠溶液等体积混合:c(Na+)=c(CH3COO-)c(OH-)=c(H+)【解析】选A、C。
14、A项符合电荷守恒,正确;B项错误,正确的关系是c()=c(Na+)c()c(H+)c(OH-);C项正确,氨水浓度大于盐酸浓度,氨过量,NH3H2O电离大于水解,溶液呈碱性;D项错误,正确的关系是c(Na+)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+)。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(Ag2CrO4)=9.010-12。某溶液中含有Cl-、Br-和,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()【
15、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(AgCl)=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,当浓度为0.010
16、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,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。实际上如BaSO4(s)Ba2+(aq)+(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
17、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
18、,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,Kp(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+能与反应,使的平衡正向移动,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:根据上述电离常数分析,下列错误的是()弱酸的化学式CH3COOHHCNH2C
19、O3电离平衡常数(25)1.810-54.910-10K1=4.310-7K2=5.610-11A.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.amolL-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)p
20、H(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(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。
21、【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
22、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。1.(双选)(2013汕头质检)相同条件下,在pH=2的CH3COOH溶液、pH=2的HCl溶液、pH=12的氨水、pH=12的NaOH溶液中,下列说法不正确的是()A.水电离的c(H+):=B.等体积的、溶液分别与足量铝粉反应,生成H2的量:C.若将、溶液混合后,pH=7,则消耗溶液的体积:【解析】选B、C。溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)相同,由于四种溶液对水电离的抑制程度相同,故水电离的c(H+):=,A项正确;因为CH3COOH是弱酸,与盐酸pH相同时,n(CH3COOH)n(H
23、Cl),故生成H2的量:,B项错误;当两种溶液体积相等时,氨水过量,溶液呈碱性,若要混合溶液pH=7,则消耗溶液的体积:,C项错误;稀释相同倍数时,强酸、强碱的pH改变量大,故稀释100倍后,溶液的pH:,D项正确。2.下列溶液中一定呈中性的是()A.pH=7的溶液B.c(H+)=c(OH-)=10-6molL-1的溶液C.能够与Na反应生成H2的溶液D.电解食盐水最后所得溶液【解析】选B。pH=7的溶液只有在25时才显中性,A错误;溶液酸碱性取决于c(H+)、c(OH-)的相对大小,c(H+)=c(OH-)的溶液一定显中性,B正确;能够与Na反应生成H2的溶液,可能显中性、酸性或碱性,C错误
24、;电解食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2OH2+Cl2+2OH-,所得溶液显碱性,D错误。通电=3.(双选)(2013海南高考)0.1 molL-1HF溶液的pH=2,则该溶液中有关浓度关系式不正确的是()A.c(H+)c(F-)B.c(H+)c(HF)C.c(OH-)c(HF)D.c(HF)c(F-)【解析】选B、C。0.1 molL-1HF溶液的pH=2说明HF为弱电解质,有0.01 molL-1HF发生了电离,0.09 molL-1HF没有电离,考虑到溶液中H2O的电离,所以A项正确,B项错误,D项正确;pH=2的溶液中c(OH-)=10-12molL-1,C项错误。4.常温下,向体积
25、为10 mL、物质的量浓度均为0.1 molL-1的盐酸和醋酸的混合溶液中滴入0.1 molL-1NaOH溶液。下列说法错误的是()A.加入NaOH溶液后,溶液一定满足:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-)B.加入10 mL NaOH溶液时,溶液满足(溶液体积变化忽略不计):c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.05 molL-1C.加入15 mL NaOH溶液时,呈酸性,溶液满足:c(Na+)c(Cl-)c(CH3COO-)c(CH3COOH)c(H+)c(OH-)D.加入足量NaOH溶液时,溶液中发生的中和反应的热化学方程式表示为H+(aq)
26、+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3 kJmol-1【解析】选D。A项,符合电荷守恒,正确;加入10 mL NaOH溶液时,溶液体积变为原来的2倍,浓度变为原来的一半,根据物料守恒可知B正确;C项,加入15 mL NaOH溶液时,盐酸完全反应,此时是CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,溶液呈酸性,说明c(CH3COO-)c(CH3COOH),正确;因醋酸是弱酸,写离子方程式时应保留化学式,且醋酸电离是吸热过程,则H数值小于57.3,D错误。5.运用化学反应原理研究溶液的组成与性质具有重要意义。请回答下列问题:(1)氨水显弱碱性,若用水稀释0.1 molL-1的氨水,溶液中随着水
27、量的增加而增大的是。(填写序号)c(H+)和c(OH-)的乘积 c(H+)(2)室温下,将0.01 molL-1NH4HSO4溶液与0.01 molL-1烧碱溶液等体积混合,所得溶液中所有离子的物质的量浓度大小关系为(用具体离子的浓度表达式回答)。(3)已知:25时,Ksp(AgCl)=1.610-10,Ksp(AgI)=1.510-16。在25条件下,向0.1 L 0.002 molL-1的NaCl溶液中逐滴加入0.1 L 0.002 molL-1的AgNO3溶液,有白色沉淀生成,从难溶电解质的溶解平衡角度解释产生沉淀的原因是,向反应后的浑浊液中继续加入0.1 L 0.002 molL-1的
28、NaI溶液,观察到白色沉淀转化为黄色沉淀,产生该现象的原因是(用离子方程式回答)_。(4)在25条件下,将amolL-1的醋酸与bmolL-1的烧碱溶液等体积混合(混合后体积为混合前体积之和),充分反应后所得溶液显中性。则25条件下所得混合溶液中醋酸的电离平衡常数为molL-1(用含a、b的式子表示)。【解析】(1)随着水量的增加，氨水的电离平衡正向移动，n(NH3H2O)减少，n(OH-)、增加，故减小，而c(H+)和c(OH-)的乘积是常数；c(OH-)减小，则c(H+)增大，故增大。(2)“0.01 molL-1 NH4HSO4溶液与0.01 molL-1烧碱溶液等体积混合”，生成等浓度的(NH4)2SO4和Na2SO4，由于水解且显酸性，故离子浓度大小顺序为c(Na)=c(H)c(OH)。(3)因Qc(AgCl)Ksp(AgCl)，故产生白色沉淀。从Ksp看AgI比AgCl更难溶，所以AgCl可以转化为AgI(4)只要温度不变，醋酸的电离平衡常数Ka就不变。在充分反应后的中性溶液中，c(H)10-7 molL-1，c(Na+)=c(CH3COO)=molL-1；混合后的醋酸的总浓度为molL-1，故c(CH3COOH)=则醋酸的电离平衡常数Ka=答案:(1)(2)(3)Qc(AgCl)Ksp(AgCl)AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)(4)
