高考化学专题电离平衡

第15讲基本理论——电离平衡（三）一、本讲教学进度第二部分基本理论——电离平衡（三）主要内容：1．盐类的水解原理及其应用2．溶液中微粒间的相互关系及守恒原理二、学习指导（一）盐的水解实质H2OH++OH—AB==Bn—+An+HB（n—1）—A(OH)n当盐AB能电离出弱酸阴离子（Bn—）或弱碱阳离子（An+），即可与水电离出的H+或OH—结合成电解质分子，从而促进水进一步电离.水解中和与中和反应的关系：盐+水酸+碱（两者至少有一为弱）由此可知，盐的水解为中和反应的逆反应，但一般认为中和反应程度大，大多认为是完全以应，但盐类的水解程度小得多，故为万逆反应，真正发生水解的离子仅占极小比例。（二）水解规律简述为：有弱才水解，无弱不水解越弱越水解，弱弱都水解谁强显谁性，等强显中性具体为：1．正盐溶液①强酸弱碱盐呈酸性②强碱弱酸盐呈碱性③强酸强碱盐呈中性④弱酸碱盐不一定如NH4CNCH3CO2NH4NH4F碱性中性酸性取决于弱酸弱碱相对强弱2．酸式盐①若只有电离而无水解，则呈酸性（如NaHSO4）②若既有电离又有水解，取决于两者相对大小电离程度＞水解程度，呈酸性电离程度＜水解程度，呈碱性强碱弱酸式盐的电离和水解.a)以HmAn—表示弱酸酸式盐阴离子的电离和水解平衡.水解电离Hm+1A(n—1)—+OH—HmAn—1+H2OHm—1A(n+1)—+H+抑制水解抑制电离增大[OH—]促进电离促进水离[H+]增大仅能存在于一定pH值范围如H3PO4及其三种阴离子随溶液pH变化可相互转化：pH值增大H3PO4H2PO4—HPO42—PO43—pH减小③常见酸式盐溶液的酸碱性碱性：NaHCO3、NaHS、Na2HPO4、NaHS.酸性：NaHSO3、NaH2PO4、NaHSO4（三）影响水解的因素内因：盐的本性.外因：浓度、湿度、溶液碱性的变化（1）温度不变，浓度越小，水解程度越大.（2）浓度不变，湿度越高，水解程度越大.（3）改变溶液的pH值，可抑制或促进水解。（四）比较外因对弱电解质电离和盐水解的影响.HAH++A——QA—+H2OHA+OH——Q温度（T）T↑→α↑T↑→h↑加水平衡正移，α↑促进水解，h↑增大[H+]抑制电离，α↑促进水解，h↑增大[OH—]促进电离，α↑抑制水解，h↑增大[A—]抑制电离，α↑水解程度，h↑注：α—电离程度h—水解程度思考：①弱酸的电离和弱酸根离子的水解互为可逆吗？②在CH3COOH和CH3COONO2的溶液中分别加入少量冰醋酸，对CH3COOH电离程度和CH3COO—水解程度各有何影响？（五）盐类水解原理的应用1．判断或解释盐溶液的酸碱性例如：①正盐KX、KY、KZ的溶液物质的量浓度相同，其pH值分别为7、8、9，则HX、HY、HZ的酸性强弱的顺序是________________②相同条件下，测得①NaHCO3②CH3COONa③NaAlO2三种溶液的pH值相同。那实验么它们的物质的量浓度由大到小的顺序是_______________.因为电离程度CH3COOH＞HAlO2所以水解程度NaAlO2＞NaHCO3＞CH3COON2在相同条件下，要使三种溶液pH值相同，只有浓度②＞①＞③2．分析盐溶液中微粒种类.例如Na2S和NaHS溶液溶液含有的微粒种类相同，它们是Na+、S2—、HS—、H2S、OH—、H+、H2O，但微粒浓度大小关系不同.3．比较盐溶液中离子浓度间的大小关系.（1）一种盐溶液中各种离子浓度相对大小①当盐中阴、阳离子等价时[不水解离子]＞[水解的离子]＞[水解后呈某性的离子（如H+或OH—）]＞[显性对应离子如OH—或H+]实例：aCH3COONa.bNH4Cla.[Na+]＞[CH3COO—]＞[OH—]＞[H+]b.[Cl—]＞[NH4+]＞[OH—]②当盐中阴、阳离子不等价时。要考虑是否水解，水解分几步，如多元弱酸根的水解，则是“几价分几步，为主第一步”，实例Na2S水解分二步S2—+H2OHS—+OH—（主要）HS—+H2OH2S+OH—（次要）各种离子浓度大小顺序为：[Na+]＞[S2—]＞[OH—]＞[HS—]＞[H+]（2）两种电解质溶液混合后各种离子浓度的相对大小.①若酸与碱恰好完全以应，则相当于一种盐溶液.②若酸与碱反应后尚有弱酸或弱碱剩余，则一般弱电解质的电离程度＞盐的水解程度.4．溶液中各种微粒浓度之间的关系以Na2S水溶液为例来研究（1）写出溶液中的各种微粒阳离子：Na+、H+阴离子：S2—、HS—、OH—（2）利用守恒原理列出相关方程.10电荷守恒：[Na+]+[H+]=2[S2—]+[HS—]+[OH—]20物料守恒：Na2S=2Na++S2—若S2—已发生部分水解，S原子以三种微粒存在于溶液中。[S2—]、[HS—]，根据S原子守恒及Na+的关系可得.[Na+]=2[S2—]+2[HS—]+2[H2S]30质子守恒H2OH++OH—由H2O电离出的[H+]=[OH—]，水电离出的H+部分被S2—结合成为HS—、H2S，根据H+（质子）守恒，可得方程：[OH—]=[H+]+[HS—]+2[H2S]想一想：若将Na2S改为NaHS溶液，三大守恒的关系式与Na2S对应的是否相同？为什么？提示：由于两种溶液中微粒种类相同，所以阴、阳离子间的电荷守恒方程及质子守恒是一致的。但物料守恒方程不同，这与其盐的组成有关，若NaHS只考虑盐本身的电离而不考虑HS—的进一步电离和水解，则[Na+]=[HS—]，但不考虑是不合理的。正确的关系为[Na+]=[HS—]+[S2—]+[H2S]小结：溶液中的几个守恒关系（1）电荷守恒：电解质溶液呈电中性，即所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数代数和为零。（2）物料守恒（原子守恒）：即某种原子在变化过程（水解、电离）中数目不变。（3）质子守恒：即在纯水中加入电解质，最后溶液中[H+]与其它微粒浓度之间的关系式（由电荷守恒及质子守恒推出）练一练！写出0.1mol/LNa2CO3溶液中微粒向后三天守恒关系式。参考答案：①[Na+]+[H+]=[OH—]+[HCO3—]+2[CO32—]②[HCO3—]+[CO32—]+[H2CO3]=0.1③[OH—]=[H+]+[HCO3—]+2[H2CO3]5．判断加热浓缩至盐干溶液能否得到同溶质固体。例1．AlCl3+3H2OAl(OH)3+HCl△H＞0（吸热）①升温，平衡右移加热至干②升温，促成HCl挥发，使水解完全AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl↑↓灼烧Al2O3例2．Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4△H＞0（吸热）①升温，平衡右移②H2SO4难挥发，随C(H2SO4)增大，将抑制水解综合①②结果，最后得到Al2SO4从例1例2可小结出，加热浓缩或蒸干盐溶液，是否得到同溶质固体，由对应酸的挥发性而定.结论：①弱碱易挥发性酸盐蒸干氢氧化物固体（除铵盐）②弱碱难挥发性酸盐蒸干同溶质固体6．某些盐溶液的配制、保存在配制FeCl3、AlCl3、CuCl2、SnCl2等溶液时为防止水解，常先将盐溶于少量相应的酸中，再加蒸馏水稀释到所需浓度.Na2SiO3、Na2CO3、NH4F等不能贮存磨口玻璃塞的试剂瓶中，因Na2SiO3、Na2CO3水解呈碱性，产生较多OH—，NH4F水解产生HF，OH—、HF均能腐蚀玻璃.△7．某些离子间因发生又水解而在溶液中不大量共存，如①Al3+与S2—、HS—、CO32—、HCO3—、AlO2，SiO32—、ClO—、C6H5O—等不共存②Fe3与CO32—、HCO3—、AlO2—、ClO—等不共存③NH4+与ClO—、SiO32—、AlO2—等不共存想一想：Al2S3为何只能用干法制取？（2Al+2SAl2S3）小结：能发生双水解反应，首先是因为阴、阳离子本身单一水解程度相对较大，其次水解一方产生较多，H+，另一方产生较多OH—，两者相互促进，使水解进行到底。例如：3HCO3—+3H2O3H2CO3+3OH—Al3++3H2OAl(OH)3+3H+促进水解进行到底总方程式：3H2O3HCO3—+Al3+===Al(OH)3↓+3CO2↑8．泡沫灭火器内反应原理.NaHCO3和Al2(SO4)3混合可发生双水解反应：2HCO3—+Al3+==Al(OH3)↓+3CO2↑生成的CO2将胶状Al(OH)3吹出可形成泡沫9．制备胶体或解释某些盐有净水作用FeCl3、Kal2(SO4)2·12H2O等可作净水剂.原因：Fe3+、Al3+水解产生少量胶状的Fe(OH)3、Al(OH)3，结构疏松、表面积大、吸附能力强，故它们能吸附水中悬浮的小颗粒而沉降，从而起到净水的作用.10．某些化学肥料不能混合使用如铵态（NH4+）氮肥、过磷酸钙[含Ca(HPO4)2]均不能与草木灰（主要成分K2CO3）混合使用.2NH4++CO32—==2NH3↑+CO2↑+H2O↑损失氮的肥效Ca2++2H2PO4—+2CO32—==CaHPO4↓+2HCO3—+HPO42—难溶物，不能被值物吸收11．热的纯碱液去油污效果好.加热能促进纯碱Na2CO3水解，产生的[OH—]较大，而油污中的油脂在碱性较强的条件下，水解受到促进，故热的比不冷的效果好.12．在NH4Cl溶液中加入Mg粉，为何有H2放出？NH4++H2ONH3·H2O+H+Mg+2H+===Mg2++H2↑13．除杂例：除去MgCl2溶液中的Fe3+可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，搅拌充分反应，后过滤除去。想一想：为何不能用NaOH或Na2CO3等溶液？三、典型例析【例1】浓度为0.1mol/L的8种溶液：①HNO3②H2SO4③HCOOH④Ba(OH)2⑤NaOH⑥CH3COONa⑦KCl⑧NH4Cl溶液pH值由小到大的顺序是（填写编号）____________.【解析】相同的物质的量浓度的各种电解溶液的pH值大小比较有以下一般规律：（1）同物质的量浓度的酸及水解呈酸性的盐溶液，其pH值的关系一般是：二元强酸＜一元强酸＜弱酸＜水解显酸性的盐溶液.（2）同物质的量浓度的碱及水解呈碱性的盐溶液，其pH值的关系一般是：二元强碱＞一元强碱＞弱碱＞水解呈碱性的盐溶液。（3）强酸弱碱盐，碱越丝状，水溶液酸性越强；弱酸强碱盐，酸越弱，溶液碱性越强。（4）同物质的量浓度的多元弱酸及其盐水溶液的pH关系是：以H2PO4为例：＜H3PO4＜NaH2PO4＜NaHPO4＜Na3PO4.答案：②①③⑧⑦⑥⑤④。例2．明矾溶于水所得溶液中离子浓度关系正确的是（）A．[SO42—]=[K+]=[Al3+]＞[H+]＞[OH—]B．[SO42—]＞2[K+]＞[Al3+]＞[OH—]＞[H+]C．21[SO42—]＞2[K+]＞[Al3+]＞[OH—]＞[H+]D．[SO42—]+[OH—]=[K+]+[Al3+]+[H+]解析：明矾为KAl(SO4)2·12H2O，溶于水店，K+，SO42—均不水解，但Al3+要水解，故[K+]＞[Al3+]，溶液呈酸性，结合该盐的组成，可知C正确，溶液中阴、阳离子电荷守恒的方程式为：2[SO42—]+[OH—]=[K+]+3[Al3+]+[H+]故D错误。例3．普通泡沫灭火器的换铜里装着一只小玻璃筒，玻璃筒内盛装硫酸铝溶液，铁铜里盛装碳酸氢钠饱和溶液。使用时，倒置灭火器，两种药液相混合就会喷出含二氧化碳的白色泡沫。（1）产生此现象的离子方程式是________.（2）不能把硫酸铝溶液装在铁铜里的主要原因是_________________（3）一般不用碳酸钠代替碳酸氢钠，是因为__________________。解析：（1）Al3+与HCO3—发生双水解反应。Al3+3HCO3—===Al(OH)3↓+3CO2↑（2）Al2(SO4)3溶液因水解呈酸性，含腐蚀铁铜，Al3++3H2OAl(OH)3+3H++Fe↓+Fe2++H2↑（3）与酸反应返率NaHCO3＞Na2CO3；产生等量CO2时，消耗Al3+量：Na2