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高中化学知识之弱电解质的电离、盐类的水解解析


弱电解质的电离、盐类的水解知识精讲
一. 学习内容 弱电解质的电离、盐类的水解 二. 学习目的 1. 掌握弱电解质的电离平衡的建立过程 2. 了解电离平衡常数和电离度 3. 理解盐类水解的本质,掌握盐类水解的方程式的书写 4. 了解影响盐类水解的因素以及水解平衡的移动,了解盐类水解的利用 三.学习教学重点、难点 盐类水解的过程

四.

r />知识分析

(一)、弱电解质的电离平衡 1. 电离平衡 (1)研究对象:弱电解质 (2)电离平衡的建立:CH3COOH CH3COO


+ H

+

(3)定义:在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时, 电离就达到了平衡状态,这叫做电离平衡。 (4)电离平衡的特点: 动:v 电离=v 结合、 定:条件一定时,各组分浓度一定;变:条件改变时,平衡移动 2. 电离平衡常数 (1)定义:电离常数受温度影响,与溶液浓度无关,温度一定,电离常数一定。根据同一温度下电离常数的大小可判 断弱电解质电离能力的相对强弱。 — + (2)表达式:CH3COOH CH3COO + H Ka = [CH3COO ][H ]/ [CH3COOH] 注:弱酸的电离常数越大,[H ]越大,酸性越强;反之,酸性越弱。 — + —3 —1 H3PO4 H2PO4 + H Ka1 = 7.1 × 10 mol·L — 2— + —8 —1 H2PO4 HPO4 + H Ka2 = 6.2 × 10 mol·L 2— 3— + —13 —1 HPO4 PO4 + H Ka3 = 4.5× 10 mol·L 注: 多元弱酸各级电离常数逐级减少, 且一般相差很大, 故氢离子主要由第一步电离产生弱碱与弱酸具类似规律: NH3· H2O + — NH4 + OH + — Kb=[NH4 ][OH ]/[NH3·H2O]
+ — +

室温:Kb(NH3·H2O)= 1.7 × 10 mol·L

—5

—1

3. 电离度 α=已电离的溶质分子数/原始溶质分子总数 × 100% 注:①同温同浓度,不同的电解质的电离度不同 ②同一弱电解质,在不同浓度的水溶液中,电离度不同;溶液越稀,电离度越大。 4. 影响电离平衡的因素 内因:电解质本身的性质 外因:(符合勒夏特列原理) (1)温度:升高温度,电离平衡向电离的方向移动(若温度变化不大,一般不考虑其影响) (2)浓度: ①加水稀释,电离平衡向电离的方向移动,即溶液浓度越小,弱电解质越易电离。 ②加入某强电解质(含弱电解离子),电离平衡向生成弱电解质的方向移动。 ③加入某电解质,消耗弱电解质,电离平衡向电离的方向移动,但电离度减小。 — + 思考:25℃,0.1mol/L 醋酸溶液中,CH3COOH CH3COO + H ,请填下表: 移动方向 加水 加冰醋酸 升温 加醋酸钠固体 加少量 NaOH 固体 加少量 Na2CO3 通入 HCl 向右 向左 向右 向左 向右 向右 向左 n(H )mol 增大 增大 增大 减小 减小 减小 增大
-1 +

[H ]mol/L 减小 增大 增大 减小 减小 减小 增大

+

pH 增大 减小 减小 增大 增大 增大 减小

导电能力 减小 增大 增大 增大 增大 增大 增大

【实验探究】用 pH 试纸测定浓度均为 0.1mol·L 的 CH3COONa、Na2CO3、NaCl、NH4Cl、Al2(SO4)3、KNO3 等溶液的 pH 值。 实验结果:呈中性的:NaCl、KNO3;而有的显酸性:NH4Cl、Al2(SO4)3; 有的显碱性:CH3COONa、Na2CO3 为什么? (二)盐类的水解 1. 盐类水解的概念 + — (1)原理:CH3COONa 溶液: CH3COONa = Na + CH3COO ; — + — + H2O OH +H ;CH3COO +H CH3COOH — — 即:CH3COO +H2O CH3COOH + OH — + 故:溶液中[OH ]﹥[H ],溶液显碱性。 + — NH4Cl 溶液:NH4Cl = NH4 + Cl ; — + — OH +H ;NH4+ + OH NH3·H2O H2O + + NH3·H2O + H 即:NH4 + H2O + 故:溶液中[H ]﹥[OH—],溶液呈酸性。 (2)定义:盐电离产生的离子与水电离产生的 H 或 OH 结合生成弱电解质,从而破坏了水的电离平衡,而使溶液呈现 不同程度的酸、碱性,叫盐类的水解。 (3)实质:破坏水的电离平衡。 (4)规律:“有弱才水解,无弱不水解,越弱越水解,谁强显谁性,同强显中性”。 (5)多元弱酸酸根离子的水解分步进行: 2— — — CO3 + H2O HCO3 + OH — — HCO3 + H2O H2CO3 + OH (很小,可忽略) 3+ + 多元弱碱阳离子的水解分步进行复杂,以总反应表示:Al +3H2O A l ( O H ) 3 +3H 【说明】水解反应一般程度都很小,水解产物很少,无明显沉淀、气体生成。 2. 水解平衡的移动
+ —

(1)影响盐类水解平衡的因素 内因:盐本身的性质, 组成盐的酸或碱越弱,盐的水解程度越大。 外因:①温度:升高温度,平衡向水解的方向移动——盐类的水解是吸热反应。 思考:为什么热的纯碱溶液去污效果比冷的好? ②盐溶液的浓度:盐溶液的浓度越小,盐就越易水解,加水稀释促进盐溶液的水解,平衡正方向移动,水解程度增 大;如果增大盐的浓度,水解平衡虽然正向移动,但水解程度减小。 ③溶液的酸碱性:加酸,抑制弱碱阳离子的水解;加碱,抑制弱酸根离子的水解。 — — — 思考:水解反应 CH3COO + H2O CH3COOH + OH ,现有 0.1mol·L 的醋酸钠溶液,当下列条件改变时,将有关内容填 入空格中: 改变条件 加水 通 HCl 气体 加入少量 NaOH 加入少量醋酸钠 加热 平衡移动方向 向右 向右 向左 向左 向右 水解程度 增大 增大 减小 减小 增大 [OH ] 减小 减小 增大 增大 增大


pH 减小 减小 增大 增大 增大

(2)某些弱酸弱碱盐双水解 — 3+ 泡沫灭火器的灭火原理: 3HCO3 +Al =A l ( O H ) 3 ↓+3CO2↑ Al2S3:Al2S3+6H2O = 2A l ( O H ) 3 ↓+3H2S↑ 3. 水解原理的利用:明矾做净水剂:Al +3H2O A l ( O H ) 3 + 3H 2— — 热碱水洗油污:CO3 + H2O HCO3 + OH 配制 FeCl3 溶液,SnCl2 溶液,向其中滴入盐酸,抑制离子水解: 3+ 3+ + Fe 的水解:Fe + 3H2O Fe(OH)3 + 3H — + 2+ 2+ Sn 的水解:Sn + H2O + Cl Sn(O H ) Cl + H
3+ +

【典型例题】 例 1. 下列关于弱电解质的电离平衡常数的叙述中,正确的是( ) A. 弱电解质的电离平衡常数就是电解质加入水后电离出的各种离子的浓度的乘积与未电离分子的浓度的比值 B. 弱酸的电离平衡常数越大,酸性越强,常数只与弱电解质的本性及外界温度有关 C. 同一温度下,弱酸的电离平衡常数越大,酸性越强;弱碱的电离平衡常数越大,碱性越弱。 D. 多元弱酸的各级电离常数是逐级减小的,且差别很大 解析:弱电解质的电离平衡常数是达到电离平衡时,弱电解质电离出的各种离子的浓度的乘积与未电离分子的浓度的 比值。这个比值必须是达到电离平衡时的,而不是其它任意时刻的。弱电解质的电离平衡常数是由弱电解质的本性决 定的,并且受外界温度的影响。同一温度下,弱酸的电离平衡常数越大,酸性越强;同样,弱碱的电离平衡常数越大, 碱性也越强。 对于某一特定弱电解质,温度越高电离平衡常数越大。多元弱酸是分步电离的,其各级电离常数是逐级 减小的且差别很大。 答案:BD 点评:本题考查电离平衡常数的概念 例 2. 在 CH3COOH CH3COO +H 电离平衡时,要使电离平衡右移且 H 浓度增大,应采取的措施是( ) A. 加 NaOH 固体 B. 加入少量盐酸 C. 加水 D. 升高温度 + + 解析:对于醋酸电离平衡 CH3COOH CH3COO +H ,要使电离平衡右移且 H 浓度增大,根据题目中提供的选项:加 NaOH + + 能消耗 H ,从而使电离平衡右移但是氢离子浓度减小;加入少量盐酸,因增大[H ],从而使平衡左移;当加水稀释溶 液时,平衡右移,但由于稀释作用使得氢离子浓度减小;醋酸的电离吸热,升高温度,平衡右移且氢离子浓度增大 。 答案:D 点评:影响电离平衡的因素很多,处理问题要看什么条件 例 3. 下列关于盐的水解的叙述中,正确的是( )
+ +

A. 盐类的水解过程是中和反应的逆过程,是吸热过程 B. 易水解的盐溶于水后,都抑制了水的电离 + C. 易水解的盐溶液中,水电离出的以游离态存在的 H 和 OH 的浓度永远相等 D. 易水解的盐溶液肯定不是中性的 解析:盐类的水解过程是中和反应的逆过程,中和反应都是放热反应,所以盐类的水解过程都是吸热过程;易水解的 + + 盐溶于水后,弱离子会结合水电离出 H 或 OH ,都是促进而不是抑制水的电离;易水解的盐溶液中,水电离出的 H 或 OH 要与弱酸酸根离子或弱碱阳离子结合,两者浓度不一定相等;易水解的盐溶液也可能是中性的,如弱酸弱碱盐中,阴 + 阳离子的水解程度相同,容液中的[H ]和[OH ]相等而呈中性。 答案:A 点评:本题考查盐类水解的概念 例 4. 在 Na2CO3 溶液中,下列离子浓度关系不正确的是( ) + 2A.c(Na )>c(CO3 )>c(HCO3 )>c(OH ) + + 2B.c(Na ) + c(H )= c(OH )+ c(HCO3 )+2 c(CO3 ) + 2C.c(Na )=2[c(CO3 )+ c(HCO3 )+ c(H2CO3)] + D.c(OH )= c(H )+ c(HCO3 )+ 2c(H2CO3) + 22解析:在 Na2CO3 溶液中,Na2CO3 全部电离,Na2CO3 = 2Na + CO3 ,且存在着水解平衡:CO3 +H2O HCO3 + OH ,HCO3 +H2O + 2H2CO3+ OH 。因水解是微弱的,故 c(Na )>c(CO3 )>c(OH )> c(HCO3 ),则 A 错误。 + + 2根据溶液中电荷守恒,可得 c(Na ) + c(H )= c(OH )+ c(HCO3 )+2 c(CO3 ),故 B 正确。由元素守恒可得出 C 正确。溶 + + + 液中的 OH 全来自于 H2O 的电离, 而水电离出的 H 在溶液中以 H 、 HCO3 和 H2CO3 的形式存在.由于水电离出的 H 和 OH 是相 + + + 等的,水电离出的 H 的浓度为 c(H )、c(HCO3 )和 2c(H2CO3)的和,即 H 守恒,可知 D 答案正确。 答案:A 点评:判断离子浓度大小需要综合电离、水解等知识,还要利用各种守恒关系来灵活推断。 一、选择题 1. 对某弱酸溶液加热时,下列叙述错误的是( ) A. 弱酸的电离平衡右移 B. 弱酸分子的浓度减小 C.溶液的 c(OH )增大 D. 溶液的导电性增强 2.用 pH 均为 2 的盐酸和醋酸溶液,分别中和等体积.等物质的量浓度的 NaOH 溶液,NaOH 恰好被完全中和时,消耗 盐酸和醋酸溶液的体积分别为 V1 和 V2,则 V1 和 V2 的关系正确的是( ) A. V1>V2 B. V1<V2 C V1=V2 D V1≤V2 3. 用水稀释 0.1mol.L 氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是( A. c(OH )/c(NH3·H2O) B. c(NH3·H2O)/ c(OH ) + C. c(H )和 c(OH )的乘积 D. c(OH )的物质的量
+ -1



4.在常温下,纯水存在电离平衡:H2O OH +H ,如果使水的电离平衡右移并使[H ]增大,应加入的物质是( A. Na2SO4 固体 B.KAl(SO4)2 固体 C.NaOH 固体 D. CH3COOH 固体 5. 在锌片和盐酸的反应中,加入如下试剂,可使生成氢气的速率变慢的是() A. 硫酸铜晶体 B. 水 C. 氯化钡晶体 D. 醋酸钾晶体

+



6. 一元强酸 X 和一元弱酸 Y,它们的 pH 都等于 2,各取 1L 与足量的镁完全反应产生氢气。下列叙述中,正确的是 ( ) ①X 能产生较多的氢气 ②Y 能产生较多的氢气

③两者产生氢气的量相同 ④开始反应速率 X 较快 ⑤开始反应速率 Y 较快 ⑥开始反应速率相同 A. ①④ B. ②③

C. ③⑥

D. ②⑥
-1 + +

7. M 酸和 N 酸都是弱酸,当它们的浓度均为 0.10mol·L 时,M 酸中的[H ]约为 N 酸中[H ]的 3 倍。现有两种浓度不 -1 等的 M 酸溶液 a 和 b,以及 0.10mol·L 的 N 酸溶液,经测定它们的 pH 从大到小依次为 a.N 酸.b 。由此可知( ) A. a 的浓度必小于 N 酸的浓度 B. a 的浓度必大于 N 酸的浓度 C. b 的浓度必小于 N 酸的浓度 D. b 的浓度必大于 N 酸的浓度 8. pH 相同的醋酸和盐酸,分别用蒸馏水稀释到原来体积的 m 倍和 N 倍,稀释后两溶液的。pH 仍相同,则 m 和 n 的 关系是( ) A. m>n B. m=n C. m<n D.不能确定 9. 下列说法中,正确的是( ) A. 100mL pH=3 的盐酸和醋酸溶液分别与足量锌反应,起始时两者产生的氢气的速率基本相等 。 -1 -1 B. 100mL 1mol·L 的盐酸,50mL 2mol·L 的盐酸分别与足量的锌反应,两者放出氢气的速率和质量均相等 C. 100mL pH=3 的盐酸和醋酸溶液分别与足量锌反应后,所得氢气的质量相等 -1 D. 100mL 0.1mol·L 的硫酸溶液和盐酸溶液分别与足量的锌反应,前者放出氢气的质量是后者的 2 倍 10. 把 50mL 2mol·L 的 NaOH 溶液,100mL 1mol·L 的 H2SO4 溶液,以及 40mL 3mol·L 使酚酞溶液呈浅红色,则溶液中离子浓度的关系正确的是( ) 2+ + + A. [SO4 ]=[Na ]>[NH4 ]>[H ]>[OH ] + 2+ + B. [NH4 ] >[SO4 ]=[Na ]>[OH ]>[H ] + 2+ + + + + 2C. [Na ]>[SO4 ]>[NH4 ]>[OH ]>[H ] D. [Na ]+[NH4 ]+[H ] = 2[SO4 ]+ [OH ]
-1 -1 -1

的氨水混合,所得溶液能

二. 填空题 -1 -1 11. 甲.乙两瓶氨水的浓度分别为 1mol·L 和 0.1mol·L ,则甲乙两瓶氨水中[OH ]之比_______10( 填“大于”“等 于”或“小于”)。请说明理由:____________________。 12. 在 a、b 两支试管中分别放入形态相同、质量相等的一颗锌粒,然后向两支试管中分别加入相同物质的量浓度、相 同体积的稀盐酸和醋酸。填写下列空白: (1)a、b 两支试管中的现象相同点是____;不同点是____。原因是_____。 (2)a、b 两支试管中生成气体的体积开始时是 a__b(填>,<或=,下同),反应完毕后生成气体的总体积 是 a__b,原因是_____。 13. 现有 NH4Cl 和氨水组成的混合液: + (1)若溶液中 pH=7,则该溶液中[NH4 ] ______[Cl ](填“>”“<”或“=”。下同)。 + (2)若溶液中 pH>7,则该溶液中[NH4 ] ______[Cl ]。 + (3)若[NH4 ]<[Cl ],则溶液的 pH ________7。 14. 在纯碱溶液中滴入酚酞,溶液变红。若在该溶液中再滴入过量的 BaCl2 溶液,所观察到的现象是______________, 其原因是___________________(以离子方程式和简要文字说明)。

[参考答案] 一. 选择题 1. C 6. D

2. A 7. A

3.B 8. A

4.B 9.AD

5.BD 10. BD

二. 填空题 11. 小于;NH3·H2O 是弱碱,溶液越稀电离程度越大。 12. (1)均产生无色无味气泡;a 试管产生气泡速率明显快;盐酸为强电解质,醋酸为弱电解质,等浓度的盐酸比醋 + 酸 H 浓度大。 (2) >;=;开始盐酸中 H 浓度大, 反应快, 但醋酸虽然慢, 随反应的进行不断电离出 H , 因与盐酸等浓度、 等体积, 故最后产生的氢气一样多。 13. (1)= (2)> (3) <
2- 2+ +

14. 产生白色沉淀,溶液由红色变为无色;CO3 水解呈碱性使酚酞变红,CO3 +H2O - 转化为 BaCO3 沉淀,溶液中只有 NaCl 和 BaCl2,呈中性。

HCO3 + OH ,加入 BaCl2 后,CO3

-

-

2


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