考点35胶体
1.复习重点
1.掌握溶液、悬浊液、乳浊液、胶体的概念,区别及鉴别它们的方法;
2.掌握胶体的本质特征及性质;
3.了解Fe(OH)3、AgI、硅酸溶胶的制备方法;
4.掌握胶体的凝聚方法
2.难点聚焦
(一)分散系的概念、种类
1、分散系:由一种物质(或几种物质)以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物。分散系中分散成粒子的物质叫做分散质;另一种物质叫分散剂。
2、分散系的种类及其比较:
根据分散质微粒的大小,分散系可分为溶液、胶体和浊液(悬浊液和乳浊液)。由于其分散质微粒的大小不同,从而导致某些性质的差异。现将它们的比较如下:
分散系
溶液
胶体
悬浊液、乳浊液
微粒直径
小于1nm
1nm―100nm
大于100nm
外观
均一透明
多数均一透明
不均一、不透明
分散质微粒组成
单个分子或离子
许多离子、分子的集合体,或高分子
巨大数量分子或离子的集合体
能否透过滤纸
能
能
悬浊液不能
能否透过半透膜
能
不能
不能
实例
食盐水,碘酒
Fe(OH)3胶体、淀粉胶体
泥水、牛奶
考点34酸碱中和滴定
1.复习重点
1、 理解中和滴定的基本原理
2、 掌握滴定的正确步骤,了解所用仪器的结构(两种滴定管)。
3、 理解指示剂的选用原则和终点颜色变化判定。
4、 学会误差分析及成因
2.难点聚焦
考点33盐类的水解
1.复习重点
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
2.难点聚焦
(一) 盐的水解实质
H2O H++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.
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 NH4CN CH3CO2NH4 NH4F
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.
Hm+
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
H3PO4 H2PO4― 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.
HA H++A――Q A―+H2O HA+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①NaHCO3 ②CH3COONa ③NaAlO2三种溶液的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>③
2.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. bNH4Cl
a.[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―+H2O HS―+OH―(主要)
HS―+H2O H2S+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
H2O H++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/L Na2CO3溶液中微粒向后三天守恒关系式。
考点32水的电离和溶液的PH
1.复习重点
1.通过对水的电离、离子积、pH定义等重要知识和方法迁移应用的练习,提高认知能力;
2.灵活解答水的电离平衡的相关问题;
3.掌握混合溶液pH计算的方法,并能运用数学工具解决一些有关pH计算的综合问题
4.培养学习过程中探究、总结的习惯。
2.难点聚焦
(一)溶液的酸碱性及pH的值
溶液呈的酸碱性何性,取决于溶液中[H+]、[OH―]的相对大小:pH值的大小取决于溶液中的[H+]大小
pH=-lg[H+],pOH=-lgKw=pKw
溶液酸碱性
[H+]与[OH―]关系
任意湿度
室温(mol/L)
pH值(室温)
酸性
[H+]>[OH―]
[H+]>1×10―7
<7
中性
[H+]=[OH―]
[H+]=[OH―]=1×10―7
=7
碱性
[H+]<[OH―]
[H+]>1×与10―7
>7
(1)酸性越强,pH值越小,碱性越强,pH值越大,pH值减小一个单位,[H+]就增大到原来的10倍,pH值减小n个单位,[H+]的增大到原来的10n倍.
(2)任意水溶液中[H+]≠0,但pH可为0,此时[H+]=1mol/L,一般[H+]>1mol/L时,pH<0,故直接用[H+]表示.
(3)判断溶液呈中性的依据为:[H0]= [OH―]或pH=pOH=pKw
只有当室温时,Kw=1×10―14
[H+]=[OH―]=10―7mol/L
溶液呈中性
pH=pOH=pKw=7
分析 原因:H2O H++OH-Q
由于水的电离是吸热的,湿度越高,电离程度越大,kw越大.
中性:pH=pOH=pKw
Tㄊ→Kwㄊ→pH+pOHㄋ
Tㄋ→Kwㄋ→pH=pOHㄊ
如:
中性时Ph=pKw=6<7.
图示:不同湿度(T1>T2)时溶液中[H+]与[OH―],pH与pOH关系
图一 图二
想一想:图一与图二有哪些不同?为何不同?
提示:(①形状 ②T1、T2相对位置)
③简平分钱划分的两个区域酸碱性不同。建议以[H+]、[OH―]=Kw,和pH+pOH=pKw两个关系或考虑,并注意湿度不同时Kw的影响。)
(4)溶液pH的测定方法:
①酸碱指示剂 ②pH试纸 ③pH计其中①只传判定pH范围
②pH试纸也只能确定在某个值左右(对照标准比色卡),无法精确到小数点后1倍。另外使用时不能预先润湿试纸。否则相当于又稀释了待测液,测定结果误差大。
③pH计测定较精确.
(二)酸碱溶液的稀释前后pH值的变化。
由于强酸或强碱在水中完全电离,加水稀释后不会有溶质进一步电离,故仅仅是体积增大的因素导致酸溶液中的[H+]或碱溶液中的[OH―]减小.
弱酸或弱碱由于在水中不完全电离,加水稀释同时,能促使其分子进一步电离,故导致相应[H+]或[OH―]减小的幅度降低。
例如 ①等物质的量浓度的盐酸和醋酸,氢氧化钠和氨水分别加水稀释。溶液的pH值变化,图示如下:
②若把上述问题,换成等pH值,图示又怎样呢?
强酸弱酸稀释 强、弱碱稀释
前后 前后
pH=a pH(HCl)=a+n<7 pH=b Ph(NaOH)=b-n>7
pH(HAC)<a+n<7
pH(NH3?H
△pH(HCl)=n △pH(NaOH)=n
△pH(HAC)<n △pH(NH3?H2O)<n
△pH(HCl)>△pH(HAC) △pH(NaOH)>△pH(NH3?H2O)
注意:
①酸无论怎样稀释,不可能成为碱性;若无限稀释,则pH只能无限接近7且小于7.
②碱无论怎样稀释,不可能成为酸性;若无限稀释,则pH只能无限接近7且大于7
③当起始强酸、弱酸的pH相同,稀释后为达仍相同,则稀释倍数一定是弱酸大小强酸(强碱、弱碱类同)
(三)有关pH的计算
1.溶液简单混合(不发生反应,忽略混合时体积变化)
强酸:pH=pH小+0.3
若等体积混合,且△pH≥2
强碱:pH=pH大-0.3
若不等体积混合,物质的量浓度 强酸[H+]总=
分别为M1、M2体积分别为 强碱[OH―]总=
V1、V2的一元强酸或强碱
注意:强酸直接由[H+]总求pH值
强碱由[OH―]总求pOH,后再求pH值.
2.强酸和强碱混合(发生中和反应,忽略体积变化)可能情况有三种:
①若酸和碱恰好中和. 即nH+=nOH―,pH=7.
②若酸过量,求出过量的[H+],再求pH值.
③若碱过量,求出过量的[OH―],求出pOH后求pH值.
特例:若强酸与强碱等体积混合
①若pH酸+pH碱=14,则完全中和pH=7.
②若pH酸+pH碱>14,则碱过量pH≈pH碱-0.3
③若pH酸+pH碱<14,则酸过量pH≈pH酸+0.3
讨论:
pH=a的HCl溶液和pH=b的NaOH溶液按体积比V1 :V2混合.当混合液分别呈中性、酸性、碱性时,且V1 :V2=10n时,a+b分别为多少?
分析 ①呈中性:即pH=7.
nH+=nOH―
10―a?V1=10―(14-b)?V2
V1 :V2=10―14+a+b
10n=
n=a+b-14
a+b=14+n
②若呈酸性. 即pH<7
nH+>nOH―
10―a?V1>10―(14-b)?V2
V1 :V2>10―14+a+b
10n>10-14+ a+b
a+b<14+n
③若呈碱性,即pH>7,同理可知
a+b>14+n
想一想:若V1 :V2=1 :10n=10―n,三种情况的结果又如何呢?
3.关于酸、碱混合时的定性判断(常温)
酸与碱混合时发生中和反应,但不一定恰好完呈中和。即使恰好完全中和,也不一定溶液呈中性,由生成的盐能否水解及水解情况而定,另外酸碱的强弱不同,提供反应物的量不同也影响着反应后溶液的性质。一般酸或碱过量化生成的盐水解对溶液的酸碱性影响大。
下面把常见的几种情况分列出来.
①等物质的量浓度的一元弱酸一元强碱溶液等体积混合溶液pH>7(由生成的强碱弱酸盐水解决定)
②等物质的量浓度的一元强酸与一元弱碱溶液等体积混合后溶液pH<7(由生成的强酸弱碱盐水解决定)
③等物质的量浓度的一元强酸与强碱溶液等体积混合后溶液pH=7(因生成强酸强碱盐不水解)
想一想:若酸或碱之一是多元,情况又怎样?
④当pH=pOH的强酸与强碱溶液以等体积混合后pH=7(与酸、碱的几元性无尖)
⑤当pH=3的某一元酸溶液与pH=11的一元强碱以等体积混合后pH≤7。(考虑酸有强弱之分,若分弱酸,制反应后酸过量)
⑥当pH=3的某一元强酸pH=11的一元碱溶液的以等体积混合后pH≥7(同理⑤,弱碱过量)
⑦将pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液以等体积混合后溶液pH=无法确定.
再想一想:⑤⑥⑦与酸、碱的几元性有无关系?
3.例题精讲
知识点一:水的电离
【例1】(1)与纯水的电离相似,液氨中也存在着微弱的电离:2NH3 NH4++NH2-
据此判断以下叙述中错误的是 ( )
A.液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒
B.一定温度下液氨中C(NH4+)?C(NH2-)是一个常数
C.液氨的电离达到平衡时C(NH3) = C(NH4+) = C(NH2-)
D.只要不加入其他物质,液氨中C(NH4+) = C(NH2-)
(2)完成下列反应方程式
①在液氨中投入一小块金属钠,放出气体――――――――――――――――――――――――――――
②NaNH2溶于水的反应――――――――――――――――――――――――――――――――――
③类似于“H++OH―=H2O”的反应――――――――――――――――――――――――――――
解析:此题要求掌握水自偶的实质(水分子电离产生的H+与H2O结合形成H3O+)以及水的电离平衡,并能迁移应用于对于NH3电离的认识:NH3分子电离产生H+和NH2―,H+与NH3结合生成NH4+,液氨电离产生等量的NH2―与NH4+,一定温度下离子浓度乘积为一常数;NH4+类似于H+,NH2―类似于OH―。具备上述知识后,就可顺利完成解题。
答案:(1)C
(2)①2Na+2NH3=H2↑+2NaNH2
②NaNH2+H2O=NaOH+NH3↑或NH2―+H2O=OH―+NH3↑
③NH2―+NH4+ =2NH3↑或NH4Cl+NaNH2=2NH3↑+NaCl
知识点二:水的离子积
【例2】某温度下纯水中C(H+) = 2×10-7 mol/L,则此时溶液中的C(OH-) = ___________。
若温度不变,滴入稀盐酸使C(H+) = 5×10-6 mol/L,则此时溶液中的C(OH-) = ___________。
解析:由水电离产生的H+与OH-量始终相等,知纯水中C(H+) = C(OH-)。根据纯水中C(H+) 与C(OH-)可求出此温度下水的Kw的值,由Kw的性质(只与温度有关,与离子浓度无关),若温度不变,稀盐酸中Kw仍为此值,利用此值可求出盐酸中的C(OH-)。
答案:纯水中 C(OH-) = C(H+) = 2×10-7 mol/L
Kw = C(H+)?C(OH-) = 2×10-7×2×10-7 = 4×10-14
稀盐酸中 C(OH-) = Kw / C(H+) = (4×10-14) / (5×10-6) = 8×10-9 mol/L
【例3】 .难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡,例如:
AgCl(s) Ag++Cl―,Ag2CrO4(s) 2Ag++CrO42―,在一定温度下,难溶化合物饱和溶液离子浓度的乘积为一常数,这个常数用Ksp表示。
已知:Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10
Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=1.9×10-12
现有0.001摩/升AgNO3溶液滴定0.001摩/升KCl和0.001摩/升的K2CrO4的混和溶液,试通过计算回答:
(1)Cl-和CrO42-中哪种先沉淀?
(2)当CrO42-以Ag2CrO4形式沉淀时,溶液中的Cl-离子浓度是多少? CrO42-与Cl-能否达到有效的分离?(设当一种离子开始沉淀时,另一种离子浓度小于10-5mol/L时,则认为可以达到有效分离)
解析:(1)当溶液中某物质离子浓度的乘积大于Ksp时,会形成沉淀。几种离子共同沉淀某种离子时,根据各离子积计算出所需的离子浓度越小越容易沉淀。(2)由Ag2CrO4沉淀时所需Ag+浓度求出此时溶液中Cl―的浓度可判断是否达到有效分离。
解答:(1)AgCl饱和所需 Ag+浓度[Ag+]1=1.8×10-7摩/升
Ag2CrO4饱和所需Ag+浓度[Ag+]2==4.36×10-5摩/升
[Ag+]1<[Ag+]2,Cl-先沉淀。
(2) Ag2CrO4开始沉淀时[Cl-]==4.13×10-6<10-5,所以能有效地分离。
知识点三:水的电离平衡的移动
【例4】 :某溶液中由水电离出来的C(OH―)=10-12mol/L,则该溶液中的溶质不可能是( )
A、HCl B、NaOH C、NH4Cl D、H2SO4
解析:由水电离反应式知:此溶液水电离产生的C(H+)=C(OH―) =10-12mol/L,若溶液中的H+全部来自水的电离,则此溶液显碱性,是因溶有碱类物质所致,若溶液中的H+不仅为水电离所产生,则此溶液显酸性,为酸性物质电离所致。NH4Cl不可能电离产生H+。
解答:C
下列两题为上题的变式,分析一下变在何处?解题方法、思路与上题是否一样?差异何在?
(1)室温下,在纯水中加入某物质后,测得溶液中由水电离产生的C(H+)=10-12mol/L,则加入的物质可能是(假设常温下碳酸、氢硫酸的第一步电离度为0.1%) ( )
A、通入CO2 B、通入H2S C、通入NH3 D、加入NaHSO4
(2)某溶液中水电离产生的C(H+)=10-3mol/L,,该溶液中溶质可能是( )
①Al2(SO4)3 ②NaOH ③NH4Cl ④NaHSO4
A、①② B、①③ C、②③ D、①④
【例5】能促进水的电离,并使溶液中C(H+)>C(OH―)的操作是 ( )
(1)将水加热煮沸 (2)向水中投入一小块金属钠 (3)向水中通CO2 (4)向水中通NH3 (5)向水中加入明矾晶体 (6)向水中加入NaHCO3固体 (7)向水中加NaHSO4固体
A、(1)(3)(6)(7) B、(1)(3)(6) C、(5)(7) D、(5)
解析:本题主要考查外界条件对水的电离平衡的影响,请按如下思路完成本题的解:本题涉及到哪些条件对水的电离平衡的影响?各自对水的电离平衡如何影响?结果任何(C(H+)与C(OH―)相对大小)?归纳酸、碱、盐对水的电离平衡的影响。
解答: D
知识点四:pH的定义方法
【例6】、下列溶液,一定呈中性的是 ( )
A.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液
B.[H+]=1×10-7mol?L-1的溶液
C.pH=14-pOH 的溶液
D.pH=pOH 的溶液 (2000年化学试测题)
解析:此题要求将教材中定义pH方法迁移应用于表示pOH以及pH与pOH的关系,根据pH的定义方法,可定义pOH= ?lgC(OH?),将室温下水的离子积的表达式C(H+)×C(OH―)=10?14两边取负对数,?lgC(H+)?lgC(OH?)= ?lg10?14,整理得pH+pOH=14。应用所得关系式分析可得答案。
解答:D
点评:pOH= ?lgC(OH?)、pH+pOH=14两个关系式及其应用均不在教学大纲和考纲范围内,我们不一定要掌握,但将教材中的知识、方法加以迁移应用,进行探究发现是教学大纲和考纲提出的能力要求。此题作为全国高考化学测试题具有重要的指导意义,值得大家认真去领悟,在随后的2001年上海高考题以及2002年全国理科综合高考题中又出现了类似的题目。
为更好地表示溶液的酸碱性,科学 家提出了酸度(AG)的概念,AG=,则下列叙述正确的是
A 中性溶液的AG=0
B 酸性溶液的AG<0
C 常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG=12
D 常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG=12( 2001年上海)
有人曾建议用AG表示溶液的酸度(acidity arede),AG的定义为AG=lg([H+]/[OH-])。下列表述正确的是
A 在
B 在
C 在
D 在
知识点五:溶液pH的计算
【例7】室温下将n体积pH=10和m体积pH=13两种NaOH溶液混合得pH=12的NaOH溶液,则n:m=――――――――――――――
解析:此题是关于两种不反应的溶液混合后溶液pH值的计算,根据混合前后溶质(NaOH)量守恒,列式求解
解答:pH=10 C(H+)=10-10mol/L C(OH―) =10-4mol/L
pH=
pH=
10-4?n + 10-1?m = (n+m) ×10-2
n :m = 100 :11
规律: 有关混合溶液的pH计算,题设条件可千变万化,正向、逆向思维,数字与字母交替出现,但基本题型只有两种:(1)混合后不反应,(2)混合后反应。对于溶液的稀释,可将水作为浓度为0的溶液,仍属混合后不反应一类,这一类混合溶液的pH应介于两种溶液的pH之间,因而酸、碱溶液无论加多少水稀释,其最终pH均不可能等于纯水的pH(即常温不可能为7)。
混合溶液pH的计算方法也很简单,即设法求出混合溶液的C(H+),若是溶液显碱性,则必须先求出溶液的C(OH―),然后再换算为C(H+)或按OH―量守恒列式求解。
【例8】25ºC,若10体积的某强碱溶液与1体积的某强酸溶液混合后,溶液呈中性,则混合之前,该碱的pH与强酸的pH之间该满足的关系是_______________________
分析:由题意知,本题为酸、碱混合后完全中和,根据中和反应的实质可知,酸中n(H+)与碱中n(OH-)相等,故有C(H+)酸V酸 == C(OH-)碱V碱,由此关系列式可求得结果。
解答:设酸的pH为a,C(H+)酸=10-a,碱的pH为b,C(OH-)碱=10-14 / 10-b=10- (14 - b)
因为混合后溶液呈中性,所以C(H+)酸V酸 == C(OH-)碱V碱
10-a ×V = 10 - (14 - b) ×10V = 10 - (13 - b) ×V
10-a = 10 - (13 - b)
两边取负对数:-lg10-a = -lg10 - (13 - b),a=13-b a+b=13
即酸的pH与碱的pH之和为13
点评:上面解法尽管可顺利地得出本题的解,但题中的酸碱体积比可以任意变换,则每一变换都得重新求解,这就启发我们能否找出酸、碱pH与两者体积比之间的关系呢?同时若混合后不显中性其关系又会怎样呢?
将上面的解改为:
C(H+)酸V酸 == C(OH-)碱V碱
10-a ×V酸 = 10 - (14 - b) ×V碱
10-a?10-b=10-14?(V碱 / V酸)
两边取负对数得:a+b=14?lg(V碱 / V酸)
若混合后溶液显酸性――――――――――――――――――――――――:
若混合后溶液显碱性―――――――――――――――――――――――――:
同学们在学习中要善于总结、积累,把自己积累的经验、成果用于指导自己的学习。例如掌握了上述关系后,解下列题目就很轻松。
在20℃时,有PH值为x(x£6)的盐酸和PH值为y(y³8)的NaOH溶液,取Vx升该盐酸同该NaOH溶液中和,需Vy升NaOH溶液
(1)若x+y=14时,则=
(2)若x+y=13时,则=
(3)若x+y>14时,则=
(表达式),且Vx Vy(填<、>或=)
4.实战演练
一 选择题
1.水是一种极弱的电解质,在室温下平均每n个水分子只有一个水分子能电离,则n是 ( )
A.1×10-4
B. 55.6×
2.将1mol?L-1H2SO4溶液100mL与质量分数为10%的NaOH溶液50g混合均匀后,滴入甲基橙指示剂,此时溶液的颜色是 ( )
A.浅紫色 B.黄色 C.红色 D.无色
3.pH定义为pH=-lg{c(H+)},pOH定义为pOH=-lg{c(OH-)},Kw表示25℃时水的离子积常数,则弱酸性溶液中的c(H+)可表示为 ( )
A、Kw/pOH mol/L B、10pOH-14 mol/L
C、10 14-pOH mol/L D、10-pOH mol/L
4.能使水的电离平衡正向移动,而且所得溶液呈酸性的是 ( )
A.将水加热到100℃时,水的pH=6 B.向水中滴加少量稀硫酸
C.向水中滴加少量NaHCO3 D.向水中加入少量明矾晶体
5. 常温下某溶液中水电离出的C(H+) = 1×10-13 mol/L,则下列说法中正确的是 ( )
A.该溶液一定呈酸性 B.该溶液一定呈碱性
C.该溶液中一定有C(OH-) = 0.1mol/L D.该溶液的pH值为1或13
6.25℃时,在水电离出的C(H+)=1×10-5摩/升的溶液中,一定能大量共存的是 ( )
A.Al3+、NH4+、SO42-、Cl- B. Mg2+、K+、SO42-、HCO3-
C.K+、Na+、Cl-、SO42- D.Ba2+、Cl-、Na+、PO43-
7.有①、②、③三瓶体积相等,浓度都是1mol/L的HCl溶液,将①加热蒸发至体积减小一半,在②中加入CH3COONa固体(加入后溶液仍呈酸性),③不作改变,然后以酚 酞作指示剂,用溶液滴定上述三种溶液,消耗的NaOH溶液的体积是 ( )
A、①=③>② B、③>②>① C、①=②=③ D、①<②=③
8.NH4Cl溶于重水(D2O)生成一水合氨和水合离子的化学式为 ( )
A、NH3?D2O和HD2O+ B、NH3?HDO和D3O+
C、NH2D?D2O和DH2O+ D、NH2D?HDO和D3O+
9.室温时,pH=10的氨水和Na2CO3溶液中,水电离产生的C(H+)前者与后者之比 ( )
A.1∶1 B.10¯10∶10¯4 C.10¯4∶10¯10 D10¯10∶10¯7
10.25℃,向VmLpH = a的NaOH溶液中滴加pH = b的盐酸10VmL时,溶液中Cl―的物质的量恰好等于加入Na+的物质的量,则此时(a+b)的值为 ( )
A、13 B、14 C、15 D、无法判断
11.在医院中,为酸中毒病人输液不应采用 ( )
A 0.9%氯化钠溶液 B 0.9%氯化铵溶液
C 1.25%碳酸氢钠溶液 D 5%葡萄糖溶液
12.若室温时PH=a的氨水与PH=b的盐酸等体积混和,恰好完全反应,则该氨水的电离度可表示为 ( ) A.10(a+b-12)% B.10(a+b-14)% C.10(12-a-b)% D.10(14-a-b)%
13.把40毫升Ba(OH)2溶液加入到120毫升盐酸中,所得的溶液的PH值为2。如果混和前Ba(OH)2和盐酸两种溶液PH值之和为14,则盐酸的物质的量浓度接近于 ( )
A.0.015摩/升 B.0.02摩/升 C.0.03摩/升 D.0.04摩/升
14.已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4 =Na+ +H+ + SO42―。某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液pH为2,对于该溶液,下列叙述不正确的是 ( )
A、该温度高于25℃
B、水电离出来的c (H+)=1.0×10-10 mol/L
C、c (H+)= c (OH―)+C(SO42―)
D、该温度下加入等体积pH值为12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性
15.能表示人体大量喝水时,胃液的pH变化的是 ( )
pH pH pH pH
7 7 7 7
0 V(H2O) 0 V(H2O) 0 V(H2O) 0 V(H2O)
A B C D
16.4体积pH=9的Ca(OH)2溶液跟1体积pH=13的NaOH溶液混合后,溶液中氢离子浓度为 ( )
A.5×10-13mol/L B.2×10-12mol/L
C.1/5(4×10-9 + 1×10-13)mol/L D.1/5(4×10-5 + 1×10-1)mol/L
17.a、b、c、d四种溶液PH值都小于7,已知四种溶液中[H+]和[OH-]之和由大到小的顺序是b>a>d>c,则这四种溶液PH值由大到小的顺序是
( )
A.c>d>a>b B.b>a>d>c C.a>b>c>d D.无法确定
18. 有下列四种溶液:(1)HCl (2)AlCl3(3)NaOH (4)Na2CO3,此四种溶液中水的电离度分别为a1、a2、a3、a4已知a1=a3,a2=a4且=106,则四种溶液的PH值不可能是 ( )
A、5 5 10 10 B、4 4 10 10
C、3 5 11 9 D、5 3 9 11
19.NaH是―种离子化合物,它跟水反应的方程式为:NaH+H2O→NaOH+H2↑,它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应,并都产生氢气。下列有关NaH的叙述错误的是 ( )
A 跟水反应时,水作氧化剂 B NaH中H-半径比Li+半径小
C 跟液氨反应时,有NaNH2生成 D 跟乙醇反应时,NaH被氧化
20、常温下某溶液,水电离出的c (OH-)=1.0×10-4 mol/L,该溶液中溶质可能是 ( )
①Al2(SO4)3 ②NaOH ③NH4Cl ④NaHSO4
A、①② B、①③ C、②③ D、①④
二 填空题
21.测得某溶液的pH = 6.5,且氢离子与氢氧根离子物质的量相等,此溶液呈_____性。测定温度______室温(填高于、低于或等于),其理由是 。 将此温度下pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4溶液bL混合。
(1)若所得混合液为中性,则a┱b 。
(2)若所得混合液的pH=2,则a┱b 。
22、水的电离平衡曲线如图所示。
(1) 若以A点表示25℃时水的电离平衡的离子
浓度,当温度升高到100℃时,水的电离平衡状
态移动到B点,则此时水的离子积
从________变化到_________。
(2) 将pH=8的Ba(OH)2溶液与pH=5的稀盐酸混
合,并保持100℃的恒温,致使混合溶液
的pH=7,则Ba(OH)2和盐酸的体积比为__________________。
(3) 已知AnBm的离子积为[c(Am+)]n[c(Bn-)]m,若某温度下Ca(OH)2的溶解度为0.74g,设饱和溶液的密度为1g/mL,其离子积约为______________。
三 计算题
23、某温度下的溶液中c (H+)=1.0×10x mol/L,c (OH-)=1.0×10y mol/L。x与y的关系如右图所示;
(1)求该温度下,中性溶液的pH。
(2)求该温度下0.01mol/LnaOH溶液的PH
(3)该温度下,pH=a的醋酸溶液与pH=b的NaOH溶液等体积混合,恰好完全反应,
求此醋酸溶液中醋酸的电离度。
24.(7分)向50ml0.018mol/L的AgNO3溶液中加入50ml0.02mol/L的盐酸,生成了沉淀。如果溶液中C(Ag+)和C(Cl―)的乘积是一个常数,C(Ag+)? C(Cl―)=1.0×10―10,当溶液中C(Ag+)? C(Cl―)>常数,则有沉淀产生,反之沉淀溶解,求
(1)沉淀生成后溶液中C(Ag+)是多少?
(2)如果向沉淀生成后的溶液中再加入50mL0.001mol/L的盐酸,是否产生沉淀,为什么?
答案
1 B 2 C 3 B 4D 5 D 6 AC 7 D 8 B 9 B 10 C 11 B 12 A 13 B 14 D
15 D 16 A 17 A 18 A 19 B 20 B
21 中, 高于 。 水的离解反应:H2O=H+ +OH- 吸热反应,升温有利于水的离解,使Kw
增大 (1)10┱1 (2)9┱2
22 (1) 10-14 10-12 (2) 2 :9 (3) 4×10-3
23(1) 7.5 (2)13 (3)1017-a-b%
24.解:⑴由Ag++Cl―=AgCl
可知沉淀后C(Cl-)=(0.02―0.018)50/(50+50)=0.001mol/L
所以C(Ag+)=1×10-10/0.001=1×10―7mol/L
⑵再加入50mL盐酸后 C(Ag+)=1×10-7×100/(100+50)=2/3×10-7mol/L
C(Cl-)=0.001mol/L
C(Ag+)×C(Cl-)=2/3×10-7х10-3=2/3•10-14<1×10-12
所以不产生沉淀
考点31电离平衡
1.复习重点
1.强、弱电解质的概念及电离方程式的书写;
2.弱电解质的电离平衡;电离平衡常数。
2.难点聚焦
(一)强电解质、弱电解质
1.相互关系
否――非电解质
化合物 是――强电解质
能
否――弱电解质
热或水的作用
电解质 自由移动离子
电离
思考:一种物质的水溶液能导电,原物质一定是电解质吗?
分析:不一定!关键要分清发生电离散是否要原物质本身。有可能溶于水时就发生了化学变化
如(1)Cl2 氯水
↓ ↓
即不是电解质 HCl.HclO
又不是非电解质 发生电离
(2)CO2 碳酸溶液
↓ ↓
非电解质 H2CO3电离
(3)Na2O NO2OH溶液
↓ ↓
虽不是本身电离子 NaOH电离
但可在熔融态电
离,故它属强电
解质
2.比较强、弱电解质
强电解质
弱电解质
电离程度
完全
部分
电离平衡
不、不可逆
有、可能
过程表示
溶液中存在的微粒
(水分子不计)
====
只有电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子
即有电离出的阴、阳离子(少部分),又有电解质分子(大部分)。
电离方程式
H2SO4====2H++SO42―
CaCl2====Ca2++2Cl―
NH3?H2O NH4++OH―
H2S H++HS―,HS― H++S2―
实例
绝大多数的盐(包括难溶性盐);
强酸:H2SO4、HCl、HclO4等;
强碱:Ba(OH)2、Ca(OH)2等。
注意:多元强酸电离一步完成且完全
如 HnA====Nh++An―
而多元弱酸的电离是分步进行的,且第二步电离比第一步电离困难,第三步电离比第二步电离更困难,但每步电离都存在相应的电离平衡,因此应分步书写电离方程式。例如磷酸的电离方程式应写三步:
H3PO4 H++H2PO4―, H2PO4― H++HPO42― HPO42― H++PO43―,不能合并成H3PO4 3H++PO43―。由于磷酸溶液中的[H+]主要由第一步电离决定,因此磷酸的电离方程式有时也可只写第一步。
对HnA弱酸而言,电离方程式可只考虑:
HnA H++Hn+A―
想一想:为什么多元的酸电离下一步比上一步困难,电离程度小得多,甚至可忽略?
(二)弱电解质的电离平衡
(1)概念
弱电解质的电离平衡是指在一定条件下(湿度、浓度),弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等的状态。
(2)特点
①动――动态平衡:V(闻子化)=V(分子化)≠0。在电离方程式中用“ ”表示。
②定――平衡时各组成成分一定,即平衡时溶液中离子浓度和分子浓度保持不变
③变――条件改变,平衡被打破。
(3)影响电离平衡的因素
与化学平衡一样,外界条件的改变也会引起移动.
以0.1mol/1 CH3COOH溶液为例:
项目
变化
项目
加水
升温
加入固体
NaOH
加入无水
CH3COONa
通入气体
HCl
加入等浓度的CH3COOH
平衡移动
右移
右移
右移
左移
左移
不移动
H+的物质的量(mol)
增大
增大
减小
减小
增大
增大
[H+]浓度(mol)
减小
增大
减小
减小
增大
不变
PH值
增大
减小
增大
增大
减小
不变
导电能力
减弱
增强
增强
增强
增强
不变
(三)电解质溶液导电能力的强弱与电解质强弱影响溶液导电能力的因素:
①自由移动离子浓度的大小。(主要决定因素)湿度一定,离子浓度越在,导电能力越强。
②湿度:湿度越高,导电能力越强。(与金属导电相反)
③离子电荷数:电荷数越高,导电能力越强。
由此可知:强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质强。
如 较浓醋酸的导电能力可比极稀HCl溶液强。 CaCO3虽为强电解质,但溶于水所得溶液极稀,导电能力极差。
思考:若在某溶液中加入一种物质,出现沉淀,则溶液的导电能力一定减弱吗?(湿度不变)
分析:不一定。关键要看溶液中离子浓度有无显著变化。如:
(1)若在H2SO4溶液中加Ba(OH)2,因生成BaSO4沉淀和极难电离的水,使溶液中离子浓度降低,导电能力降低。
(2)若在H2SO4溶液中加BaCl2,虽有沉淀BaSO4生成,但同时生成了HCl,相当于1molSO42―被2molCl―代替,故导电能力有所增强。
(3)若在HCl溶液中加AgNO3,则导电能力几乎不变。
(四)水的电离平衡
1. 实验证明,纯水微弱的导电性,是极弱的电解质:
2.
H2O H++OH―
起始(mol) 55.6 0 0
电离(mol) 10―7 10―7 10―7
平衡(mol)55.6-10―7 10―7 10―7
2.影响Kw的因素
Kw与溶液中[H+]、[OH―]无关,与湿度有关。
水的电离为吸热过程,所以当湿度升高时,水的电离程度增大,Kw也增大。
例如
3.影响水的电离平衡因素
(1)湿度,升湿度促进水的电离,降温则相反
(2)向纯水中引入H+或OH―,会抑制水的电离
(3)向纯水中引入弱酸酸根阴离子或弱碱阳离子,将促进水的电离,此乃为盐类水解的实质。
3. 酸、碱、盐溶液中水电离的定量计算。(列表比较如下:)
[H+]水与[OH―]水关系
x的计算式
室温x值
对水电离影响
纯水
[H+]水=[OH―]水
x=
x=1×10―7mol/L
对水电离影响
酸溶液
x=
x<1×10―7mol/L
碱溶液
x=
抑制
正
盐
溶
液
强酸弱碱盐
强碱弱酸盐
强碱强酸盐
x=[H+]
x>1×10―7mol/L
促进
x=[OH―]
x=
x=1×10―7mol/L
无
注[H+]水、[OH―]水指水电离出的H+、OH―浓度
[H+]水、[OH―]指指溶液中的H+、OH―浓度
由上表可得重要规律:
(1)在任意湿度、任意物质的水溶液中(含纯水)的水本身电离出的[H+]水≡[OH―]水
(2)酸和碱对水的电离均起抑制作用
①只要碱的pH值相等(不论强弱、不论几元)对水的抑制程度相等,碱也同理。
②若酸溶液的pH值与碱溶液的pOH值相等,则两种溶液中水的电离度相等。
如pH=3的盐酸溶液与pH=11的氨水溶液在室温下,由水电离出的
[H+]水=[OH―]水==10―11mol/L
(3)在凡能水解的盐溶液中,水的电离均受到促进,且当强酸弱的碱盐的pH和强碱弱酸盐的pOH值相等时(同一湿度),则促进程度相等。
(4)较浓溶液中水电离出[H+]的大小:
①酸溶液中[OH―]等于水电离的[H+]
②碱溶液中[H+]等于水电离的[H+]
③强酸弱碱盐溶液中的[H+]等于水电离出[H+]
④强碱弱酸盐溶液中的[OH―]等于水电离出的[H+]
如pH=4的NH4Cl溶液与pH=10的NaAc溶液中,(室温)由水电离出的
[H+]水=[OH―]水==10―4mol/L
3.例题精讲
例1.下列四种溶液中,由水电离出的[H+]之比(依次)为( )
①pH=0的盐酸 ②0.1mol/L的盐酸 ③0.01mol/L的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
(A)1 :10 :100 :1000 (B)0 :1 :12 :11
(C)14 :13 :12 :11 (D) 14 :13 :2 :3
解析①[H+]=1mol/L [H+]水=[OH―]=1×10―14mol/L
②[H+]=1mol/L [H+]水==1×10―13mol/L
③[OH―]=1×10―2mol/L [H+]水==1×10―12mol/L
④[OH―]=1×10―3mol/L [H+]水==1×10―11mol/L
例2.某湿度下,纯水中的[H+]=2×10―7mol/L,则此时[OH―]=______,若湿度不变,滴入稀硫酸使[H+]=5×10―6mol/L,则[OH―]=_______,由水电离出[H+]为,该纯水的PH值_______(填>、<、==
解析
纯水中 H2O H++OH―
mol/L 2×10―7 2×10―7
加酸后,水的电离平衡逆向移动,使[OH―]减小,可由Kw、[H+]求出[OH―],此湿度下Kw值为2×10―7 ×2×10―7= 4×1―14
[OH―]==8×10―9mol/L
由水电离的[H+]=[OH―]=8×10―11mol/L
该湿度下Ph= -lg×10―7= 7?lg2<7.
例3.常温下某溶液中,由水电离出的[H+]为1×10―12mol/L,该溶液中一定能大量共存的离子组是( )
A.K+、Na+、SO42―、NO3― B.Na+、K+、S2―、CO32―
C.Fe2+、Mg2+、Cl―、SO42― D.NH4+、Cl―、K+、SO32―
解析 常温、由水电离出的[H+]=×10―11mol/L<1×10―7mol/L说明水的电离受到抑制。此溶液可能是pH=1酸溶液,也可能为pH=13的碱溶液,选项B、D中的S2―、CO32―、SO32―不能存在于强酸性溶液中,C中的Fe2+、Mg2+、D中的NH42+、D中的NH4+与OH―均不能大量存共存,故本题答案A。
例4.在图(1)所示的装置中,烧杯中盛放的是Ba(OH)2溶液,当从滴定管中逐渐加入某种溶液(A)时,溶液的导电性的变化趋势如图(2)所示。
图1 图2
该根据离子反应的特点分析:A溶液中含有的溶质可能是_________或__________(至少写出两种),并写出相应的离子反应的离子方程式:
________________________________、____________________________
解析:从图2可分析知,随着A的加入溶液导电能力迅速降低,说明A必定能与Ba(OH)2发生反应,使溶液中离子浓度变得极小,故不仅与Ba2+反应转化为沉淀,还要与OH―反应生成水或其它弱电解质,当反应完全后,过量A的加入,导电能力又显著上升,说明A应为强电解质,故A可能是H2SO4或CuSO4或MgSO4或(NH4)2SO4等。
离子方程式:2H++SO42―+Ba2++2OH―=BaSO4↓+2H2O
Mg2++SO42―+Ba2++2OH―=BaSO4↓+Mg(OH)2
想一想:A可否为Na2SO4或H2CO3溶液?为什么?
4.实战演练
考点30合成氨条件的选择
1.复习重点
1.如何应用化学反应速率和化学平衡原理,选择合成氨的适宜条件。
2.了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
2.难点聚焦
1.合成氨条件的选择
工业上用N2和H2合成氨:
N2+3H2 2NH3+Q
从反应速率和化学平衡两方面看,选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本呢?
从速率看,温度高、压强大(即N2、H2浓度大)都会提高反应速率;
从化学平衡看,温度低、压强大都有利于提高N2和H2的转化率。
可见,压强增大,从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。但从生产实际考虑,压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,将使成本增大。故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa帕斯卡。
而温度升高,有利于反应速率但不利于N2和H2的转化率。
如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下,尽可能加快反应速率呢?选用合适的催化剂能达到这个目的。那么,较低的温度是低到什么限度呢?不能低于所用催化剂的活性温度。目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂――又称铁触媒。其活性温度为450℃~550℃,即温度应在450~550℃为宜。将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂时,合成氨使用的温度当然比现在要低,转化率就能更高了。
选择适宜的条件:根据N2+3H2 2NH3+Q这一反应的特点,运用化学反应速
率和化学平衡的理论来选择适宜条件。该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。
(1)适宜的压强:为何强调适宜?压强越大、有利于NH3的合成,但太大,所需动力大,材料强度高,设备制造要求高,成本提高,选择2×107~5×107Pa压强。
思考:工业上生产H2SO4:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为何不采用加压方法?(因为在常压下SO2的转化率已达91%,不需要再加压)
(2)适宜的温度:温度越低越有利于NH3的合成,为何还要选择5000C高温?因为温度越低,反应速率越小,达平衡时间长,单位时间产量低,另外5000C时,催化剂活性最大。
(3)使用催化剂
(4)及时分离出NH3,并不断补充N2和H2(N2要过量,提高成本较高的H2转化率)
小结:合成氨的适宜条件:
压强:20~50MPa帕斯卡
温度:
催化剂:铁触媒
2.合成氨工业简述
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