弱电解质的电离及溶液的酸碱性解题方法剖析.docx
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弱电解质的电离及溶液的酸碱性解题方法剖析
弱电解质的电离及溶液的酸碱性解题方法
第一部分:
解题所需知识背景
一、影响电离平衡的因素:
注:
1.溶质分子和离子之间存在着电离平衡,符合勒夏特列原理。
2.由于电离方向是微粒数增大的方向(相当于化学平衡中气体体积增大的方向),所以溶液稀释使平衡混合物中各微粒浓度同倍降低,平衡向电离方向移动,促进电离,平衡混合物中微粒总数、离子数、离子浓度与溶质分子浓度的比值均增大,但离子的浓度却减小,因为平衡移动与体积增大的影响相比,体积增大占主导地位(由勒夏特列原理判定)。
二、电离常数
(1)概念
在一定条件下,弱电解质在达到电离平衡时,
。
用K表示(一般酸的电离常数用Ka表示,碱的电离常数用Kb表示)。
(2)电离常数的意义
根据电离常数数值的大小,可以估算弱电解质电离的程度,
K值越大,电离程度,弱酸酸性。
如相同条件下常见弱酸的酸性强弱:
。
(3)电离常数的影响因素
电离常数。
(4)多元弱酸溶液中的离子浓度关系
三、强弱电解质的判断
1.判断电解质强弱的方法
(1)在相同浓度、相同温度下,与强电解质做导电性对比实验。
(2)浓度与pH的关系,如0.1mol/LCH3COOH溶液,其pH1,则可证明CH3COOH是弱电解质。
(3)测定对应盐的酸碱性。
如CH3COONa溶液呈,则证明醋酸是弱酸。
(4)稀释前后的pH与稀释倍数的变化关系。
如,将pH=2的酸溶液稀释1000倍,若pH5,则证明该酸为弱酸;若pH5,则证明该酸为强酸。
(5)利用实验证明存在电离平衡。
如醋酸溶液中滴入石蕊试液变红,再加CH3COONa固体,颜色。
2.一元强酸与一元弱酸的比较
(1)相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较:
比较
项目
酸
c(H+)
pH
中和碱的能力
与足量活泼金属反应产生H2的量
与金属反应的起始速率
一元强酸
一元弱酸
(2)相同pH、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较:
比较
项目
酸
c(H+)
c(酸)
中和碱的能力
与足量活泼金属反应产生H2的量
与金属反应的起始速率
一元强酸
一元弱酸
四、水的电离平衡及影响因素
1.水的电离
(1)水是极弱的电解质,也存在着电离平衡:
。
在一定温度下,水电离出来的H+和OH-浓度的乘积是一个常数,称为水的,用符号表示。
(2)常温时,酸性溶液中:
c(H+)>c(OH-),pH7;碱性溶液中:
c(H+) pH7;中性溶液中: c(H+)=c(OH-),pH7。 100℃时,水中c(H+)=c(OH-)=10-6mol/L,pH=6,水为性。 常温时水中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,pH=7,水为中性。 (3)Kw的几点说明 a.水的离子积(Kw)是指任一水溶液体系中的情况,c(H+)和c(OH-)代表水溶液中H+和OH-的总物质的量浓度。 无论酸、碱、盐等溶液中酸碱性怎么样,Kw=,仍是一常数。 一般情况下在25℃或室温下,Kw为,而100℃时,Kw为1.0×10-12。 b.水的电离是永恒存在的,在研究水溶液体系中离子的种类时,不要忽略的同时存在。 2.影响水的电离平衡的因素 (1)水的电离过程是热的过程,所以升高温度能促进水的电离,因此升温时Kw增大,降温时Kw减小。 但不论温度升高或降低,纯水中c(H+)和c(OH-)始终。 (2) ①向纯水中加入酸或碱,可以增大水中的或的浓度,均可使水的电离平衡向移动(即分子化的方向)。 ②向水中加入可溶性的盐,若组成盐的离子能与水电离产生的H+和OH-发生反应,生成难电离的物质,则能够破坏水的电离平衡,使水的电离平衡向移动,可使水溶液呈碱性或酸性; ③若所加的盐既不能与水中的H+和OH-发生反应,又不能电离产生H+和OH-,则不能破坏水的电离平衡,不使水的电离平衡发生。 ④若向水中加入活泼金属,由于活泼金属与水电离出的H+反应,促进水的电离,溶液中c(OH-),c(H+)。 五、溶液的pH及pH计算 1.溶液的pH (1)当c(H+)很小时,直接用物质的量浓度表示溶液酸碱性的强弱很不方便,通常采用c(H+)的负对数来表示,称为溶液的pH,其表达式为。 常温下,pH<7时,溶液呈酸性,pH越小,溶液的酸性越;pH>7时,溶液呈碱性,pH越大,溶液的碱性越。 (2)当pH改变一个单位时,c(H+)改变10倍,即pH每增大1个单位,c(H+)就减小为原来的1/10;pH每减小1个单位,c(H+)就增大为原来的倍。 2.水的电离与溶液pH关系的判断 一定温度下,稀溶液中Kw=c(H+)·c(OH-)是一个常数。 Kw只与温度有关,温度升高,Kw值增大。 由于水的电离的存在,所以溶液中H+和OH-是同时存在的(注意不是大量共存),酸碱性不同的溶液中,c(H+)和c(OH-)的相对大小不同,但在一定温度下,无论是稀酸、稀碱或盐溶液中,c(H+)·c(OH-)=Kw(常数)。 25℃时,Kw=1.0×10-14。 水电离出的c(H+)和c(OH-)始终是相等的,有时某一种需要忽略,但“越少越不能忽略”,意思是: 酸中的c(OH-)很小,但这完全是由水电离出来的,不能忽略,同样,碱中的c(H+)也不能忽略。 3.溶液pH的计算方法 a.单一溶液pH的计算 (1)强酸溶液,如HnA,设溶质的物质的量浓度为cmol/L,c(H+)=ncmol/L, pH=-lgc(H+)=-lgnc (2)强碱溶液,如B(OH)n,设溶质的物质的量浓度为cmol/L, mol/L, pH=-lgc(H+)=14+lgnc b.两强酸混合 由 ,先求出混合后的c(H+)混,再根据公式pH=-lgc(H+)求pH。 若两强酸等体积混合,可采用速算法: 混合后溶液的pH等于混合前溶液pH小的加0.3。 如pH=3和pH=5两种盐酸等体积混合后,pH=3.3。 c.两强碱混合 由 ,先求出混合后的c(OH-)混,再通过Kw求出 c(H+)混,最后求出pH。 若两强碱溶液等体积混合,可采用速算方法: 混合后溶液的pH等于混合前溶液pH大的减0.3。 如pH=9和pH=11的两种烧碱溶液等体积混合后,pH=10.7。 d.强酸与强碱的混合 强酸与强碱混合的实质为中和反应,H++OH-=H2O,中和后溶液的pH有以下三种情况: (1)若恰好中和,pH=7(25℃); (2)若剩余酸,先求中和后剩余的c(H+),再求pH; (3)若剩余碱,先求中和后剩余的c(OH-),再通过Kw求出c(H+),最后求pH。 e.已知酸和碱的pH之和,判断等体积混合后溶液的pH(25℃) (1)若强酸与强碱溶液的pH之和等于14,则混合后溶液显碱性,pH=7 (2)若强酸与强碱溶液的pH之和大于14,则混合后溶液显碱性,pH>7 (3)若强酸与强碱溶液的pH之和小于14,则混合后溶液显酸性,pH<7 (4)若酸、碱溶液的pH之和为14,酸、碱中有一强、一弱,则酸、碱溶液混合后,谁弱显谁性。 六、酸碱稀释时pH的变化 1.强酸、强碱的稀释: 在稀释时,当它们的浓度大于时,不考虑水的电离;当它们的浓度小于时,应考虑水的电离。 如: 2.弱酸、弱碱的稀释: 在稀释过程中既有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体数值,只能确定其pH范围。 如: 第二部分: 题型分类 一、弱电解质的电离规律与溶液酸碱性判断的题型、需要判断强酸弱酸与强碱弱碱的题型 例1.下列溶液肯定呈酸性的是() A.含有H+离子的溶液 B.c(OH-)=1×10-8mol/L的溶液 C.c(OH-) D.pH小于7的溶液 例2.根据下表数据(均在同温、同压下测定): 酸 HX HY HZ 物质的量浓度/mol·L-1 0.1 0.2 0.3 电离平衡常数 7.2×10-4 1.8×10-4 1.8×10-5 可得出弱电解质强弱顺序正确的是() A.HX>HY>HZ B.HZ>HY>HX C.HY>HZ>HX D.HZ>HX>HY 例3.用食用白醋(醋酸浓度约1mol/L)进行下列实验,能证明醋酸为弱电解质的是() A.白醋中滴入石蕊试液呈红色 B.白醋加入豆浆中有沉淀产生 C.蛋壳浸泡在白醋中有气体放出 D.pH试纸显示白醋的pH为2~3 例4.已知室温时,0.1mol/L某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,下列叙述错误的是() A.该溶液的pH=4 B.升高温度,溶液的pH增大 C.此酸的电离平衡常数约为1×10-7 D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍 例5.在同体积0.3mol/L的H2SO4、HCl、HNO3、CH3COOH溶液中,加入足量的Zn,下列说法中正确的是() A.硫酸中放出氢气量最多 B.醋酸中放出氢气量最多 C.盐酸中放出氢气量最多 D.盐酸和硝酸中放出氢气量相等 例6.用0.01mol/L的NaOH溶液完全中和pH=3的下列溶液各100mL,需要NaOH溶液体积最大的是() A.盐酸 B.硫酸 C.高氯酸 D.醋酸 例7.pH=3的两种酸溶液A、B,取等体积酸分别与足量的锌反应,酸A比酸B产生的氢气的量多。 下列说法正确的是() A.A是强酸,B一定是弱酸 B.A是弱酸,B一定是强酸 C.A是强酸,B是强酸 D.A酸性一定比B酸性弱 例8.常温下0.1mol·L-1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=(a+1)的措施是() A.将溶液稀释到原体积的10倍 B.加入适量的醋酸钠固体 C.加入等体积0.2mol·L-1盐酸 D.提高溶液的温度 例9.有关常温下pH均为3的醋酸溶液和盐酸的说法正确的是() A.两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度均为1×10-11mol·L-1 B.分别加水稀释100倍后,两种溶液的pH仍相等 C.中和同体积的这两种酸溶液所需要NaOH物质的量也相等 D.分别加入足量锌片,两种溶液生成H2的体积相等 例10.室温下,pH相差1的两种一元碱溶液A和B,分别加水稀释时,溶液的pH变化如图所示。 下列说法正确的是() A.稀释前,c(A)=10c(B) B.稀释前,A溶液中由水电离出的OH-的浓度大于10-7mol/L C.在M点,A、B两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等 D.用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,溶液的pH为7 例11. (1)浓度均为1mol/L的①盐酸;②醋酸;③硫酸各1L,分别加入足量的锌。 开始时产生H2的速率由快到慢的顺序为: 最终收集到的H2的体积由大到小的顺序为: 中和三种酸,所需0.1mol/L的NaOH溶液的体积由大到小的顺序为: (2)pH均为1的①盐酸;②醋酸;③硫酸各1L,分别加入足量的锌。 开始时产生H2的速率大小关系为: 最终收集到H2的体积由大到小的顺序为: 中和三种酸,所需0.1mol/L的NaOH溶液的体积由大到小的顺序为: 例12.25℃时,某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-18,下列说法正确的是() A.该溶液的pH一定是9 B.该溶液的pH可能是5 C.该溶液中水的离子积为1×10-18 D.不会有这样的溶液 例13.对重水(D2O)也可以定义pD=-lgc(D+),现在已知重水的离子积为1.6
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