2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 知识清单

高2023级高二上化学知识清单 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第一节 电离平衡 一、强（弱）电解质：在水溶液中或者熔融状态下能够完全（部分）电离的化合物 1.强电解质：（1）强酸：HCl、HNO3、H2SO4、HClO4、HBr、HI等 （2）强碱：NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2 （3）大多数盐 2.弱电解质：（1）弱酸 HClO、CH3COOH、H2CO3 、H2SO3 （2）弱碱：NH3·H2O、Mg(OH)2、Al(OH)3等 （3）水 3.溶液导电能力：离子浓度越大、所带电荷越多，导电能力越强。 与电解质的强弱没有必然联系；电解质的强弱与电解质溶解性无关（如BaSO4是强电解质） 【例题9】①1mol/L NaCl与MgSO4，导电能力强的是MgSO4 。 ②1mol/L HCl与CH3COOH，导电能力强的是 HCl 。 ③10—5mol/L HCl与pH=1的CH3COOH，导电能力强的是CH3COOH 。 二、影响弱电解质电离平衡的因素： （1）浓度：越稀越电离 （2）温度：越热越电离 （3）同离子效应：加入与弱电解质电离产生相同离子，电离平衡将向左移动。 （4）化学反应：加入与弱电解质电离的离子反应的物质，电离平衡将向右移动。 三、电离平衡常数K： 1.K的意义：（1）表示弱电解质的电离能力。一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性越强。 （2）①多元弱酸的电离是分步进行的。 ②多元弱酸各步电离常数的大小比较为Ka1≫Ka2，酸性主要由第一步电离决定。 ③多元弱碱的情况一步电离。Fe(OH)3 Fe3++3OH— 2.K的影响因素：(1)内因：同一温度下，不同的弱电解质的电离常数不同 (2)外因：对于同一弱电解质，电离常数只与温度有关，由于电离大多数为吸热过程，所以电离常数随温度升高而增大。 3.K的应用： (1)判断弱酸(或弱碱)相对强弱：相同条件下，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。如：25℃，HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3电离常数分别为5.6×10－4、1.8×10－4、6.2×10－10、Ka1＝4.5×10－7和Ka2＝4.7×10－11，则酸性强弱顺序为HNO2＞HCOOH＞H2CO3＞HCN＞HCO- 3 (2)判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。 如0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液加水稀释， ＝＝，c(H＋)减小，Ka不变，则增大。 (3)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。 (4)计算离子浓度（三段式）：弱酸（以HX为例）电离度较小，c(H＋)≈，弱碱同理。 电离度：α＝×100%。 第二节 水的电离和溶液的pH 一、水的电离 1. 水的电离方程式为H2O+H2OH3O++OH-，简写为H2OH++OH-。 2. 水的离子积常数：Kw，简称水的离子积，不仅适用于纯水（或其他中性溶液），也适用于酸、碱、盐的稀溶液；Kw只受温度的影响，温度升高，K增大，25℃时， 。 3. 酸或碱均会抑制水的电离。 二、溶液的酸碱性与pH的关系（25℃） 三、溶液pH的测定方法与计算 1. 酸碱指示剂法(只能粗略测定溶液的pH范围，不能准确测定出pH的具体值) 2. pH试纸法①广泛pH试纸可读到整数，②精密pH试纸可读到0.1。 使用方法：把一小片试纸放在表面皿或点滴板上，用洁净干燥的玻璃棒直接蘸取少量待测液点在干燥的pH试纸上，半分钟内，与标准比色卡对照可确定溶液的pH。 3. pH计：又叫酸度计，可读到0.1。 4. 溶液的pH计算：计算公式（1）pH＝－lgc（H+），c（H+）＝10－pH (1)单一溶液pH的计算 强酸溶液，pH＝－lgc(H＋)；强碱溶液，c(H＋)＝，pH＝－lgc(H＋)。 (2)混合溶液pH的计算 ①强酸溶液与强酸溶液混合 c混(H＋)＝，然后再求pH。 ②强碱溶液与强碱溶液混合 c混(OH－)＝，c(H＋)＝，再求pH。 (3)常温下，强酸溶液与强碱溶液混合，先算酸中的n(H＋)和碱中的n(OH－)。 ①若酸中的n(H＋)＝碱中的n(OH－)，则恰好中和，溶液呈中性，pH＝7； ②酸过量：c混(H＋)＝，pH＝－lgc混(H＋)； ③碱过量：c混(OH－)＝，c(H＋)＝，pH＝－lgc(H＋)。 5. 酸碱溶液稀释时pH的变化规律： 四、酸碱中和滴定 1.酸碱滴定的定义和原理(1)实质：H++OH- === H2O，即c(H+)·V酸 = c(OH-)·V碱。 2. 酸碱中和滴定的基础知识 （1） 仪器及使用 （2） 指示剂的通常选用酚酞或甲基橙，而不选用颜色变化不灵敏的石蕊。 3．中和滴定的实验操作 4．滴定终点：（若酸滴碱，酚酞作指示剂）当滴入最后半滴酸后，溶液颜色从粉红色刚好变为无色，且半分钟内不变色。 5．误差分析（见创新设计P70） c待测＝。c标准、V待测均为定值，误差均体现在V标准的大小。 五、酸碱混合后溶液pH的判断：已知酸和碱的pH之和，判断二者等体积混合后溶液的pH（25℃）： pH之和为14的酸和碱等体积混合：规律：谁弱谁过量。 【例】若为强酸与强碱，则pH=7；pH=3 HCl与pH=11 NaOH 若为强酸与弱碱，则pH>7；pH=3 HCl与pH=11 NH3·H2O 若为弱酸与强碱，则pH<7。pH=3 CH3COOH与pH=11 NaOH 第三节 盐类的水解 1. 盐类的水解规律：在可溶性盐溶液中，有弱才水解，无弱不水解，越弱越水解，都弱都水解，谁强显谁性，两强显中性。越稀越水解，越热越水解。 CH3COONH4溶液呈中性，原因是:CH3COO-和NH4+水解程度相当； 弱酸的酸式酸根离子既水解又电离，溶液的酸碱性取决于水解程度和电离程度的相对大小，如HS-、HCO3-、HPO42-以水解为主，溶液显 碱性 性；H2PO4-、HSO3-则以电离为主，溶液显 酸性 性。 2. 影响盐类水解的因素 （1）内因：越弱越水解，指“弱”离子对应的酸（或碱）的酸性（或碱性）相对越弱，水解程度越大。酸性顺序：H2SO3>HCOOH>CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3- 【例】等浓度溶液的碱性：Na2CO3>NaClO>NaHCO3>CH3COONa （2）外因：①温度：因为中和反应都是放热反应，所以，水解反应都是 吸热 反应，升温，水解平衡向 正向 移动，水解程度 增大 。（越热越水解） ②浓度：稀释，水解平衡向 正向 移动，水解程度 增大 ，一般情况下，离子浓度 减小 。（越稀越水解） 3．盐类水解的应用（用化学用语和必要的文字解释） （1）为什么热的纯碱液去油污效果更好？ CO32- + H2O⇌HCO3- + OH- 油脂在碱性条件下反应，升温促进Na2CO3水解，溶液中c(OH-)增大。温度越高反应速率就越快。 （2）为什么明矾(铝盐)可用作净水剂？Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3+ 3H+ ，氢氧化铝胶体可吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。 （3）泡沫灭火器的工作原理：Al3++3HCO3- = Al(OH)3↓+3CO2↑ 。 （4）铵态氮肥不能与草木灰混合使用的原因：NH4++H2O⇌ H++NH3·H2O，草木灰（K2CO3）促进NH4+水解，使N以氨气的形式挥发，降低肥效。 （5）焊接工业用氯化铵作为除锈剂，原因：氯化铵水解后呈酸性,能除去金属表面的锈迹。 （6）工业制备挥发性酸弱碱盐：如由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热，原因：MgCl2+2H2O⇌Mg(OH)2+2HCl在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解。 （7）某些强酸弱碱盐在配制溶液时因水解而浑浊，需加相应的 酸 来抑制水解，如在配制FeCl3溶液需加少量盐酸，配制FeSO4需加少量 Fe 和 稀硫酸 。 （8）某些盐溶液水解呈碱性，用玻璃试剂瓶贮存时，不能用玻璃塞，如Na2CO3溶液。 （9）判盐溶液蒸干灼烧的产物，如加热浓缩FeCl3溶液，蒸干后得到的物质为Fe(OH)3 ，灼烧后又得到Fe2O3；将Al2(SO4)3溶液加热蒸干后得到的物质为Al2(SO4)3 （10）制备胶体：将 饱和 FeCl3溶液滴入 沸水 中因水解而得到红褐色Fe(OH)3胶体，对应的化学方程式：FeCl3+3H2OFe(OH)3（胶体）+3HCl 。 （11）判断酸碱反应至pH＝7时酸或碱相对用量，如氨水与盐酸反应至pH＝7氨水过量。 （12）判断溶液离子能否大量共存，如Fe3+、Al3＋与CO32-、HCO因双水解不能大量共存。 4．溶液中离子浓度大小比较 （1）NH4Cl 离子浓度大小 c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)； 电荷守恒 c(H+)＋c(NH4+)=c(Cl-)＋c(OH-) ； 物料守恒 c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3.H2O) ； 质子守恒 c(H+)=c(NH3.H2O) +c(OH-) ； （2）CH3COONa 离子浓度大小 c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 电荷守c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-) 物料守恒：c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)； 质子守恒c(OH-) =c(H+)+c(CH3COOH) ； （3）Na2CO3 离子浓度大小 c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)； 电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)； 物料守恒c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)； 质子守恒c(OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3) （4）NaHCO3(碱性) 离子浓度大小 c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)； 电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)； 物料守恒：c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3) ； （5）NaHSO3(酸性) 离子浓度大小c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)； 电荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-) 物料守恒c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3) （6）0.2mol·L-1 氨水和0.1mol·L-1 的HCl溶液等体积混合： 混合后溶液中的溶质为NH4Cl、NH3.H2O，溶液呈 碱性 性； 离子浓度大小c(NH4+) >c(Cl-)>c(OH-)> c(H+) ； （7）0.2mol·L—1的CH3COOH溶液和0.1mol·L—1NaOH溶液等体积混合： 混合后溶液中的溶质为CH3COONa、CH3COOH，溶液 呈酸 性； 离子浓度大小c(CH3COO-) >c(Na+)>c(H+)>c(OH-) （8）将pH＝4的盐酸与pH＝10的氨水等体积混合: 混合后溶液中的溶质为NH4Cl、NH3.H2O， 溶液呈 碱 性； 离子浓度大小c(NH4+) >c(Cl-)>c(OH-)> c(H+)； （9）等体积、等浓度的HA（弱酸）和NaA的混合液中离子浓度大小： 若溶液呈酸性： c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)； 溶液呈中性：c(A-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)； 溶液呈碱性：c(Na+)>c(A-)>c(OH-) > c(H+) 第四节 沉淀溶解平衡 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 1．表达式：例AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ①须标明状态(s)、(aq)，②用“” 沉淀 2．溶度积常数（简称溶度积）——Ksp （1）表达式： 例：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=c(Ag+)·c(Cl-) （2）意义：对于同类型（阴、阳离子个数比相同）的难溶电解质，在相同温度下，Ksp越大→S(溶解度)越大； 【例】 Ksp（AgCl）=1.8×10-10 Ksp（AgBr）=6.3×10-15 说明S(AgCl)> S(AgBr) 不同类型则需要根据Ksp分别计算出沉淀时所需离子浓度，所需离子浓度小的先沉淀【例】已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9×10－11。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( C　) A. Cl－、Br－、CrO B.CrO、Br－、Cl－ C.Br－、Cl－、CrO D.Br－、CrO、Cl－ 【例】沉淀完全 （3）影响因素：KSP只与难溶电解质的性质和温度有关 （4）应用：判断有无沉淀生成 Q(离子积)= [c(Mn+)]m·[c(Am-)]n（任意时刻的浓度） Q>KSP时，溶液中有沉淀析出。 Q=KSP时，沉淀与溶解处于平衡状态 Q<KSP时，溶液中无沉淀析出 （5）沉淀共存或转化：BaSO4(s)+ CO2- 3(aq) BaCO4(s)+ SO2- 4(aq) 又如某溶液中含有I－、Cl－等，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时， 求溶液中，则有＝＝ 二、沉淀溶解平衡的应用 （一）沉淀的生成 方法一：调节pH法：除去NH4Cl中的 FeCl3Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 方法二：加沉淀法：以Na2S、H2S做沉淀剂除去Cu2+和Hg2+ Cu2+ + S2- =CuS Cu2+ + H2S =CuS+2H+ Hg2+ + S2- = HgS Hg2+ + H2S = HgS+2H+ （二）沉淀的溶解+H+ +H+ 酸碱溶解法：CaCO3(s)Ca2++ CO32-HCO3-H2CO3→H2O+CO2↑ FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2也可溶于强酸 （三）沉淀的转化 1．原则：①一般来说，溶解度小的沉淀容易转化为溶解度更小的沉淀。 ②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。 2．常见转化：AgCl↓（白）AgBr↓(浅黄色)AgI↓(黄色)Ag2S↓(黑色) 3．应用：①锅炉除水垢：CaSO4CaCO3CaCl2 ②水垢的生成：硬水中MgHCO3MgCO3Mg(OH)2 ③ 自然界中矿物的转化： 原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝（CuS） ④氟化物防止龋齿 （四）沉淀溶解平衡图像类题的解题步骤 1．明确图像中纵轴、横轴的含义 纵轴、横轴通常是难溶电解质溶解后电离出的离子浓度。 2．理解图像中线上点线外点的含义 （1）以Ag2CrO4为例，在该沉淀溶解平衡图像中，曲线 上任意一点（如Y,Z）都表示达到了沉淀溶解平衡状态， 此时，Q=Ksp，可求Ksp= （2）曲线上方区域的点（如X）均表示过饱和溶液,有沉淀析出，此时Q>Ksp （3）曲线下方区域的点均表示不饱和溶液，无沉淀析出，此时Q<Ksp 解析　Ksp＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝(1.0×10－3)2×1.0×10－5＝1.0×10－11。 （5） 工业流程题 【例2】常温下，用废电池的锌皮制备的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，工艺流程如下： 有关数据如下表所示： 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 10-17 10-39 调节pH的范围是 2.7 ≤pH ≤ 6 ①要使Fe3＋完全沉淀Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝10－5·c3(OH－)＝10－39，c(OH－)＝mol/L＝10－11.3 mol/L，c(H＋)＝＝ mol/L＝10－2.7 mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝2.7。 ②要使Zn2＋不能沉淀Ksp＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝0.1 mol/L×c2(OH－)＝10－17， c(OH－)＝ mol/L＝10－8 mol/L，c(H＋)＝＝10－6 mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝－lg 10－6＝6。 高二上期知识清单第 1 页 共 10 页 学科网（北京）股份有限公司 $$