内容正文:
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第三节 盐类的水解
3.3.4 电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
一、水溶液中微粒浓度大小比较
1、单一溶质的溶液:
① 多元弱碱 —— 抓住弱碱的电离平衡
【例1】NH3 · H2O溶液中,微粒浓度由大到小的顺序为:
。
NH3 · H2O ⇌ NH4+ + OH-
H2O ⇌ H+ + OH-
c(NH3 · H2O) > c(OH-) > c(NH4+) > c(H+)
Kb = 1.8 × 10-5(主)
Kw = 1 × 10-14(微弱)
一、水溶液中微粒浓度大小比较
1、单一溶质的溶液:
② 多元弱酸 —— 抓住弱酸的电离平衡
【例2】H2CO3溶液中,微粒浓度由大到小的顺序为:
。
H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-
H2O ⇌ H+ + OH-
c(H2CO3) > c(H+) > c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-)
HCO3- ⇌ H+ + CO32-
Ka1 = 4.5 × 10-7(主)
Ka2 = 4.7 × 10-11(次)
Kw = 1 × 10-14(微弱)
一、水溶液中微粒浓度大小比较
1、单一溶质的溶液:
② 多元弱酸 —— 抓住弱酸的电离平衡
【例3】H3PO4溶液中,微粒浓度由大到小的顺序为:
。
H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4-
H2O ⇌ H+ + OH-
c(H3PO4) > c(H+) > c(H2PO4-) > c(HPO42-) > c(PO43-) > c(OH-)
H2PO4- ⇌ H+ + HPO42-
Ka1 = 6.9 × 10-3(主)
Ka2 = 6.2 × 10-8(次)
Kw = 1 × 10-14(微弱)
HPO42- ⇌ H+ + PO43-
Ka3 = 4.8 × 10-13(极次)
★ 弱酸、弱碱电离程度小,产生的离子浓度 ≪ 其分子浓度
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
单一型盐溶液 1 mol/L CH3COONa溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
Kh表达式及值
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(H+) < c(OH-)
碱性
CH3COONa = CH3COO- + Na+
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-(主)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Kh =
= 1 × 10-9
c(Na+) > c(CH3COO-) > c(OH-) > c(CH3COOH) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)
c(Na+) = c(CH3COO-) + c(CH3COOH)
c(H+) + c(CH3COOH) = c(OH-)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
单一型盐溶液 1 mol/L NH4Cl溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
Kh表达式及值
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(H+) > c(OH-)
酸性
NH4Cl = NH4+ + Cl-
NH4+ + H2O ⇌NH3 · H2O + H+(主)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Kh =
= 1 × 10-9
c(Cl-) > c(NH4+) > c(H+) > c(NH3 · H2O) > c(OH-)
c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)
c(Cl-) = c(NH4+) + c(NH3 · H2O)
c(H+) = c(OH-) + c(NH3 · H2O)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
单一型盐溶液 1 mol/L NaCl溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(H+) = c(OH-)
中性
NaCl = Na+ + Cl-
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
c(Na+) = c(Cl-) > c(H+) = c(OH-)
c(Na+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)
c(Na+) = c(Cl-)
c(H+) = c(OH-)
c(H+) = c(OH-)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
单一型盐溶液 1 mol/L Na2CO3溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(H+) < c(OH-)
碱性
Na2CO3 = 2Na+ + CO32-
CO32- + H2O ⇌HCO3- + OH-(主)
HCO3- + H2O ⇌H2CO3 + OH-(次)
c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(HCO3-) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = 2c(CO32-) + c(OH-) + c(HCO3-)
c(Na+) = 2c(CO32-) + 2c(HCO3-) + 2c(H2CO3)
c(H+) + c(HCO3-) + 2c(H2CO3) = c(OH-)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
单一型盐溶液 1 mol/L NaHCO3溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(H+) < c(OH-)
碱性
NaHCO3 = Na+ + HCO3-
HCO3- ⇌CO32- + H+
HCO3- + H2O ⇌H2CO3 + OH-
c(Na+) > c(HCO3-) > c(OH-) > c(H2CO3) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = c(HCO3-) + c(OH-) + 2c(CO32-)
c(Na+) = c(HCO3-) + c(CO32-) + c(H2CO3)
c(H+) + c(H2CO3) = c(OH-) + c(CO32-)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Ka2 = 4.7 × 10-11
Kh = 2.2 × 10-8
(主)
(次)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
单一型盐溶液 1 mol/L NaHSO3溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(H+) > c(OH-)
酸性
NaHSO3 = Na+ + HSO3-
HSO3- ⇌SO32- + H+
HSO3- + H2O ⇌H2SO3 + OH-
c(Na+) > c(HSO3-) > c(H+) > c(SO32-) > c(OH-)
c(Na+) + c(H+) = c(HSO3-) + c(OH-) + 2c(SO32-)
c(Na+) = c(HSO3-) + c(SO32-) + c(H2SO3)
c(H+) + c(H2SO3) = c(OH-) + c(SO32-)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Ka2 = 6.0 × 10-8
Kh = 7.1 × 10-13
(次)
(主)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
单一型盐溶液 1 mol/L CH3COONH4溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(H+) = c(OH-)
中性
CH3COONH4 = CH3COO- + NH4+
c(CH3COO-) = c(NH4+) > c(CH3COOH) = c(NH3 · H2O) > c(H+) = c(OH-)
c(NH4+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)
c(CH3COO-) + c(CH3COOH) = c(NH4+) + c(NH3 · H2O)
c(H+) + c(CH3COOH) = c(OH-) + c(NH3 · H2O)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
CH3COO- + NH4+ + H2O ⇌CH3COOH + NH3 · H2O(主)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
混合型盐溶液 等浓度(1 mol/L)的CH3COONa与CH3COOH混合溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+
CH3COONa = CH3COO- + Na+
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Ka = 1.75 × 10-5
Kh = 5.7 × 10-10
(次)
(主)
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-
c(H+) > c(OH-)
酸性
c(Na+) = c(CH3COO-) = c(CH3COOH) = 1 mol/L ?
c(CH3COO-) > c(Na+) > c(CH3COOH) > c(H+) > c(OH-)
c(Na+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)
2c(Na+) = c(CH3COO-) + c(CH3COOH)
2c(H+) + c(CH3COOH) = 2c(OH-) + c(CH3COO-)
【思考】以上二平衡间有何影响?
相互抑制
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
【变式】2 mol/L的CH3COOH溶液与1 mol/L的NaOH溶液等体积混合:
2 mol
1 mol
1 mol
1 mol
1 mol
1 mol
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
n总:
n反应:
n剩余:
1 mol
1 mol
真实存在体系 CH3COONa与CH3COOH混合溶液(1 : 1型)
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
c(CH3COO-) > c(Na+) > c(CH3COOH) > c(H+) > c(OH-)
c(Na+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)
2c(Na+) = c(CH3COO-) + c(CH3COOH)
2c(H+) + c(CH3COOH) = 2c(OH-) + c(CH3COO-)
0
★ 混合溶液 —— 若要反应,换成现有体系;若不反应,抓主要方面
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
混合型盐溶液 等浓度(1 mol/L)的NH4Cl与NH3 · H2O混合溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
NH3 · H2O ⇌ NH4+ + OH-
NH4Cl = NH4+ + Cl-
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Kb = 1.8 × 10-5
Kh = 5.5 × 10-10
(次)
(主)
NH4+ + H2O ⇌NH3 · H2O + H+
c(H+) < c(OH-)
碱性
c(Cl-) = c(NH4+) = c(NH3 · H2O) = 1 mol/L ?
c(NH4+) > c(Cl-) > c(NH3 · H2O) > c(OH-) > c(H+)
c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)
2c(Cl-) = c(NH4+) + c(NH3 · H2O)
2c(H+) + c(NH4+) = 2c(OH-) + c(NH3 · H2O)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
【变式】2 mol/L的NH4Cl溶液与1 mol/L的NaOH溶液等体积混合:
NH4Cl + NaOH = NH3 · H2O + NaCl
n总:
n反应:
n剩余:
2 mol
1 mol
1 mol
1 mol
1 mol
1 mol
1 mol
1 mol
1 mol
0
真实存在体系 NH4Cl、NH3 · H2O与NaCl混合溶液(1 : 1 : 1型)
水溶液中微粒浓度大小比较
c(Cl-) > c(NH4+) > c(Na+) > c(NH3 · H2O) > c(OH-) > c(H+)
★ 存在多种平衡的混合溶液,抓主要方面,溶液的酸碱性也由主要方面决定
★ 对于等量混合的弱酸与其强碱盐的体系,可根据Ka和Kh的相对大小判断溶液的酸碱性(弱碱与其强酸盐也适用)
★ 常见的等浓度CH3COOH + CH3COONa及NH3 . H2O + NH4Cl都是以电离为主,而HCN + NaCN是以水解为主,溶液呈碱性
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
混合型盐溶液 等浓度(1 mol/L)的NaCN与HCN混合溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
HCN ⇌ H+ + CN-
NaCN = Na+ + CN-
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Ka = 6.2 × 10-10
Kh = 1.6 × 10-5
(主)
(次)
CN- + H2O ⇌HCN + OH-
c(H+) < c(OH-)
碱性
c(Na+) = c(CN-) = c(HCN) = 1 mol/L ?
c(HCN) > c(Na+) > c(CN-) > c(OH-) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = c(CN-) + c(OH-)
2c(Na+) = c(CN-) + c(HCN)
2c(H+) + c(HCN) = 2c(OH-) + c(CN-)
单一型盐溶液 1 mol/L (NH4)2SO4溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
c(H+) > c(OH-)
酸性
(NH4)2SO4 = 2NH4+ + SO42-
NH4+ + H2O ⇌NH3 · H2O + H+(主)
c(NH4+) + c(H+) = 2c(SO42-) + c(OH-)
c(NH4+) + c(NH3 · H2O) = 2c(SO42-)
c(H+) = c(OH-) + c(NH3 · H2O)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
单一型盐溶液 1 mol/L Na2S溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
c(H+) < c(OH-)
碱性
Na2S = 2Na+ + S2-
S2- + H2O ⇌HS- + OH-(主)
HS- + H2O ⇌H2S + OH-(次)
c(Na+) > c(S2-) > c(OH-) > c(HS-) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = 2c(S2-) + c(OH-) + c(HS-)
c(Na+) = 2c(S2-) + 2c(HS-) + 2c(H2S)
c(H+) + c(HS-) + 2c(H2S) = c(OH-)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
单一型盐溶液 1 mol/L NaHS溶液
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
c(H+) < c(OH-)
碱性
NaHS = Na+ + HS-
HS- ⇌S2- + H+
HS- + H2O ⇌H2S + OH-
c(Na+) > c(HS-) > c(OH-) > c(H2S) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = c(HS-) + c(OH-) + 2c(S2-)
c(Na+) = c(HS-) + c(S2-) + c(H2S)
c(H+) + c(H2S) = c(OH-) + c(S2-)
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
Ka2 = 1.3 × 10-13
Kh = 9 × 10-8
(主)
(次)
1、等浓度的NaOH溶液和CH3COOH溶液混合:
① 等体积:c(CH3COO-) c(Na+);(填“>”、“<”或“=”)
② 混合后溶液pH = 7:c(CH3COO-) c(Na+)。
<
=
2、常温下,用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol/L CH3COOH溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是( )
A. 点①所示溶液中:
c(CH3COO-) + c(OH-) = c(CH3COOH) + c(H+)
B. 点②所示溶液中:
c(Na+) = c(CH3COOH) + c(CH3COO-)
C. 点③所示溶液中:
c(Na+) > c(OH-) > c(CH3COO-) > c(H+)
D. 滴定过程中可能出现:
c(CH3COOH) > c(CH3COO-) > c(H+) > c(Na+) > c(OH-)
D
3、等体积等浓度的MOH强碱溶液与HA弱酸溶液混合后,混合液中有关离子浓度应满足的关系是( )(双选)
A. c(M+) > c(OH-) > c(A-) > c(H+)
B. c(M+) > c(A-) > c(H+) > c(OH-)
C. c(M+) > c(A-) > c(OH-) > c(H+)
D. c(M+) + c(H+) = c(A-) + c(OH-)
CD
★ 混合溶液 —— 若要反应,换成现有体系;若不反应,抓主要方面
4、将0.2 mol/L CH3COOK溶液与0.1 mol/L盐酸等体积混合后,溶液中下列微粒的物质的量浓度的关系正确的是( )
A. c(CH3COO-) = c(Cl-) = c(H+) > c(CH3COOH)
B. c(CH3COO-) = c(Cl-) > c(CH3COOH) > c(H+)
C. c(CH3COO-) > c(Cl-) > c(H+) > c(CH3COOH)
D. c(CH3COO-) > c(Cl-) > c(CH3COOH) > c(H+)
D
【变式】浓度最大的离子是 ?
K+
5、浓度均为0.1 mol/L的8种溶液:
① 硝酸 ② H2SO4 ③ CH3COOH ④ Ba(OH)2
⑤ NaOH ⑥ CH3COOK ⑦ KCl ⑧ NH4Cl
溶液pH值由小到大的顺序是 。
② < ① < ③ < ⑧ < ⑦ < ⑥ < ⑤ < ④
6、下列物质的水溶液中,所含离子种类最多的溶液是( )
A. Na2S B. Na3PO4 C. Na2CO3 D. NH4C1
B
7、有关① 100 mL 0.1 mol/L NaHCO3、② 100mL 0.1 mol/L Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是( )
A. 溶液中水电离出的H+个数:② > ①
B. 溶液中阴离子的物质的量浓度之和:② > ①
C. ①溶液中:c(CO32-) > c(H2CO3)
D. ②溶液中:c(HCO3-) > c(H2CO3)
C
8、室温时,将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合,下列关于该混合溶液的叙述错误的是( )
A. 若pH > 7时,则一定是c1V1 = c2V2
B. 在任何情况下都是c(Na+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)
C. 当pH = 7时,若V1 = V2,则一定是c2 > c1
D. 若V1 = V2,c1 = c2,则c(CH3COO-) + c(CH3COOH) = c(Na+)
A
9、常温下,下列溶液中的微粒浓度关系正确的是( )
A. 新制氯水中加入固体NaOH:
c(Na+) = c(Cl-) + c(ClO-) + c(OH-)
B. pH = 8.3的NaHCO3溶液:
c(Na+) > c(HCO3-) > c(CO32-) > c(H2CO3)
C. pH = 11的氨水与pH = 3的盐酸等体积混合:
c(Cl-) = c(NH4+) > c(OH-) = c(H+)
D. 0.2 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合:
2c(H+) - 2c(OH-) = c(CH3COO-) - c(CH3COOH)
D
10、下列5种混合溶液,分别由0.1 mol/L的两种溶液等体积混合而成:
① CH3COONa与NaHSO4 ② CH3COONa与NaOH
③ CH3COONa与NaCl ④ CH3COONa与NaHCO3
⑤ CH3COONa与NaHSO3。下列各项排序正确的是( )
A. pH:② > ④ > ⑤ > ③ > ①
B. c(CH3COOH):① > ③ > ⑤ > ④ > ②
C. c(CH3COO-):② > ③ > ④ > ⑤ > ①
D. :① > ⑤ > ③ > ④ > ②
D
[2017新课标Ⅱ]改变0.1 mol/L二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数𝜕(X)随pH的变化如图所示[已知𝜕(X) = ]。下列叙述错误的是( )
A. pH = 1.2时,c(H2A) = c(HA-)
B. lg[K2(H2A)] = -4.2
C. pH = 2.7时, c(HA-) > c(H2A) = c(A2-)
D. pH = 4.2时, c(HA-) = c(A2-) = c(H+)
D
[2017新课标Ⅰ]常温下,将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A. Ka2(H2X)的数量级为10-6
B. 曲线N表示pH与lg的变化关系
C. NaHX溶液中c(H+) > c(OH-)
D. 当混合溶液呈中性时,c(Na+) > c(HX-) > c(X2-) > c(OH-) = c(H+)
D
【例】室温下,向20 mL 0.1 mol/L HA溶液中逐滴加入0.1 mol/L NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示:
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
混合型盐溶液 NaOH与Na2CO3混合溶液(2 : 3)
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
Na2CO3 = 2Na+ + CO32-
NaOH = Na+ + OH-
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
CO32- + H2O ⇌HCO3- + OH-
c(H+) < c(OH-)
碱性
c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = 2c(CO32-) + c(OH-) + c(HCO3-)
3c(Na+) = 8c(CO32-) + 8c(HCO3-) + 8c(H2CO3)
3c(H+) + 2c(CO32-) + 5c(HCO3-) + 8c(H2CO3) = 3c(OH-)
HCO3- + H2O ⇌H2CO3 + OH-
二、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
混合型盐溶液 Na2CO3与NaHCO3混合溶液(3 : 2)
盐溶液的酸碱性
相关方程式
水溶液中微粒浓度大小比较
其中存在的等量关系 电荷守恒
元素(物料)守恒
质子守恒(溶剂)
NaHCO3 = Na+ + HCO3-
Na2CO3 = 2Na+ + CO32-
H2O ⇌ H+ + OH-(微弱)
CO32- + H2O ⇌HCO3- + OH-
c(H+) < c(OH-)
碱性
c(Na+) > c(CO32-) > c(HCO3-) > c(OH-) > c(H+)
c(Na+) + c(H+) = 2c(CO32-) + c(OH-) + c(HCO3-)
5c(Na+) = 8c(CO32-) + 8c(HCO3-) + 8c(H2CO3)
5c(H+) + 8c(HCO3-) + 8c(H2CO3) = 5c(OH-) + 2c(CO32-)
HCO3- + H2O ⇌H2CO3 + OH-
HCO3- ⇌CO32- + H+
缓冲酸碱对
【思考】物质的量浓度均为1 mol/L的CH3COOH、CH3COONa的混合溶液,溶液pH = 5。
(1)向混合溶液中滴加几滴浓盐酸,溶液pH如何变化?为什么?
(2)向混合溶液中滴加几滴浓NaOH溶液,溶液pH如何变化?为什么?
① 缓冲酸碱对的组成:弱酸及其强碱盐、弱碱及其强酸盐
★ 说明:
② 缓冲溶液:能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持自身体系pH基本不变的溶液
③ 作用:可以维持溶液pH的范围
CH3COO- + H+ ⇌ CH3COOH(优先)
pH减小一些,但变化不大
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+(主)
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-(次)
pH增大一些,但变化不大
CH3COOH + OH- ⇌ CH3COO- + H2O(优先)
$