水溶液中的电离平衡
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电离平衡名词解释
电离平衡是指在化学反应中,反应物和生成物之间电离状态的平衡。
在一个电离平衡反应中,存在着离子和非离子形式的反应物和生成物,它们之间相互转化,但总体上保持一定的平衡比例。
具体来说,对于溶液中的电离平衡反应,可以以酸碱反应为例进行解释。
在一个酸碱反应中,酸和碱分别可以发生电离产生H+离子和OH-离子,这些离子可以重新组合形成水分子。
在达到电离平衡时,反应物和生成物之间的离子浓度保持一定的比例,使得正反应和逆反应的速率相等。
在这种平衡状态下,反应物和生成物的浓度不再发生明显的变化。
电离平衡可以由离子在溶液中的溶解度来描述,溶解度越高,离子浓度越大,相应的电离平衡也会更偏向于生成物的一方。
电离平衡是化学反应中一个重要的概念,对于了解溶液中酸碱性质、盐的溶解度以及离子的传输等过程都有很大的意义。
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第四章 水溶液中的电离平衡一、电解质和非电解质 1、概念⑴电解质:在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物 非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物①电解质和非电解质均指化合物,单质和混合物既不属于电解质也不属于非电解质。
②电解质必须是自身能直接电离出自由移动的离子的化合物.③对于电解质来说,只须满足一个条件即可,而对非电解质则必须同时满足两个条件。
例如:H 2SO 4、NaHCO 3、NH 4Cl 、Na 2O 、Na 2O 2、Al 2O 3 ⑵强电解质:溶于水或熔融状态下几乎完全电离的电解质 弱电解质:溶于水或熔融状态下只有部分电离的电解质①电解质的强弱与化学键有关,但不由化学键类型决定.强电解质含有离子键或强极性键,但含有强极性键的不一定都是强电解质,如H 2O 、HF 等都是弱电解质。
②电解质的强弱与溶解度无关。
如BaSO 4、CaCO 3等 ③电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系。
2、判断(1)物质类别判断:强电解质:强酸、强碱、多数盐、部分金属氧化物 弱电解质:弱酸、弱碱、少数盐和水非电解质:非金属氧化物、氢化物(酸除外)、多数有机物 单质和混合物(不是电解质也不是非电解质) (2)性质判断:熔融导电:强电解质(离子化合物) 均不导电:非电解质(必须是化合物) (3)实验判断:①测一定浓度溶液pH②测对应盐溶液pH③一定pH 溶液稀释测pH 变化 ④同等条件下测导电性3、电解质溶液的导电性和导电能力⑴电解质不一定导电(如NaCl 晶体、无水醋酸),导电物质不一定是电解质(如石墨),非电解质不导电,但不导电的物质不一定是非电解质。
⑵强电解质溶液导电性不一定比弱电解质强。
饱和强电解质溶液导电性不一定比弱电解质强。
例1:(上海高考题)下列物质的水溶液能导电,但属于非电解质的是( )。
A .CH 3COOHB .Cl 2C .NH 4HCO 3D .SO 2例2:(1)有下列物质:①硫酸②固体KCl ③氨④食盐水⑤CO 2⑥Cl 2⑦CaCO 3⑧Na 2O ⑨铜丝⑩氯化氢气体11氨水12浓硫酸13盐酸14碘化氢15硫酸钡。
【弱电解质在水溶液中得电离平衡】【电离平衡概念】一定条件(温度、浓度)下,分子电离成离子得速率与离子结合成分子得速率相等,溶液中各分子与离子得浓度都保持不变得状态叫电离平衡状态(属于化学平衡).任何弱电解质在水溶液中都存在电离平衡,达到平衡时,弱电解质具有该条件下得最大电离程度.【电离平衡得特征】①逆:弱电解质得电离过程就是可逆得,存在电离平衡.②等:弱电解质电离成离子得速率与离子结合成分子得速率相等.③动:弱电解质电离成离子与离子结合成分子得速率相等,不等于零,就是动态平衡.④定:弱电解质在溶液中达到电离平衡时,溶液里离子得浓度、分子得浓度都不再改变.⑤变:外界条件改变时,平衡被破坏,电离平衡发生移动.【电离方程式得书写】(1)强电解质用“=”,弱电解质用“⇌”(2)多元弱酸分步电离,多元弱碱一步到位.H2CO3≒H++HCO3-,HCO3-≒H++CO32-,以第一步电离为主.NH3•H2O≒NH4++OH- Fe(OH)3≒Fe3++3OH-(3)弱酸得酸式盐完全电离成阳离子与酸根阴离子,但酸根就是部分电离.NaHCO3=Na++HCO3-,HCO3-≒H++CO32-(4)强酸得酸式盐如NaHSO4完全电离,但在熔融状态与水溶液里得电离就是不相同得.熔融状态时:NaHSO4=Na++HSO4-;溶于水时:NaHSO4=Na++H++SO42-.【例2】室温下,对于pH与体积均相同得醋酸与盐酸两种溶液,分别采取下列措施,有关叙述正确得就是( )A.加适量得醋酸钠晶体后,两溶液得pH均增大B.温度都升高20℃后,两溶液得pH均不变C.加水稀释两倍后,两溶液得pH均减小D.加足量得锌充分反应后,两溶液中产生得氢气一样多【解析】盐酸就是强酸,醋酸就是弱酸,所以醋酸溶液中存在电离平衡,升高温度能促进弱电解质电离,pH相同得醋酸与盐酸,醋酸得浓度大于盐酸,不同得酸与相同金属反应,生成氢气得速率与溶液中离子浓度成正比.A.向盐酸中加入醋酸钠晶体,醋酸钠与盐酸反应生成醋酸,导致溶液得pH增大,向醋酸中加入醋酸钠,能抑制醋酸电离,导致其溶液得pH增大,故A正确;B.盐酸就是强酸,不存在电离平衡,升高温度不影响盐酸得pH,醋酸就是弱酸,其水溶液中存在电离平衡,升高温度,促进醋酸电离,导致醋酸溶液中氢离子浓度增大,所以醋酸得pH减小,故B 错误;C.pH相同、体积相同得醋酸与盐酸两种溶液分别加水稀释后,溶液中氢离子浓度都减小,所以pH都增大,故C错误;D.pH相同、体积相同得醋酸与盐酸,醋酸得物质得量大于盐酸,且二者都就是一元酸,所以分别与足量得锌反应,醋酸产生得氢气比盐酸多,故D错误;故选A.题型三:电离平衡常数得含义【例3】部分弱酸得电离平衡常数如表,下列选项错误得就是( )A.2CN-+H2O+CO2→2HCN+CO32-B.2HCOOH+CO32-→2HCOO-+H2O+CO2↑C.中与等体积、等pH得HCOOH与HCN消耗NaOH得量前者小于后者D.等体积、等浓度得HCOONa与NaCN溶液中所含离子总数前者小于后者【解析】弱酸得电离平衡常数越大,其酸性越强,等pH得弱酸溶液,酸性越强得酸其物质得量浓度越小,弱酸根离子水解程度越小,结合强酸能与弱酸盐反应制取弱酸分析解答.根据电离平衡常数知,酸性强弱顺序为:HCOOH>H2CO3>HCN>HCO3-,A.氢氰酸得酸性大于碳酸氢根离子而小于碳酸,所以发生CN-+H2O+CO2→HCN+HCO3-反应,故A 错误;B.甲酸得酸性大于碳酸,所以2HCOOH+CO32-→2HCOO-+H2O+CO2↑能发生,故B正确;C.等pH得HCOOH与HCN溶液,甲酸得物质得量浓度小于氢氰酸,所以中与等体积、等pH得HCOOH 与HCN消耗NaOH得量前者小于后者,故C正确;D.根据电荷守恒,c(HCOO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),c(CN-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),即离子总数就是n(Na+ )+n(H+)得2倍,而NaCN得水解程度大,即NaCN溶液中得c(OH-)大,c(H+)小,c(Na+)相同,所以甲酸钠中离子浓度大,故D错误;故选AD.弱电解质得证明方法(以盐酸与醋酸为例):1、通过测定同浓度、同体积得溶液得导电性强弱来鉴别规律1:同物质得量浓度得酸溶液,酸越弱,其溶液得导电能力越弱.2、通过测定同浓度溶液得pH大小来鉴别规律2:同物质得量浓度得酸溶液,酸性越弱,溶液得pH越大.若两种酸溶液得pH相同,酸越弱,溶液得浓度越大.3、通过比较同浓度、同体积得溶液与同一种物质反应得速率快慢来鉴别规律3:等物质得量浓度得酸,酸越弱,其c (H+)越小,反应速率越慢.4、通过测定同浓度得酸所对应得钠盐溶液得pH大小来鉴别规律4:等物质得量浓度下,一元酸得钠盐溶液,其“对应得酸”越弱,溶液得pH越大.5、通过比较体积相同、pH相同得酸溶液同倍数稀释后,溶液得pH变化大小来鉴别规律5:在pH相同时,同体积得酸,酸越弱,抗稀释能力越强,即稀释相同倍数下,pH变化幅度越小.6、通过比较同体积、同pH得溶液分别与同种物质发生完全反应时,消耗得物质得量得多少来鉴别规律6:在pH相同得条件下,同体积得酸,酸越弱,其中与能力越强.7.通过向酸溶液中加入与之相应得钠盐,引起溶液pH变化得大小来鉴别规律7:在等物质得量浓度得酸溶液中,分别加入相应得盐固体(电离出相同得酸根离子),引起pH变化越大,其相酸性越弱.。
水电离的平衡常数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述水电离是指水分子在适当条件下发生电离的过程。
在水中,部分水分子会自发地以如下的反应形式发生电离:H2O H+ + OH-这个过程形成了一个动态平衡,其中水分子不断地发生电离和复合反应,因此水中同时存在有负离子(OH-)和正离子(H+)。
水电离的平衡常数(Kw)是描述这一平衡反应的定量指标。
水电离的平衡常数(Kw)可以通过如下的方程表达:Kw = [H+][OH-]其中,[H+]和[OH-]分别代表了溶液中的氢离子浓度和氢氧离子(也称羟基离子)浓度。
由于电离是自发的过程,平衡常数Kw在恒定温度下是不变的。
水电离平衡是溶液中酸碱性质的基础,具有重要的化学意义。
在中性溶液中,[H+]和[OH-]的浓度相等,Kw=1.0x10^-14。
这意味着在中性溶液中,水自身会处于一个平衡状态,同时存在有等量的氢离子和氢氧离子。
水电离的平衡常数对于理解酸碱溶液的性质以及溶液的pH值有着重要的作用。
pH值是一个表示溶液酸碱性的指标,它是以负对数形式表示氢离子浓度的,可以通过以下公式计算:pH = -log[H+]从这个公式可以看出,水电离平衡常数的数值直接影响着溶液的pH 值。
当[H+]增加时,pH值会降低,溶液更酸性;反之,当[H+]减少时,pH值会增加,溶液更碱性。
通过研究水电离的平衡常数,我们可以深入了解溶液中酸碱性质的起源和变化规律。
同时,这也为我们研究和掌握化学反应、酸碱中和等相关过程提供了重要的基础知识。
在未来的研究中,我们可以进一步探索水电离平衡的影响因素及其对溶液性质的影响,也可以研究其他体系的电离平衡常数。
这将有助于推动化学领域的发展,并在生物化学、环境科学等领域的研究中发挥重要作用。
1.2文章结构文章结构的目的是为了给读者提供一个清晰的蓝图,使他们能够有条理地理解你的文章内容。
文章结构指的是将整篇文章按照一定的逻辑顺序组织的方式,以确保文章的连贯性和完整性。
电离平衡是指在一定条件下(如温度、溶液浓度等),弱电解质在水溶液中达到的一种相对稳定状态。
在这种状态下,弱电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成弱电解质分子的速率相等。
此时,溶液中各种离子和分子的浓度保持不变,形成一个动态平衡。
电离平衡具有以下特征:
1. 相对性:电离平衡是相对于其他条件下的非平衡状态而言的,当外界条件发生变化时,电离平衡会发生移动,达到新的平衡状态。
2. 暂时性:电离平衡是一种暂时的稳定状态,随着时间的推移,溶液中的离子和分子浓度会发生变化,直至达到新的平衡。
3. 有条件性:电离平衡的实现取决于溶液的温度、浓度等因素,这些条件的变化会影响电离平衡的位置。
4. 动态平衡:电离平衡是一个动态的过程,溶液中的离子和分子在不断地生成和消失,但总体上保持相对稳定。
弱电解质(如部分弱酸、弱碱)在水中溶解时,其分子可以微弱电离成离子。
随着反应的进行,电离速率和结合速率逐渐趋于相等,达到电离平衡。
电离平衡的概念和特征有助于我们理解溶液中离子浓度、pH值等性质的变化,以及如何调控这些性质来满足实际需求。
第四章水溶液中的电离平衡一、电解质和非电解质1、概念⑴电解质:在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物①电解质和非电解质均指化合物,单质和混合物既不属于电解质也不属于非电解质。
②电解质必须是自身能直接电离出自由移动的离子的化合物。
③对于电解质来说,只须满足一个条件即可,而对非电解质则必须同时满足两个条件。
例如:H2SQ、NaHCO NHCI、N@O Na2Q、Al 2Q⑵强电解质:溶于水或熔融状态下几乎完全电离的电解质弱电解质:溶于水或熔融状态下只有部分电离的电解质①电解质的强弱与化学键有关,但不由化学键类型决定。
强电解质含有离子键或强极性键,但含有强极性键的不一定都是强电解质,如H2Q HF等都是弱电解质。
②电解质的强弱与溶解度无关。
如BaSQ CaCQ等③电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系。
2、判断(1 )物质类别判断:强电解质:强酸、强碱、多数盐、部分金属氧化物弱电解质:弱酸、弱碱、少数盐和水非电解质:非金属氧化物、氢化物(酸除外)、多数有机物单质和混合物(不是电解质也不是非电解质)(2)性质判断:熔融导电:强电解质(离子化合物)均不导电:非电解质(必须是化合物)(3)实验判断:①测一定浓度溶液pH②测对应盐溶液pH③一定pH溶液稀释测pH变化④同等条件下测导电性3、电解质溶液的导电性和导电能力(溶液浓度.离子浓度<导电性强弱丿-电离程度〔离子所带电荷⑴电解质不一定导电(如NaCI晶体、无水醋酸),导电物质不一定是电解质(如石墨),非电解质不导电,但不导电的物质不一定是非电解质。
⑵强电解质溶液导电性不一定比弱电解质强。
饱和强电解质溶液导电性不一定比弱电解质强。
例1:(上海高考题)下列物质的水溶液能导电,但属于非电解质的是()。
A CHCOOH B. Cl 2 C. NHHCQ D. SQ例2:(1)有下列物质:①硫酸②固体KCI③氨④食盐水⑤CO⑥CI2⑦CaCQ© NaaQ⑨铜丝⑩氯化氢气体11氨水12浓硫酸13盐酸14碘化氢15硫酸钡。
其中属于电解质的是 ________________________ ; 属于非电解质的是_________________ ;属于强电解质的是___________________ ;属于弱电解质的例3:(全国高考题)甲酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是(A 1mol/L甲酸溶液的c(H )=10- mol/LB .甲酸以任意比与水互溶C. 10mL 1mol/L甲酸恰好与10mL 1mol/L NaOH溶液完全反应D. 在相同条件下,甲酸溶液的导电性比一元强酸溶液的弱二、弱电解质的电离平衡1、定义和特征⑴电离平衡的含义在一定条件(如温度、浓度)下,弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都保持不变的状态叫电离平衡状态。
任何弱电解质在水溶液中都存在电离平衡,达到平衡时,弱电解质具有该条件下的最大电离程度。
⑵电离平衡的特征①逆:弱电解质的电离过程是可逆的,存在电离平衡。
②等: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。
③动:弱电解质电离成离子和离子结合成分子的速率相等,不等于零,是动态平衡。
④定:弱电解质在溶液中达到电离平衡时,溶液里离子的浓度、分子的浓度都不再改变。
⑤变:外界条件改变时,平衡被破坏,电离平衡发生移动。
2、影响电离平衡的因素⑴浓度:越稀越电离在醋酸的电离平衡CH3COOH CH凭OOH*加水稀释,平衡向右移动,电离程度变大,但C(CH3COOH) C(H+)、C(CH3C0O变小加入少量冰醋酸,平衡向右移动,C(CH3COOH、C(H+)、C(CH3CO0增大,但电离程度变小⑵温度:T越高,电离程度越大⑶同离子效应加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,使电离平衡向逆反应方向移动。
⑷化学反应加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使平衡向电离方向移动。
F CH S COOH加金属Mg向右减小减少增多增多增多增强增大加CaCO(s)向右减小减少增多增多增多增强增大例1:(南昌测试题)在CHCOOH JCH s COOH f的电离平衡中,要使电离平衡右移,且氢离子浓度增大,应采取的措施是( )。
A 加NaOH(s) B.加浓盐酸 C.加水 D.加热例2:(全国高考题)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(NH 3 H2O) B. c(NH s HbO)/c(OH") C . c(OH-) D. n(OH')3、电离方程式的书写⑴强电解质用=弱电解质用⑵多元弱酸分步电离,多元弱碱一步到位。
HCO 斗++HCO, HCO H 厶CO2-,以第一步电离为主。
⑶弱酸的酸式盐完全电离成阳离子和酸根阴离子,但酸根是部分电离。
NaHCQ=Na++HCO, HCO H ^+O2"⑷强酸的酸式盐如NaHSO完全电离,但在熔融状态和水溶液里的电离是不相同的。
熔融状态时:NaHSQNa+HSO—溶于水时: + + 2NaHSO=Na+H+SO —例3:在一定温度下,无水醋酸加水稀释的过程中,溶液的导电能力I随加入水的体积V变化的曲线如图所示。
请回答:(1)_________________________________________ O”点导电能力为0的理由是_____________________________________________ 。
(2)_____________________________________________________ a、b、c三点处,溶液的c(H+)由小到大的顺序为___________________________。
(3)___________________________________________ a、b、c三点处,电离程度最大的是____________________________________________________ 。
(4)若要使c点溶液中c(Ac-)增大,溶液c(H+)减小,可采取的措施是:①_________ ,② __________ ,③___________ 。
三、水的电离及溶液的pH1、水的电离⑴电离平衡和电离程度水是极弱的电解质,能微弱电离H2O+HO H^C+OH,通常简写为H2O H 务OH; A H>025 C时,纯水中c(H+)=c(OH-)=1 X10"7mol/L⑵影响水的电离平衡的因素①温度:温度越高电离程度越大c(H+)和c(OH)同时增大,K W增大,但c(H+)和c(OH)始终保持相等,仍显中性。
纯水由25C升到100C, c(H )和c(OH-)从1 X10" mol/L 增大到1X10" mol/L(pH 变为6)。
②酸、碱向纯水中加酸、碱平衡向左移动,水的电离程度变小,但K W不变。
③加入易水解的盐由于盐的离子结合H或OH而促进水的电离,使水的电离程度增大。
温度不变时,K W不变。
练习:影响水的电离平衡的因素可归纳如下:++OH⑶水的离子积在一定温度时,c(H +)与c(OH -)的乘积是一个常数, 称为水的离子积常数,简称水的离子积Kw=c(H ) •(OH) , 25C 时,K W =1X10-(无单位)。
① K W 只受温度影响,水的电离吸热过程,温度升高,水的电离程度增大,K W 增大。
141225C 时 K W =1X10- , 100C 时 K W 约为 1X10-。
② 水的离子积不仅适用于纯水,也适用于其他稀溶液。
不论是纯水还是稀酸、碱、盐溶液, 只要温度不变,K W 就不变。
⑷水电离的离子浓度计算例1:在25°C 时,浓度为1 xiO -5mol/L 的NaOH 溶液中,由水电离产生的 C(OH)是多少?酸:C(OH )溶液=C(OH )水 碱:C(H )溶液=C(H )水 盐:酸性 C(H +)溶液=C(H +)水碱性C(OH —)溶液=C(OH —)水例2:(西安测试题)在25C 时,某溶液中,由水电离出的 可能是()。
2、溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中的c(H +)与c(OH)的相对大小。
在常温下,中性溶液: c(H +)=c(OH -)=1 xi0-?mol/L ;酸性溶液:c(H +)>c(OH -), c(H +)>1 xi0-7mol/L ; 碱性溶液:c(H +)<c(OH -) , c(H +)<1 xi0-7-mol/L 。
思考:c(H +)>1 x10-7mol/L ( pH<7)的溶液是否一定成酸性?3、溶液的pH ⑴表示方法++ -pHpH=-lgc(H ) c(H )=10 p- --pOHpOH=-lgc(OH ) c(OH )=10 p+ 12c(H )=1 X10- mol/L ,则该溶液的pHA 12B . 7例3:常温某无色溶液中,由水的电离产生的C. 6D. 2C ( H) =1X10-12 mol/l ,则下列肯定能共存的离子组是A Cu 2+ NO C SO 2- NH 例4:在25°C 时, 3-SO 42- Fe 3+ B 、Cl - S+ + 2+-4K Mg D 、Cl NapH=5的HCI 和NHCI 溶液中,水电离出的2-Na-2-NO 3 SO 4c(H +)比值是: __________常温下,pH+pOH=-lgc(H +)-lgc(OH -)=-lgc(H +) c (0H)=14。
⑵溶液的酸碱性与 pH 的关系(常温时)① 中性溶液:c(H )=c(OH )=1 X10 mol L , pH=7。
② 酸性溶液:c(H +)>1 X10-7mol L -1>c(OH -),pH<7,酸性越强,pH 越小。
③ 碱性溶液:c(H )<1 X10- mol L - >c(OH -), pH>7,碱性越强,pH 越大。
思考:1、甲溶液的pH 是乙溶液的2倍,则两者的c(H +)是什么关系?2、pH<7的溶液是否一定成酸性?(注意: pH=0的溶液c(H +)=1mol/L 。
) ⑶pH 的适用范围+1^11 + 1c(H )的大小范围为:1.0 X10- mol L - <c(H )<1mol L -。
即pH 范围通常是 0〜14。
当c(H )》mol L -或c(OH -) N mol L -时,用物质的量浓度直接表示更方便。
⑷溶液pH 的测定方法①酸碱指示剂法:② pH pH 试纸的使用方法: 取一小块pH 试纸放在玻璃片(或表面皿)上,用洁净的玻璃棒蘸取待 测液滴在试纸的中部,随即 (30s 内)与标准比色卡比色对照,确定溶液的pH 。