高中化学知识点—电离平衡.pdf
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1、高中化学知识点规律大全电离平衡1 1电离平衡电离平衡 强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质 弱电解质强电解质在水溶液里全部电离为离子的电解在水溶液里仅部分电离为离子的电概念质解质化合物类含有离子键的离子化合物和某些具某些具有极性键的共价化合物型有极性键的共价化合物所含物质强酸、强碱、盐等水、弱酸、弱碱完全电离,不存在电离平衡(电离不不完全电离(部分电离),存在电离电离情况可逆)平衡联系都属于电解质说明说明离子化合物在熔融或溶于水时离子键被破坏,电离产生了自由移动的离子而导电;共价化合物只有在溶于水时才能导电因此,可通过使一个化合物处于熔融状态时能否导电的实验来判定该化合物是共价化合物还是离子化
2、合物 弱电解质的电离平衡弱电解质的电离平衡(1)电离平衡的概念:在一定条件(如温度、压强)下,当电解质分子电离成离子的速率与离子重新结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,这叫做电离平衡(2)弱电解质的电离平衡的特点:电离平衡遵循勒夏特列原理,可根据此原理分析电离平衡的移动情况电离平衡是动态平衡电离方程式中用可逆符号“”表示例如:CH3COOHCH3COO+HNH3H2ONH4+OH将弱电解质溶液加水稀释时,电离平衡向弱电解质电离的方向移动此时,溶液中的离子数目增多,但电解质的分子数减少,离子浓度减小,溶液的导电性降低由于电离过程是吸热过程,因此,升高温度,可使电离平衡向弱电解质电离
3、的方向移动此时,溶液中离子的数目增多,离子浓度增大,溶液的导电性增强在弱电解质溶液中,加入与弱电解质电离出相同的离子的强电解质时,使弱电解质的电离平衡向逆反应方向移动 例1如,在0.1molL”滴有氨水的溶液(显浅红色)中,存在电离平衡NH3H2ONH4+OH 当向其中加入少量下列物质时:aNH4Cl 固体由于增大了 c(NH4),使 NH3H2O 的电离平衡逆向移动,c(OH)减小,溶液红色变浅bNaOH 固体NaOH 溶于水时电离产生的OH 抑制了 NH3H2O 的电离,从而使平衡逆向移动 电离平衡常数电离平衡常数 在一定温度下,当弱电解质的电离达到平衡状态时,溶液中电离产生的各种离子浓度
4、的乘积与溶液中未电离的弱电解质分子浓度的比值是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数弱酸的电离常数用Ka表示,弱碱的电离常数用 Kb表示(1)电离平衡常数的表达式一元弱酸、一元弱碱的电离常数表达式:例如,一定温度下 CH3COOH 的电离常数为:CH3COOHCH3COO+HKa c(H)c(CH3COO)c(CH3COOH)一定温度下 NH3H2O 的电离常数为:NH3H2ONH4+OHc(NH4)c(OH)Kb c(NH3H2O)多元弱酸的电离特点及电离常数表达式:a分步电离是几元酸就分几步电离每步电离只能产生一个H,每一步电离都有其相应的电离常数b电离程度逐渐减小,且K1K2K
5、3,故多元弱酸溶液中平衡时的H 主要来源于第一步所以,在比较多元弱酸的酸性强弱时,只需比较其K1 即可例如 25时,H3PO4的电离;H3PO4H2PO4H2PO4c(H2PO4)c(H)+HK1 7.5103c(H3PO4)HPO42+HK22c(HPO4)c(H)c(H2PO4)6.2108高中化学知识点电离平衡6 页第 1 页 共HPO42PO4+HK333c(PO4)c(H)2c(HPO4)2.611013注意注意a电离常数表达式中各组分的浓度均为平衡浓度b多元弱酸溶液中的 c(H)是各步电离产生的 c(H)的总和,在每步的电离常数表达式中的 c(H)是指溶液中 H的总浓度而不是该步电
6、离产生的c(H)(2)电离常数的特征同一弱电解质的稀溶液的电离常数的大小与溶液的浓度无关,只随温度的变化而变化温度不变,K 值不变;温度不同,K 值也不同但由于电离常数随温度的变化不大,在室温时,可不考虑温度对电离常数的影响(3)电离常数的意义:表明弱电解质电离的难易程度K 值越大,离子浓度越大,该电解质越易电离;反之,电解质越难电离比较弱酸或弱碱相对强弱例如在 25时,HNO2的 K4.6104,CH3COOH 的 K1.8105,因此 HNO2的酸性比 CH3COOH 的酸性强6 6水的电离和溶液的水的电离和溶液的 pHpH 水的电离水的电离(1)水的电离方程式水是一种极弱的电解质,它能像
7、酸一样电离出极少量的 H,又能像碱一样电离出少量的 OH(这叫做水的自偶电离)水的电离方程式可表示为:H2O+H2OH3O+OH简写为:H2OH+OH(2)水的离子积 KW一定温度下,水的电离常数为:K c(H)c(OH)c(H2O)即 c(H)c(OH)Kc(H2O)设水的密度为 1 gcm3,则 1 L H2O1 000 mL H2O1 000 gH2055.6 mol,即 H2O 的起始浓度为 55.6 molL1由于水是极弱的电解质,它电离时消耗的水与电离前相比,可忽略不计例如,25时,1 LH2O 中已电离的 H2O 为 107mol,所以 c(H O)55.6 molL1,即 Kc
8、(H O)为一常数,这个新的常数叫做水的离子积常数,简称水的离子积,22表示为:c(H)c(OH)KW说明一定温度下,由于 KW为一常数,故通常不写单位,如25时 KW11014KW只与温度有关,与溶液的酸碱性无关温度不变,KW不变;温度变化,KW也发生变化由于水的电离过程是吸热过程,因此温度升高时,纯水中的c(H)、c(OH)同时增大,KW也随着增大例如:25时,c(H)(OH)1107 molL1,KW11014100时,c(H)(OH)1106 molL1,KW11012但由于 c(H)与 c(OH)始终保持相等,故仍显中性在任何以水为溶剂的溶液中都存在H 和 OH,它们既相互依存,又相
9、互制约当溶液中的c(H)增大时,c(OH)将减小;反之,当溶液中的 c(OH)增大时,c(H)则必然减小但无论在中性、酸性还是碱性溶液中,在一定温度下,c(H)与 c(OH)的乘积(即 KW)仍是不变的,也就是说,KW不仅适用于纯水,也适用于任何酸、碱、盐的稀溶液只要温度相同,不论是在纯水中,还是在酸、碱、盐的水溶液中,KW都是相同的一定温度下,不论是纯水中,还是在酸、碱、盐的水溶液中,由 H2O 电离产生的 c(H)与 c(OH)总是相等的 如 25时,0.1 molL1的盐酸中,c水(H)c(OH)1101411013 molL10.1水的电离平衡遵循勒夏特列原理 例如,向纯水中加入酸或碱
10、,均使水的电离平衡逆向移动(即酸或碱抑制水的电离);向水中投入活泼金属如钠等,由于金属与水电离产生的H 直接作用而促进水的电离 溶液的酸碱性的实质溶液的酸碱性的实质 任何水溶液中都存在水的电离,因此都含有H 和 OH 一种溶液是显酸性、中性还是碱性,是由该溶液中的 c(H)与 c(OH)的相对大小来决定的酸性溶液:c(H)c(OH)中性溶液:c(H)c(OH)碱性溶液:c(H)c(OH)例如:25时,因为 KW11014,所以:中性溶液:c(H)c(OH)1107 molL1酸性溶液:c(H)1107 molL1,c(OH)1107 molL1碱性溶液:c(H)1107 molL1,c(OH)
11、1107 molL1100时,因为 KW11012,所以:中性溶液:c(H)c(OH)1106 molL1酸性溶液:c(H)1106 molL1,c(OH)1106 molL1碱性溶液:c(H)1106 molL1,c(OH)1106 molL1高中化学知识点电离平衡6 页第 2 页 共 溶液的溶液的 pHpH(1)溶液的 pH 的概念:在 c(H)1 molL1的水溶液中,采用 c(H)的负对数来表示溶液酸碱性的强弱(2)数学表达式:pH1gc(H)若 c(H)10n molL1,则 pHn若 c(H)m10n molL1,则 pHnlgm(3)溶液酸碱性的强弱与 pH 的关系常温(25)时
12、:pH7,溶液呈中性,c(H)c(OH)1107 molL1Ph7,溶液呈酸性,pH 小(大)c(H)大(小)溶液的酸性强(弱)PH7,溶液呈碱性,pH 大(小)c(OH)大(小)溶液的碱性强(弱)pH 范围为 014 之间pH0 的溶液中并非无 H,而是c(H)1molL1;pH14 的溶液中并非没有 OH,而是c(OH)1 molL1pH 减小(增大)n 倍,则c(H)增大为原来的 10n倍(减小为原来的 110n倍),相应的c(OH)减小为原来 110n倍(增大为原来的 10n倍)当溶液中的 c(H)1molL1时,pH0;c(OH)1molL1时,pH14因此,当溶液中的 c(H)或
13、c(OH)大于 molL1时,一般不用 pH 来表示溶液的酸碱性,而是直接用c(H)或 c(OH)来表示所以,pH 只适用于 c(H)或c(OH)1 molL1的稀溶液也可以用pOH来表示溶液的酸碱性 pOH是OH 离子浓度的负对数,即pOH一lgc(OH)因为25时,c(H)c(OH14)110,所以:pH+pOH 14 溶液中溶液中 pHpH 的计算的计算(1)基本关系式:pH1gc(H)c(H)10pH molL1任何水溶液中,由水电离产生的 c(H)与 c(OH)总是相等的,即:c水(H)c水(OH)常温(25)时,c(H)c(OH)11014n 元强酸溶液中 c(H)nc酸;n 元强
14、碱溶液中 c(OH)nc碱(2)强酸与弱酸、强碱与弱碱溶液加水稀释后pH 的计算强酸与弱酸分别加水稀释相同倍数时,由于弱酸中原来未电离的弱酸分子进一步电离出离子,故弱酸的 pH 变化小 设稀释 10n倍,则:强酸:pH稀 pH原+n弱酸:pH稀 pH原+n当加水稀释至由溶质酸电离产生的c酸(H)106 molL1时,则必须考虑水的电离如pH5 的盐酸稀释 1 000倍时,pH稀6.98,而不是等于 8因此,酸溶液无论如何稀释,溶液的pH 都不会大于 7强碱与弱碱分别加水稀释相同倍数时,弱碱的pH 变化小设均稀释 10n倍,则:强碱:pH稀 pH原 n弱碱:pH稀 pH原 n当加水稀释至由溶质碱
15、电离产生的 c(OH)106molL1时,则必须考虑水的电离如 pH9 的 NaOH 溶液稀释 1 000 倍时,pH稀7,而不是等于 6因此,碱溶液无论如何稀释,溶液的pH 都不会小于 7(3)两强酸或两强碱溶液混合后pH 的计算两强酸溶液混合先求出:c酸(H)c(1H)V1c2H)V2再求;pH 1gc(H)混混V1V2注:V1、V2的单位可为 L 或 mL,但必须一致两强碱溶液混合求算两强碱溶液混合后溶液的 pH 时,不能直接根据题中给出的碱的 pH 求算混合液的 pH,而必须先分别求出两强碱溶液中的c(OH),再依下式求算 c混(OH):c(OH)V1c(OH)V212c混(OH)V1
16、V2然后求出 c混(H)、pH混例如:将 pH8 的 Ba(OH)2溶液与 pH10 的 NaOH 溶液等体积混合后,溶液中的 c(H)应为 21010molL1,而不是(1010+108)2 molL1(4)强酸与强碱溶液混合后pH 的计算解题步骤:分别求出酸中的n(H)、碱中的 n(OH)依 H+OH H2O 比较出 n(H)与 n(OH)的大小n(H)n(OH)时,恰好中和,混合液显中性;pH7反之,若混合液的 pH7,则必有 n(H)n(OH)(H)n(H)n(OH)n余(H)n(H)n(OH)时,酸过量,则:c酸V酸V碱V酸V碱高中化学知识点电离平衡6 页第 3 页 共再求出 pH混
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