水溶液中的離子反應(yīng)與離子平衡

1、水溶液中的離子反應(yīng)與離子平衡【知識(shí)交匯】、離子共存問(wèn)題1顏色離子MnO4Fe3+Fe2+c 2+ Cu水溶液顏色紫紅色黃色淺綠色藍(lán)色藍(lán)色2.酸堿性溶液的酸堿性溶液呈酸性溶液呈堿性溶液既可能呈酸性也可能呈堿性可能的附加條件溶液的pH小于7、加入甲基橙呈紅色、加 入較活潑金屬（如Zn）有氫氣生成等溶液的pH大于7、加入酚酞溶液呈紅色等溶液中由水電離生成的+ - 12 - 1 c（H ）=10mol L3.發(fā)生氧化還原的離子反應(yīng)溶液中常見的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)的情況見下表（""”表示能發(fā)生反應(yīng)，"x”表示不能發(fā)生反應(yīng)，括號(hào)內(nèi)注" H+'表示酸性條件）：

2、s2-SO32 I-2+ FeBr+Cl (H )MnO4VVVVVVCIOVVVVVV +NO3 (H )VVVVVx-3+FeVVVxxx二、電離平衡1. 相同物質(zhì)的量濃度、相同體積的鹽酸與醋酸的比較+c(H )pH中和堿的能力與過(guò)量Zn的反應(yīng)情況稀釋相同倍數(shù)后的pH產(chǎn)生氫氣的量開始時(shí)的反應(yīng)速率鹽酸大小相等相同快小醋酸小大慢大2相同pH、相同體積的鹽酸與醋酸的比較中和堿的能力與過(guò)量Zn的反應(yīng)情況稀釋相冋倍數(shù)后的pH+c(H )c(酸)產(chǎn)生氫氣的量開始時(shí)的反應(yīng)速率鹽酸相等小弱少相等大醋酸大強(qiáng)多小3.有關(guān)溶液pH的簡(jiǎn)單計(jì)算在做關(guān)于溶液的 pH計(jì)算的題目時(shí)，要抓住矛盾的主要方面”，溶液顯酸性用溶

3、液中的c(H+)來(lái)計(jì)算；溶液顯堿性先求溶液中的c(OH-)，再求溶液中的 QH+)?？谠E：酸按酸(H+)，堿按堿(OH-)，酸堿中和求過(guò)量，無(wú)限稀釋7為限。特別注意區(qū)分溶液中的c(H+)和由水電離的c(H+)之間的差異，否則做題時(shí)，容易落入陷阱。4電解質(zhì)溶液中的守恒規(guī)律電荷守恒規(guī)律：電解質(zhì)溶液中，不論存在多少種離子，但溶液總是呈電中性，即陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)一定等于陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)，也就是所謂的電荷守恒規(guī)律。如NaHCO3溶液中存在著 Na*、H、HCO3-、CO32、OH，必存在如下關(guān)系：c(Na+ )+ c(H- 2-)=c(HCC3)+ c(OH )+ 2c(CO3 )。物料守恒規(guī)律

4、：電解質(zhì)溶液中，由于某些離子能夠水解，離子種類增多，但某些關(guān)鍵性的原子總是守恒的，女口K2S溶液中S2、HS都能水解，故 S元素以S、HS、H2S三種形式存在，它們之間有如下守恒關(guān)系:c(K) = 2c(S2 )+ 2c(HS )+ 2c(H2S)b質(zhì)子守恒規(guī)律：質(zhì)子守恒是指電解質(zhì)溶液中粒子電離出氫離子(H+)總數(shù)等于粒子接受的氫離子(H+)總數(shù)加游離的氫離子(H+)數(shù)。如Na2S水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移作用可圖示如下：r得質(zhì)子"基準(zhǔn)態(tài)觀質(zhì)"失鼻子)h3o+-c +h+由上表可得Na2S水溶液中質(zhì)子守恒式可表示為：c(H3O+)+2c(H 2S)+c(HS-)= c(OH -)或

5、c(H+)+2c(H 2S)+c(HS-)=c(OH -)。質(zhì)子守恒的關(guān)系式也可以從電荷守恒與物料守恒推導(dǎo)得 至鷹三、沉淀溶解平衡1易溶物向難溶物轉(zhuǎn)化如向BaCQ沉淀中加入NazCrQ溶液，將會(huì)發(fā)現(xiàn)白色的BaCQ固體逐漸轉(zhuǎn)化成黃色的BaCrQ4沉淀。為什么產(chǎn)生這現(xiàn)象呢？可根據(jù)溶度積規(guī)則分析。當(dāng)加入少量Crq2-時(shí)，c(Ba2+)qCrQ2-)v K sp,BaCrO 4，這時(shí)不生成BaCrQ沉淀。繼續(xù)加入CrQ2-,必將有一時(shí)刻剛好達(dá)到 Q = Ksp ,即2+2-C(Ba ) CrOl )= K sp ,BaCrO 4。這時(shí)，體系中冋時(shí)存在兩種平衡：2+2-2+2-9BaCQ Ba + gK

6、 sp , B aC3O = c(Ba ) aca ) = 2.58x 10,BaCrQ2+2-Ba2 + CrQ2Ksp,BaCr4O= c(Ba ) c(CrQi -) = 1.6-10x 10,一 得：BaCQ (s) + CrQ2- BaCrQ3(s)+ CQ2- ” 2 c(CO 312c(CrO 4 )方程式所表示的就是白色的BaCQ轉(zhuǎn)化成黃色的 BaCrQ的反應(yīng)。其平衡常數(shù)為Ksp, BaCO 32.58 心03 16一_J0_ 16K sp, BaCrO 46102. 難溶物向易溶物轉(zhuǎn)化分析化學(xué)中常將難溶的強(qiáng)酸鹽(如BaSQ)轉(zhuǎn)化為難溶的弱酸鹽(如 BaCQ),然后再用酸溶解使

7、正離子但彳+)進(jìn)入溶液。BaSQ沉淀轉(zhuǎn)化為BaCQ沉淀的反應(yīng)為BaSQ (s)+2-.2-CQ BaCQ(s) + SQK _ c(SO 4_ K sp，BaSO 4 _1.°710_丄，雖然平衡常數(shù)小，轉(zhuǎn)化不徹底，但只要c(CQ2-)c(CO 門 K sp,BaCO 325810®24比c( SC42-)大 24倍以上，經(jīng)多次轉(zhuǎn)化，即能將BaSQ轉(zhuǎn)化為BaCQ?！舅枷敕椒ā俊纠?】常溫下的下列情況中，一定能大量共存于同一溶液中的離子組是A. 使pH試紙呈紅色的溶液中：、C、N03、Na+B. 使石蕊呈藍(lán)色的溶液中：NH?、A產(chǎn)、NQf、HCQjC. 由水電離出的c (H)

8、= 1 x 102 mol 的溶液中：K、C、NQ3、NaD. 無(wú)色透明溶液中：K、Cu2+、Na、Cl【例2】下列離子方程式書寫不正確.的是A. NaOH 溶液與足量的 Ca(HCO)2 反應(yīng)：HCQ + 0H+ Ca2+ = CaCO J+ H2OB. 等物質(zhì)的量的 FeBr2和 C2反應(yīng)：2Fe2+ + 2BF + 2C2 = 2F+ B+ 4CC. 氨水吸收少量的二氧化硫：2NH3 H2O+ S02 = 2NH4 + SC +出0D. Fe(OH)3 溶于氫碘酸：Fe(OH)3 + 3HI= F+ 3+ 3出0【例3】下列關(guān)系式中正確的是A. 等體積等物質(zhì)的量濃度的NaCIO(aq與N

9、aCl(aq)中離子總數(shù)大?。篘前N后1+ 2 B. 0.1 mol - L Na2S溶液中：2c(Na) = c(S )+ c(HS )+ c(H2S)C. 常溫下將醋酸鈉、鹽酸兩溶液混合后，溶液呈中性，則混合后溶液中：+ c(Na )> c(Cl )> c(CHCOOH)D. 0.1 mol - L1Na2CO3溶液與 0.1 mol 1NaHCO3溶液等體積混合aCO)+ 2c(OH)一 c(HCQ )+ 3c(H2CQ)+ 2c(H+ )【例4】已知：CHtCOOH， lCH3COO+ H +達(dá)到電離平衡時(shí)，電離平衡常數(shù)用 民表示；CHjCOO一 + H2O * CH3CO

10、OH+ OH達(dá)到水解平衡時(shí)，水解平衡常數(shù)可以表示為Kh =c(CH 3COOH) c(OH)c(CH 3COO)°對(duì)于任意弱電解質(zhì)來(lái)講，其電離平衡常數(shù)K、對(duì)應(yīng)離子的水解常數(shù)Kh以及水的離子積常數(shù)Kw的關(guān)系是 ;由此可以推斷，弱電解質(zhì)的電離程度越小，其對(duì)應(yīng)離子的水解程度 。由于CHjCOOH的電離程度很小，計(jì)算時(shí)可將CF3COOH的平衡濃度看成是 CfCOOH溶液的濃度，則 c mol/ L的CHjCOOH溶液中c(H+)= (不為0);現(xiàn)用某未知濃度(設(shè)為c)的CHsCOOH溶液及其他儀器、藥品，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一定溫度下CH3COOH的電離平衡常數(shù)，需測(cè)定的數(shù)據(jù)有(用簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明)：

11、 實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度； ； 用 (填一種實(shí)驗(yàn)方法)測(cè)定溶液濃度c若測(cè)得 25C時(shí)CHsCOOH的電離平衡常數(shù) K= 1.8X 105,則該溫度下 0.18 mol/L的CHsCOONa溶液的 pH=?！纠?】如下圖所示：橫坐標(biāo)為溶液的pH,縱坐標(biāo)為 Al3離子、AlQ離子物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)，回答下列問(wèn)題:從圖中數(shù)據(jù)計(jì)算可得 AI（OHb的溶度積一。往10 mL2.00 mol 1AIC3溶液中加入 NaOH固體至pH = 3,需NaOHmol?！緦ｎ}演練】1 下列文字表述與反應(yīng)方程式對(duì)應(yīng)且正確的是A. 亞硫酸溶液電離：H2SO3+2H2O2H3O +SO3 -B. ICI 固體溶于水：ICI+HzO

12、=HI+HCIOC. NH4CI 固體溶于重水（D2O）: NH4 + 2D2O= NH3 DHO+ D3O酸D. 乙酸乙酯的水解：CH3COOCHCH3 + hJ8O CHjCOOH + CHjCH218OH2. 下列說(shuō)法正確的是A. Na2SiO3溶液加熱、蒸干、灼燒后所得固體的成分是SiO2B. 配制FeCl3溶液時(shí)，將FeCh固體溶解在硫酸中，然后再用水稀釋到所需的濃度C .泡沫滅火器中常使用的原料是碳酸氫鈉和硫酸鋁D .為繪制中和滴定曲線，在滴定過(guò)程中，每隔相同時(shí)間用pH計(jì)測(cè)定一次錐形瓶中溶液的pH3. 某溫度下，某一元酸HA溶液的pH為b,且有n（A）： n（HA） = 1: 99

13、。某一元強(qiáng)堿溶液的 pH 為a。若將1體積的此強(qiáng)堿溶液與 10體積的HA溶液混合，恰好完全反應(yīng)。則a與b之 和為A. 18B. 17C. 16D. 154. A、B C D四種可溶的化合物（所含離子各不相同），分別由陽(yáng)離子 Na*、Mg2*、A產(chǎn)、Ba2+和陰離子 OH、C、SC42-、CQ2兩兩組合而成。為了確定這四種化合物的成份，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)操作：將四種化合物各取適量配成溶液，分別裝入四支試管。取A溶液分別滴入另外三種溶液中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：滴入A溶液再加A溶液B 溶液白色沉淀沉淀不溶解，C溶液 滴入A溶液 '白色沉淀 再加A溶液，沉淀不溶解，D溶液 滴入A溶液'

14、白色沉淀 再加A溶液 '沉淀部分溶解。向B溶液中滴入D溶液，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：請(qǐng)寫出它們的化學(xué)式：A； B； C； D。上述的第三次實(shí)驗(yàn)，再加入 A,沉淀部分溶解的離子方程式為 。中若是向 C溶液中滴入 D溶液，可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 。5. 難溶化合物的飽和 溶液 存在著 溶解 平衡，已知 Ksp(AgCI)=(Ag+) c(C-)=1.8 x "10, Ksp(Ag2CrO4)= c(Ag+) 2 c(CrO42")=l.9 x-：ft。一個(gè)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證醋酸銀(CHjCOOAg的Kspb實(shí)驗(yàn)中用了如下的反應(yīng)：+ 2+2Ag (aq) + Cu(s

15、) 1 2Ag (s) + Cu (aq)。這個(gè)學(xué)生將已知質(zhì)量的銅片加入到CHjCOOAg飽和溶液中，待充分反應(yīng)之后，將銅片沖洗干凈、干燥、重新稱量。寫出能表示CfCOOAg沉淀溶解平衡的方程式： 。CHjCOOAg的Ksp= 2.0 x襯。銅片剛開始的質(zhì)量為23.4 g,將銅片放在 100 mL的CHjCOOAg飽和溶液中，此飽和溶液中沒有CHjCOOAg固體。通過(guò)計(jì)算說(shuō)明充分反應(yīng)后銅片中銅的質(zhì)量為何值時(shí)，CHjCOOAg的 Ksp得到證實(shí)。為什么做此實(shí)驗(yàn)時(shí) CHjCOOAg飽和溶液中必須沒有 CHjCOOAg固體 ?。9水溶液中的離子反應(yīng)與離子平衡【參考答案】【例4】【答案】Ka- Kh=

16、 Kw越大 .c K a mol - L 1溶液的pH 酸堿中和滴定 9_ 33【例5】1X100.03【專題演練】1.C 2.C 3.B 4. Ba(OH» MgC2; NazCQ； A2(SQ)3 AI(OH)3+ OH= AIQ_ + 2出0冒出大量氣泡，同時(shí)生成白色沉淀解析：分析 4種陽(yáng)離子和4種陰離子之間的關(guān)系可知CQ2_只能與Na*結(jié)合成Na2CC3, OH只能與Ba2*結(jié)合成Ba(OHb。對(duì)照實(shí)驗(yàn)可知 A為Ba(OHb,生成的白色沉淀分別可能是 BaC6 Mg(OH)2、Al(OHb、BaSQ, D溶液中生成的白色沉淀再加Ba(OH)溶液后沉淀部分溶解，說(shuō)明 D是A2(

17、SO4)3。溶液B可能是Na2CC3或MgCb,根據(jù)實(shí)驗(yàn)可確定溶液B是MgCb,則C是Na2CC3。中沉淀部分溶解屬于鋁鹽的性質(zhì)。中CQ2與Ap*發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氣體和沉淀。5. CHsCOOAg(s) Ag+(aq)+CHaCOO (aq) 23.3g若存在固體 CHsCOOAg貝U隨著Cu與Ag"反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)體系中Ag+的物質(zhì)的量濃度減小，CHsCOOAg固體溶解，平衡向正方向移動(dòng)， 會(huì)產(chǎn)生更多的 Ag+,則無(wú)法驗(yàn)證 CHjCOOAg 的 Kspb解析：結(jié)合題中兩種難溶鹽的溶解平衡方程式可得醋酸銀的溶解平衡方程式為CHsCOOAg(s) 1 Ag+(aq)+CH3COO (aq)設(shè)在飽和醋酸銀溶液中