专题10 溶液中的离子平衡-【口袋书】2023年高考化学必背知识手册.docx
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1、专题10 溶液中的离子平衡必背知识手册1溶液中的四大平衡2溶液中粒子浓度的关系一、强电解质和弱电解质1常见强电解质(1)强酸无氧酸:HCl、HBr、HI含氧酸:H2SO4、HNO3、HClO4(2)强碱一元碱:KOH、NaOH二元碱:Ca(OH)2、Ba(OH)2有机碱:Ag(NH3)2OH(3)大多数盐:Fe(SCN)3除外(4)金属氧化物:如Na2O、Al2O3等(熔融态电离)2常见弱电解质:弱酸、弱碱、少数盐和水3电解质溶液的特点(1)强电解质:不含溶质分子,含溶剂分子(2)弱电解质:溶质分子和溶质离子共存4弱电解质的判断(以弱酸HA为例)(1)电离方面:不能完全电离,存在电离平衡10n
2、mol/L的HA溶液pHn同浓度的HA和HCl溶液,导电性HCl的弱同浓度的HA和HCl溶液与B反应,HA速率慢同pH的HA和HCl溶液与B反应,HCl速率慢同体积同pH的HA和HCl溶液与足量B反应,HA消耗的B多,产生的产物多pH1的HA与pH13的强碱等体积混合,溶液呈酸性盐酸与锌反应,加入少量NaA固体反应速率减慢同pH的HA和HCl溶液加入相应钠盐,HA的pH增大(2)水解方面:电解质越弱,对应离子的水解能力越强NaA溶液的pH7NaA溶于水,加入酚酞试液,呈红色在NaA溶液中,c(Na+)c(A)(3)稀释方面:加水稀释,平衡移动同倍数稀释同pH的HCl与HA,HA的pH小pHa的
3、HCl与HA稀释成pHb,HA加水量多(4)强制弱酸原理:比较酸(碱)性的相对强弱将HA加到碳酸钠溶液中,有气泡产生,只能说明酸性:HAH2CO3,但不能说明HA是弱酸将盐酸加到NaA溶液中,有HA产生,说明酸性:HClHA,能说明HA是弱酸二、电解质溶液中的方程式1电离方程式的书写(1)强酸的酸式盐:硫酸氢盐,如:NaHSO4水溶液:NaHSO4Na+H+SO42熔融态:NaHSO4Na+HSO4(2)弱酸的酸式盐:除了硫酸氢盐外的其他酸式盐NaHCO3:NaHCO3Na+HCO3KH2PO4:KH2PO4K+H2PO4(3)多元弱酸分步电离,以第一步为主H2CO3第一步电离:H2CO3H+
4、HCO3H2CO3第二步电离:HCO3H+CO32(4)多元弱碱分步电离,一般一步到位Fe(OH)3的正常电离:Fe(OH)3Fe3+3OHFe(OH)3第一步电离:Fe(OH)3Fe(OH)2+OH(5)借水型电离NH3H2O的电离:NH3H2ONH4+OHAl(OH)3酸式电离:Al(OH)3+H2OAl(OH)4+H+(6)自偶电离:一个分子失去H+,另一个分子得到H+H2O(l):2H2OH3O+OHNH3(l):2NH3NH4+NH2HNO3(l):2HNO3H2NO3+NO32水解方程式的书写(1)水解的本质:复分解反应弱阴离子结合水中的H+,形成弱酸,溶液呈碱性弱阳离子结合水中的
5、OH,形成弱碱,溶液呈酸性NH4+D2ONH3HDO+D+(2)多元弱酸根离子分步水解,以第一步为主CO32第一步水解:CO32+H2OHCO3+OHCO32第二步水解:HCO3+H2OH2CO3+OH(3)多元弱碱根离子分步水解,一般一步到位Fe3+的正常水解:Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+Fe3+第一步水解:Fe3+H2OFe(OH)2+H+(4)电离型水解Al(OH)4:Al(OH)4Al(OH)3+OHAlO2:AlO2+2H2OAl(OH)3+OH(5)完全进行的双水解反应Al3+HCO3:Al3+3HCO3Al(OH)3+3CO2Fe3+ClO:Fe3+3ClO+3H2OF
6、e(OH)3+3HClONH4+Al(OH)4:Al(OH)4+NH4+Al(OH)3+ NH3H2O(6)广义的水解Mg3N2:Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3Al2S3:Al2S3+6H2O2Al(OH)3+3H2SSiCl4:SiCl4+4H2OH4SiO4+4HClIBr:IBr+H2OHIO+HBr3沉淀溶解平衡方程式的书写(1)Ag2SO4:Ag2SO4(s)2Ag+(aq)+SO42(aq)(2)Ca5(PO4)3OH:Ca5(PO4)3OH5Ca2+3PO43+OH4沉淀转化方程式的书写(1)CaSO4CaCO3:CaSO4(s)+CO32(aq)CaCO3(s)
7、+SO42(aq)(2)ZnSCuS:ZnS(s)+Cu2(aq)CuS(s)+Zn2(aq)【特别提醒】溶液中的两个相当处理(1)H3O+H2O+H+(2)Al(OH)4Al(OH)3+OH三、溶液中的三大平衡移动1影响因素(1)温度:越热越电离、水解、溶解(一般)(2)浓度:越稀越电离、水解、溶解(3)外加溶液或离子:依据离子方程式判断2加水稀释溶液过程中各量的变化(1)可溶性反应物微粒数目和浓度都增大(2)生成物微粒数目增多,生成物微粒浓度对于浓溶液或纯液体先增大后减小,对于稀溶液则减小(3)溶液中c(H+)和c(OH)的变化趋势相反酸性溶液:加水稀释,c(H+)减小,c(OH)增大碱性
8、溶液:加水稀释,c(H+)增大,c(OH)减小(4)相同pH的两种电解质溶液,加水稀释相同的倍数,存在平衡的物质(弱酸、弱碱、弱盐)的pH变化小强酸(碱),加水稀释10n倍,pH变化n个单位弱酸(碱),加水稀释10n倍,pH变化小于n个单位溶液无限稀释,pH无限接近于7四、溶液中各类平衡常数1水的电离平衡常数和水的离子积常数(1)水的电离平衡常数:K电离(2)水的离子积常数表达式:Kwc(H+)c(OH)Kw与K电离的关系:KwK电离c(H2O)(3)常用数据:25:Kw1.01014,100:Kw1.010122弱电解质的电离常数(1)弱酸H2A的电离常数:Ka1Ka2H2AH+HA:Ka1
9、HAH+A2:Ka2(2)意义:在同温度同浓度时,Ka越大,酸的酸性越强3弱盐的水解常数(1)弱盐Na2A的水解常数:Kh1Kh2A2+H2OHA+OH:Kh1HA+H2OH2A+OH:Kh2(2)意义:在同温同浓度时,Kh越大,盐的水解程度越大4溶度积常数(1)反应:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm(aq)(2)表达式:Ksp(AmBn)cm(An+)cn(Bm)(3)溶度积常数和溶解度的关系xmol/L阴阳离子个数比相同:Ksp小,溶解度小阴阳离子个数比不同:Ksp小,溶解度不一定小大小比较:将Ksp开离子个数次方,比较数量级即可5电离常数K电离和水解常数K水解的关系(1)总体关系:
10、K电离K水解Kw(2)二元弱酸:Ka1Kh2Kw,Ka2Kh1Kw(3)三元弱酸:Ka1Kh3Kw,Ka2Kh2Kw,Ka3Kh1Kw6根据电离常数判断溶液的酸碱性(1)弱酸(碱)与其相应盐(11)混合:比较Ka或Kb与Kh的相对大小HA+NaA(Ka103),Kh1011,溶液呈酸性HB+NaB(Ka1010),Kh104,溶液呈碱性ROH+RCl(Kb108),Kh106,溶液呈酸性MOH+MCl(Kb105),Kh109,溶液呈碱性(2)弱酸的酸式盐:比较水解程度(Kh2)和电离程度(Ka2)的相对大小NaHA(Ka1103,Ka2108),Kh21011,溶液呈酸性NaHB(Ka110
11、5,Ka21010),Kh2109,溶液呈碱性(3)弱酸弱碱盐:比较Kh阳和Kh阴的相对大小MA(Ka103,Kb108),Kh阳106,Kh阴1011,溶液呈酸性MB(Ka109,Kb104),Kh阳1010,Kh阴105,溶液呈碱性MC(Ka105,Kb105),Kh阳109,Kh阴109,溶液呈中性五、水电离出的氢离子浓度1c(H+)水和c(OH)水的关系:在任何情况下都相等2水的电离度:(H2O)100%100%1.8c(H+)水%(1)不同溶液中水的电离度之比等于c(H+)水之比(2)酸和碱抑制水的电离,酸碱性越强,(H2O)越小(3)弱盐促进水的电离,酸碱性越强,(H2O)越大3稀
12、释过程中c(H+)水的变化(1)酸碱溶液稀释过程中,c(H+)水变大(2)弱盐溶液稀释过程中,c(H+)水变小4化学反应过程中c(H+)水的变化(1)酸和碱反应过程中,恰好中和时,(H2O)最大(2)强酸滴定弱酸盐过程中,c(H+)水变小(3)强碱滴定弱碱盐过程中,c(H+)水变小(4)水参与的电解反应,c(H+)水变大5水电离出的氢离子浓度和溶液pH的关系(1)c(H+)水10amolL1,pHa或14ac(H+)水105molL1,pH5或9c(H+)水1011molL1,pH11或3(2)c(H+)水107molL1,该溶液对水的电离不促进也不抑制NH3H2O和NH4Cl的混合物:溶液呈
13、中性CH3COOH和CH3COONa的混合物:溶液呈中性NaOH和Na2CO3的混合液:溶液呈碱性NH4Cl和HCl的混合物:溶液呈碱性(3)已知pHa,则c(H+)水10amolL1或10a14molL1pH2,c(H+)水102molL1(促进)或1012molL1(抑制)pH11,c(H+)水103molL1(促进)或1011molL1(抑制)六、盐类水解的应用1某些盐溶液蒸干后的产物(1)挥发性酸的弱碱盐AlCl3Al(OH)3Al2O3Cu(NO3)2Cu(OH)2CuOAgNO3AgOHAg(2)难挥发性酸的弱碱盐Fe2(SO4)3Fe2(SO4)3(NH4)2SO4(NH4)2S
14、O4(3)多元弱酸的强碱盐Na2CO3Na2CO3Na3PO4Na3PO4(4)次氯酸盐NaClONaClCa(ClO)2CaCl2(5)还原性的盐FeSO4Fe2(SO4)3Na2SO3Na2SO4Fe(NO3)2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3(6)受热易分解的盐:直接考虑分解即可NaHCO3Na2CO3Ca(HCO3)2CaCO3CaOMg(HCO3)2MgCO3Mg(OH)2MgO(NH4)2S无固体剩余NH4HCO3无固体剩余NH4Cl无固体剩余2配制易水解的盐溶液:加相应的酸或碱防水解(1)Na2CO3溶液:加NaOH溶液(2)(NH4)2SO4溶液:加稀硫酸或氨水(3)Fe
15、(NO3)3溶液:加稀硝酸(4)Fe(NO3)2溶液:不能加任何酸,以防亚铁离子被硝酸氧化七、沉淀溶解平衡1沉淀的生成(1)本质原因:QKsp(2)分步沉淀原理实验前提:被沉淀的离子浓度必须相同反应规律:混合液中滴加沉淀剂,优先生成溶解度小的沉淀2沉淀的转化(1)实质:沉淀溶解平衡的正向移动(2)沉淀转化的平衡常数方程式:MX(s)+Y(aq)MY(s)+X(aq)表达式:K(3)基本规律一般来说,溶解度大溶解度小沉淀的溶解度差别越大,越容易转化(4)特殊规律:溶解度小的也可能转化为溶解度大的沉淀内在条件:Ksp相差不大,一般相差12个数量级外在条件:控制离子浓度(加浓溶液、可溶性固体),使Q
16、Ksp(5)银盐转化:AgClAgBrAgIAg2S现象:白色沉淀浅黄色沉淀黄色沉淀黑色沉淀原因:这四种沉淀的溶解度越来越小(6)实验设计:两种沉淀所含的共同离子的量要少少量AgNO3溶液AgClAgBr少量NaOH溶液Mg(OH)2Fe(OH)3八、溶液酸碱性的判断1根据电离常数判断(1)弱酸(碱)与其相应盐(11)混合:比较Ka或Kb与Kh的相对大小(2)弱酸的酸式盐:比较水解程度(Kh2)和电离程度(Ka2)的相对大小(3)弱酸弱碱盐:比较Kh阳和Kh阴的相对大小2根据微粒浓度判断(1)NaHA溶液中:c(H2A)c(A2),则溶液呈碱性(2)MA溶液中:c(M+)c(A),则溶液呈碱性
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