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高中化學電解質溶液平衡理論

教育 更新时间:2024-08-11 19:12:07

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)1



要點一、電解質與非電解質

定義

相同點

不同點

實例

電解質

在水溶液裡或熔融狀态下能夠導電的化合物

都是化合物

一定條件下能電離産生離子

NaCl、H2SO4、NaOH

非電解質

在水溶液裡和熔融狀态下都不導電的化合物

不能電離,不能導電

蔗糖、酒精

要點诠釋:

(1)電解質、非電解質都是化合物,單質既不是電解質也不是非電解質。

(2)隻要具備在水溶液裡或熔融狀态下能夠導電其中一個條件的化合物即稱為電解質。

(3)在水溶液裡或熔融狀态下,化合物本身電離出自由移動的離子而導電時,才是電解質,如NH3、CO2等的水溶液能夠導電,但NH3、CO2卻是非電解質,因為是NH3、CO2溶于水與水反應生成的NH3·H2O、H2CO3電離出的自由移動的離子而使溶液導電的。

(4)電解質不一定導電(如固态NaCl),導電物質不一定是電解質(如Cu);非電解質不導電,但不導電的物質不一定是非電解質。

(5)某些離子型氧化物,如Na2O、CaO、Na2O2等,它們雖然溶于水後電離出來的自由離子不是自身的,但在熔融狀态時自身卻可完全電離,故屬于電解質。

(6)電解質溶液裡的導電能力由自由移動的離子濃度與離子所帶的電荷數決定。

要點二、強電解質與弱電解質

強電解質

弱電解質

電離程度

完全電離

部分電離

化學鍵

離子鍵或強極性共價鍵

極性共價鍵

電離特點

無電離平衡,不可逆

存在電離平衡,過程可逆

書寫

用“=”号

用“”号

溶液中微粒

隻有離子(水合離子)

離子(水合離子)和分子

示例

HCl、H2SO4、NaOH、Ba(OH)2、K2SO4等

CH3COOH、NH3·H2O、HClO、H2CO3、H2O等

要點诠釋:

(1)強電解質、弱電解質與其溶解性無關。

某些難溶或微溶于水的鹽,由于其溶解度很小,如果測其溶液的導電能力,往往是很弱的。但是其溶于水的部分,卻是完全電離的,所以它們仍然屬于強電解質,例如:CaCO3、BaSO4等。相反,少數鹽盡管能溶于水,但隻有部分電離,仍屬于弱電解質。

(2)強電解質、弱電解質的電離與有無外電場無關。

劃分電解質和非電解質的标準是在水溶液裡或熔融狀态下能否導電。劃分強電解質和弱電解質的标準是在

水溶液裡是否完全電離。

(3)導電能力強不一定是強電解質,強電解質不一定導電能力強。

(4)電解質溶液的導電不同于金屬的導電。

要點三、弱電解質的電離平衡

1.電離平衡的建立。

弱電解質溶于水,部分電離出的離子在溶液中相互碰撞又會相互結合成分子,因此弱電解質的電離過程是可逆的。和可逆的化學反應一樣,這個可逆的電離過程有兩種相反的趨向,可以叫做電離和結合。電離初始,弱電

解質電離成離子的速率随着溶液裡弱電解質濃度的逐漸減小而減小,同時因離子濃度逐漸增大使結合成分子的速率不斷增大,經過一定時間,兩者的速率相等,便建立了電離平衡。如圖所示。

2.電離平衡的含義。

在一定條件(如溫度、濃度)下,弱電解質分子電離成離子的速率與離子結合成分子的速率相等。溶液中各分子和離子的濃度都保持不變的狀态叫電離平衡狀态。

任何弱電解質在水溶液中都存在電離平衡,達到平衡時,弱電解質具有該條件下的最大電離程度。

3.電離平衡的特征。

電離平衡同化學平衡一樣,也符合“逆、等、動、定、變”等特征,即:

(1)逆:弱電解質的電離過程是可逆的,存在電離平衡。

(2)等:弱電解質電離成離子的速率和離子結合成分子的速率相等。

(3)動:弱電解質電離成離子和離子結合成分子的速率相等,不等于零,是動态平衡。

(4)定:弱電解質在溶液中達到電離平衡時,溶液裡離子的濃度、分子的濃度都不再改變。

(5)變:外界條件改變時,平衡被破壞,電離平衡發生移動。

要點四、電離方程式的書寫

1.強電解質:完全電離,符号用“=”。

如HCl=H Cl- Ba(OH)2=Ba2 2OH- Al2(SO4)3=2Al3 3SO42-

2.弱電解質:部分電離,符号用“

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

”。

如CH3COOH

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

CH3COO- H NH3·H2O

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

NH4 OH-

要點诠釋:

(1)質量守恒、電荷守恒。

(2)多元弱酸分步電離,以第一步電離為主。如

H2CO3

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

H HCO3- HCO3-

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

H CO32-

(3)多元弱堿較複雜,一般用一步電離表示,如

Cu(OH)2

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

Cu2 2OH-

(4)兩性氫氧化物雙向電離。如

H AlO2- H2O

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

Al(OH)3Al3 3OH-

酸式電離 堿式電離

(5)酸式鹽的電離有兩種情況

①強酸的酸式鹽完全電離,如

NaHSO4=Na H SO42-

注意:NaHSO4等酸式鹽在熔融和溶解條件下電離方程式不同。

熔融:NaHSO4=Na HSO4- 溶于水:NaHSO4=Na H SO42-

②弱酸的酸式鹽強中有弱,必須分步寫,如

NaHCO3=Na HCO3-

HCO3-=H CO32-

注意:NaHCO3隻在水溶液中電離,加熱時會分解。

【典型例題】

類型一:電解質與非電解質

例1 下列物質的水溶液能導電,但屬于非電解質的是( )

A.CH3COOH B.Cl2 C.NH4HCO3 D.SO2

【答案】D

【解析】選項中CH3COOH屬于電解質;Cl2既不是電解質,又不是非電解質;NH4HCO3是鹽,屬于電解質;SO2的水溶液是亞硫酸溶液,可以導電,但SO2是非電解質,H2SO3是電解質。

【總結升華】SO2的水溶液能導電,隻能說明H2SO3是電解質,不能說明SO2是電解質,因為SO2自身不能電離出離子。

舉一反三

【變式1】下列說法正确的是( )

A.氯水能導電,所以氯氣是電解質

B.碳酸鈣不溶于水,所以它是非電解質

C.固體磷酸是電解質,所以磷酸在熔融狀态下和溶于水時都能導電

D.膽礬雖不能導電,但它屬于電解質

【答案】D

【變式2】下列物質中,不屬于電解質的是( )

A.NH4Cl B.KOH

C.ZnSO4 D.CH3CH2OH

【答案】D

類型二:強電解質與弱電解質

例2 下列物質中,屬于強電解質的是________(均填序号);屬于弱電解質的是________;屬于非電解質的是________。

①氨氣 ②氨水 ③鹽酸 ④CH3COOH ⑤硫酸鋇 ⑥氯化銀 ⑦氯化鈉 ⑧二氧化碳 ⑨醋酸铵 ⑩氫氣

【答案】⑤⑥⑦⑨ ④ ①⑧

【解析】現針對有關物質分析如下:氨氣(NH3)、二氧化碳(CO2)本身不電離,但是屬于化合物,所以是非電解質;氨水(NH3的水溶液)、鹽酸(HCl的水溶液)為混合物,是電解質溶液,其中NH3·H2O和氯化氫是電解質;硫酸鋇(BaSO4)、氯化銀(AgCl)由于在水中溶解度小,離子濃度小,所以導電性弱,但溶解的部分完全電離,所以不僅是電解質,而且是強電解質;CH3COOH、NH3·H2O雖都是弱電解質,但兩者反應的産物醋酸铵(CH3COONH4),由于在水溶液中完全電離,卻是強電解質。

【總結升華】判斷強電解質、弱電解質的唯一标準是電解質在水溶液中能否完全電離.而溶液的導電性取決于溶液中離子的濃度和離子所帶的電荷,要注意二者的區别。判斷一種物質是電解質還是非電解質時,要注意物質溶于水時有沒有和水發生反應。

舉一反三

【變式1】下列關于強弱電解質的叙述中正确的是( )

A.強電解質都是離子化合物,弱電解質都是共價化合物

B.強電解質都是可溶性化合物,弱電解質都是難溶性化合物

C.強電解質的水溶液中無溶質分子,弱電解質的水溶液中有溶質分子

D.強電解質溶液的導電能力強,弱電解質溶液的導電能力弱

【答案】C

類型三:電離方程式的書寫

例3 下列電離方程式書寫正确的是( )

A.NaHCO3===Na++H++CO32-

B.HClO

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

H ClO-

C.H2CO32H++CO32-

D.CH3COONH4CH3COO-+NH4+

【思路點撥】HClO、H2CO3為弱電解質,其餘為強電解質。

【答案】B

【解析】A、C、D項分别應為:

NaHCO3===Na++HCO3-;

H2CO32H++CO32-,HCO3-H++CO32-;

CH3COONH4===CH3COO-+NH4+。

【總結升華】先判斷強弱電解質,強電解質用“==”,弱電解質用“”。二元弱酸的電離應分步寫出。

舉一反三

【變式1】寫出下列各物質在水溶液中的電離方程式:

(1)H2SO4;(2)NH3·H2O;(3)NaHSO3;(4)H2CO3;

(5)Ba(OH)2;(6)Al2(SO4)3;(7)Fe(OH)3;(8)CaCO3。

【答案】(1)H2SO4=2H SO42-

(2)NH3·H2ONH4 OH-

(3)NaHSO3=Na HSO3- HSO3-H SO32-

(4)H2CO3HCO3- H HCO3-H CO32-

(5)Ba(OH)2=Ba2 2OH-

(6)Al2(SO4)3=2Al3 3SO42-

(7)Fe(OH)3

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)2

Fe3 3OH-

(8)CaCO3=Ca2 CO32-

類型四:電解質溶液導電性強弱的比較

例4 電導率是衡量電解質溶液導電能力大小的物理量。根據溶液電導率變化可以确定滴定反應的終點。右圖是用KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲線示意圖。

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)11

下列示意圖中,能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲線的是( )

高中化學電解質溶液平衡理論(高中化學分步搞定)12

【答案】D

【解析】HCl為強電解質,CH3COOH為弱電解質,滴加NH3·H2O弱電解質,先與HCl反應,生成同樣為強電解質的NH4Cl,但溶液體積不斷增大,溶液稀釋,所以電導率下降。當HCl被中和完後,NH3·H2O繼續與CH3COOH弱電解質反應,生成強電解質CH3COONH4,所以電導率增大。HCl與CH3COOH均反應完後,繼續滴加NH3·H2O,電導率變化不大,但因溶液被稀釋,電導率有下降趨勢。

【總結升華】解答本題要注意以下三點:

(1)分析信息中兩曲線變化的原因。

(2)用NH3·H2O滴定兩酸時,反應的順序。

(3)完全反應後,滴加NH3·H2O的導電變化。

舉一反三

【變式1】把0.05 mol NaOH固體分别加入到100 mL下列液體中,溶液的導電能力變化最小的是( )

A.自來水 B.0.5 moL/L鹽酸 C.0.5 mol/L醋酸溶液 D.0.5moL/L KCl溶液

【答案】B

類型五:一元強酸(堿)和一元弱酸(堿)的比較

例5 對室溫下pH相同、體積相同的醋酸和鹽酸兩種溶液分别采取下列措施,有關叙述正确的是( )

A.加适量的醋酸鈉晶體後,兩溶液的pH均增大

B.使溫度都升高20℃,兩溶液的pH均不變

C.加水稀釋2倍後,兩溶液的pH均減小

D.加足量的鋅充分反應後,兩溶液中産生的氫氣一樣多

【答案】A

【解析】醋酸是弱酸,存在電離平衡;鹽酸是強酸,不存在電離平衡。pH相同即c (H )相同,體積又相同,則兩者已電離出n (H )相同,但鹽酸中的H 已全部電離,而醋酸中還有許多醋酸分子未電離,A選項加入CH3COONa晶體,前者抑制CH3COOH電離,使c (H )減小,後者直接發生反應:CH3COO- H =CH3COOH,c (H )也減小,兩者pH均增大。A選項正确;B選項,升高溫度,二者pH均改變;C選項,加水稀釋,溶液的pH均增大;D選項,足量鋅與二者充分反應,由于CH3COOH的物質的量遠大于HCl,故CH3COOH産生的H2多。

【總結升華】弱酸中c (H )下降後,可進一步電離。c (H )相同、體積相同時,弱酸中所含溶質的物質的量要比強酸大得多。


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