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水溶液中离子平衡例题


【重点内容】
电离平衡;水的电离及溶液 pH;中和滴定;盐类的水解;难溶电解质的溶解平衡;平衡的综合 应用。

【内容讲解】 一、电离平衡相关内容关系图:

通过对电离平衡关系图的分析及反思,我们可以看到: (1)电离平衡研究对象是弱电解质的电离,这里以弱酸(CH3COOH) 、弱碱(氨水)和水为代 表。 (2)水的电离程度大小是

本章的核心问题,以它为线索可以把全章知识进行归纳。水的电离程 度受温度和浓度等各种因素的影响,其变化规律符合勒夏特列原理。而电离出的产物 H+和 OH-的浓 度大小决定了溶液的酸碱性。 (3)强酸、强碱、弱酸、弱碱、能水解的盐都会影响水的电离平衡,而由于水是极弱的电解质, 所以溶液中的中和反应特别容易发生。 (4)各种因素如何影响水的电离平衡的,其结果到底使溶液显示什么性质,可以用图中的相互 关系结合勒夏特列原理来分析,例如可以分析在水中加入 NaOH、HCl、CH3COONa、NH4Cl、NaCl 以及酸碱中和的原因,举例如下,其他的同学们自己试着完成。

二、平衡的综合应用:
人体血液中的酸碱平衡 平衡综合应用的例子简直是不胜枚举。当英国的工程师去想尽办法加高炼铁高炉的高度时,他 们无论如何也想不到自己正在和自然界中的一个普遍规律在抗衡,即使如此,勒夏特列也用非常精 炼的文字告诉我们人类在化学平衡面前并不是无能为力的!只要我们去改变那些可以影响平衡的条 件,平衡就会不情愿但有必须向着我们期望的方向移动;另一方面,我们又不得不深深感激存在于你 我身体内部的各种 平衡,是他们保证了我们可以快乐的生活到今天!

再举一个综合利用平衡的例子。如何设计反应原理证明醋酸是弱电解质? 方案如下: (1)不完全电离 ①0.1mol/L 的醋酸 pH >1 ②与同浓度的盐酸对比导电性 ③同浓度的盐酸对比溶液的 pH ④与同浓度的盐酸对比与锌粉反应的速率

(2)电离平衡 ⑤将溶液冲稀 1000 倍后 pH 的变化 ⑥与同 pH 的盐酸等倍冲稀后比较 pH 变化 ⑦同 pH 的盐酸和醋酸与足量的锌粒反应产生氢气的体积或速率 (3)水解平衡 ⑧ 0.1mol/L 的醋酸钠 pH >7

【经典例题】
1. FeCl3 溶液中,加入难溶于水的 CaCO3 粉末,观察到 CaCO3 逐渐溶解,产生无色气体和 红褐色沉淀。则: (1)气体为_____________,红褐色沉淀为_____________。 (2)上述现象产生的理由是__________________________。 [分析与解答] 沉淀溶解平衡是有条件的。条件改变,沉淀溶解平衡会发生移动。而此次引起平衡移动的因素 来自另一个平衡也就是 FeCl3 的水解。 答案:(1)CO2 Fe(OH)3 (2)FeCl3 在溶液中水解呈酸性:Fe3++3H2O CaCO3+2H+ Fe(OH)3+3H+;加入 CaCO3 逐渐与 H+反应:

Ca2++H2O+CO2↑;消耗 H+使 Fe3+水解,平衡向右移而出现褐色沉淀

2. 现有浓度、 体积均相等的 HCl 溶液 A 和 CH3COOH 溶液 B。 试回答下列问题 (填 “<” 、 “=” 或 “>” ) : ⑴这两种溶液的 pH 大小关系为 A_____________B, ⑵A 和 B 分别与足量的金属铁反应,反应开始时速率的大小关系为 A_____________B,完全反 应后,产生气体的体积(相同状况)的大小关系为 A_____________B。 ⑶ A 、 B 分 别 加 入 0.10 mol/L NaOH 溶 液 40mL, 反 应 后 两 种 溶 液 的 pH 大 小 关 系 为 A_____________B。 [分析与解答] 这是一道考查强弱电解质性质差别的典型题。思考问题时始终要注意弱电解质虽然不能完全电 离,但其潜力是相当惊人的!注意识别前提条件是同体积同浓度的强酸和弱酸: (1) pH 显然是 A<B,强酸 H+ 浓度大,pH 反而小! (2) 与铁反应时,反应速率取决于 H+浓度的大小,开始显然是 A>B,反应后的气体量与酸 的总浓度有关,应当是相等的。 (3) 虽然酸碱中和时两者消耗的物质的量是相同的,但由于弱酸的盐会发生水解,所以 pH 较大,A<B.

3. pH=2 的两种一元酸 HX 和 HY 的溶液分别取 50 mL,加入过量的镁粉,充分反应后, 收集的 H2 的体积在相同状况下分别为 V1 和 V2,若 V1>V2,下列说法正确的是( )

A.HX 一定是弱酸? B.NaX 水溶液的碱性弱于 NaY 水溶液的碱性? C.HY 一定是强酸? D.反应开始时二者生成 H2 的速率相同 [分析与解答] 如果两者酸性强弱相等,则二者的体积和浓度都相等,与过量镁粉反应,得到的气体的物质的 量也应该相等;因 V1>V2,pH 相同时,相对较弱的酸的浓度大于相对较强的酸,故酸性应该是 HY >HX,但 HX 不一定为弱酸;由于反应刚开始溶液中 c(H+)相同,则二者的反应速率相同。根据盐 类水解规律,酸性强的盐对应的溶液碱性弱。? 答案:D ?

4.常温下,用蒸馏水逐渐稀释 0.1 mol·L-1 的氨水,下列各数值不会逐渐增大的是( A.c(H+)? - B.OH 数目? C.溶液 pH ?



D. [分析与解答] 对弱电解质的稀溶液来说,在加水稀释的过程中,电离生成的离子结合成弱电解质的可能性减 小,其电离程度增大,电离出的离子个数增多,但由于溶液的体积变化大,离子浓度反而减小。氨 水中存在以下电离平衡:NH3+H2O NH +OH ,H2O


H +OH ,由于思维定势,弱碱





溶液中仅讨论有关氢氧根离子的量,忽略了氢离子量的讨论。而碱溶液中氢离子浓度增大,似乎酸 性增强,选择了 A 选项。实际上氨水在稀释过程中,氢氧根离子个数增多,氢氧根浓度减小。在酸、 碱的稀溶液中,水的离子积不变,因此氢离子浓度增大。但氢离子浓度始终小于氢氧根离子浓度, 溶液显碱性,选项 A 不符合本题题意要求。选项 D 中的氢氧根离子浓度和氨水的浓度随着氨水稀释 过程都减小,但减小的速率不易直观判断。显然随氨水稀释,电离程度增大,比值也增大,因此选 项 D 也不符合本题题意要求。由于氢离子浓度增大,溶液 pH 只能减小,选项 C 为本题正确答案。 ? 答案:C ?

5. KHSO4 溶于水或熔化时都会存在的离子是_____________。 [分析与解答] KHSO4 为强电解质,但由于形成该物质时,原子间结合形式不同,K+与 HSO 是以离子形式结 合,而 H+与 SO 间是以共用电子对形式形成。故在不同条件下电离形成的离子不同。

答案:K+


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