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专题十二 弱电解质的电离平衡和溶液的酸碱性
基础篇
考点 一 弱电解质的电离平衡 续表
平衡移
1.强电解质和弱电解质 条件变化 CH3COOH c + 导电性
动方向 电离程度 (H )
加少量
向左 减小 减小 增强
固体
CH3COONa
2.弱电解质的电离平衡 加少量 固体 向右 增大 减小 增强
NaOH
建立与特征
注意 电离平衡右移,电离程度不一定增大。 例如增
1)
大弱电解质的浓度,电离平衡向右移动,但电离程度
减小。
电解质溶液的导电能力 取决于自由移动离
3) :
子的浓度和离子所带电荷数 自由移动离子
,
的浓度越大 离子所带电荷数越多 导电能
、 ,
外界条件对电离平衡的影响 力越强
2) 。
温度 升温 电离平衡右移 电离程度增大 注意 电解质溶液的导电能力与电解质的强弱无必
① : , , 。
浓度 稀释溶液 电离平衡右移 电离程度 然关系,强电解质在水中的导电能力不一定强,如
② : , ,
增大 。
。 BaSO4
同离子效应 加入与弱电解质具有某种相同 3.电离平衡常数
③ :
离子的强电解质 电离平衡左移 电离程度
, , 1) 表达式 : 对一元弱酸 HA,HA H + +A - ,
减小
。 c + c -
K (H )· (A )
加入能与弱电解质电离出的离子反应的物 a = c 。
④ (HA)
质 电离平衡右移 电离程度增大
特点 多元弱酸分步电离 各级电离常数的
: , 。
2) : ,
如
+
0.1 mol·L
-
-1 的
H
醋酸溶液
若
[
改
CH
变
3C
条
O
件
OH
后
有
大小关系是 K
a1 ≫
K
a2 ≫
K
a3 ……
故其酸性主要
H +CH3COO (Δ >0)], , 取决于第一步电离
。
如下变化
: 影响因素
3)
平衡移 内因 弱电解质本身的性质
条件变化 CH3COOH c + 导电性 ① : 。
动方向 电离程度 (H )
外因 只与温度有关 温度升高 K 增大
② : , , a 。
升高温度 向右 增大 增大 增强
5 应用
年 4)
高 加少量水 向右 增大 减小 减弱
考 应用 举例
3
加少量冰醋酸 向右 减小 增大 增强
年 判断弱酸酸性
模 K K 则同浓度溶液
拟 加少量浓盐酸 向左 减小 增大 增强 或弱碱碱性 a(HF)> a(HClO),
( ) 的酸性
A 的相对强弱 :HF>HClO
版
高
考 【化学史料情境】 氯气的发现 年,瑞典化学家舍勒发现了一种黄绿色有刺激性气味的气体,其水溶液对
化 1774
学 纸张等具有永久性漂白作用,并能与金属发生反应。 直至 年,英国化学家戴维首先指出该气体中含有一
1810
282 种新元素,并将这种元素定名为氯。
续表 2.溶液的酸碱性和 pH
应用 举例 溶液的酸碱性
1)
判断酸与盐反 K K K
a1 (H2CO3)> a(HClO)> a2 (H2CO3), c + 与c -
应是否能发生 则 c + -1 (H ) (OH )
NaClO+CO2+H2O NaHCO3+ pH (H )/(mol·L ) 大小的比较
强酸制弱酸
( ) HClO 酸性 -7 c + c -
<7 >10 (H )> (OH )
25 ℃
时
,H2CO3
的 K
a1 =4.5×10
-7
、 中性 =7 =10 -7 c (H + )= c (OH - )
判断酸式酸根 K a2 =4.7×10 -11 ,HCO - 3 的水解常数 : 碱性 >7 <10 -7 c (H + )< c (OH - )
离子的电离和 K
K W 1×10 -14 -8 K 适用的
水解程度的相 h=K = -7 ≈2.2×10 > a2 , 常温下 任何温度
a1 4.5×10 温度
对大小
故 - 的水解程度大于其电离
HCO3 溶液的
程度 2) pH
计算公式 c +
① :pH=-lg (H )。
适用范围 稀溶液 数值在 之间
考点 二 溶液的酸碱性 酸碱中和滴定
② : ,pH 0~14 。
表示意义 表示溶液酸碱性的强弱 越
一、溶液的酸碱性 ③ : ,pH
小 酸性越强
1.水的电离 , 。
溶液 计算的一般思维模型
水的电离平衡 + - 3) pH
1) :H2O H +OH 。
影响水的电离平衡的因素有 温度 温度升
2) ① :
高 促进水的电离 酸 碱 加酸或碱会抑
, ;② 、 :
制水的电离 能水解的盐 加能水解的盐
;③ : ,
促进水的电离
。
电离 溶液中 溶液中 溶液的
条件变化 K
平衡 c + c - pH 酸碱性 W
(H ) (OH )
二、酸碱中和滴定(以标准盐酸滴定待测
升高温度 右移 增大 增大 减小 中性 增大
NaOH 溶液为例)
加酸 左移 增大 减小 减小 酸性 不变
c 标 V 标
1.原理 c 测 ( )· ( )
加碱 左移 减小 增大 增大 碱性 不变
: ( )= V 测
( )
加 右移 减小 增大 增大 碱性 不变 2.实验用品
Na2CO3
入
盐 右移 增大 减小 减小 酸性 不变 仪器
NH4Cl 1)
加入 右移 减小 增大 增大 碱性 不变
Na 专
题
水的离子积 K c + c - 一定温 十
3) : W = (H )· (OH )。 二
度时 K 为常数 K 只与温度有关 水的 弱
, W , W 。 注意 滴定管的选择 电
电离是吸热过程 温度越高 K 越大 常温 解
, , W 。 酸性、氧化性溶液一般用酸式滴定管盛装,因为其易 质
① 的
下 , K W =1×10 -14 。 腐蚀橡胶。 电 离
注意 K 表达式中的 +和 -不一定都是由水电离 碱性溶液一般用碱式滴定管盛装,因为其易腐蚀玻 平
W H OH ② 衡
出来的,指的是溶液中的c( +)和c( -)。 璃,致使玻璃活塞无法打开。 和
H OH 溶
液
的
【化学史料情境】 人工首次合成尿素 年,德国化学家维勒在研究氰酸铵时,发现混合氰酸和氨水后蒸干 酸
1824 碱
溶液得到的固体是尿素。 他又用氰酸银与氯化铵、氨分别反应,均得到了尿素。 该发现证明了有机物可以由 性
无机物合成,推翻了当时阻碍化学发展的生命力论。 283
使用聚四氟乙烯活塞的滴定管为酸碱通用滴定管。
③ 操作 具体内容 误差
试剂 标准液 待测液 指示剂 蒸馏水
2) : 、 、 、 。 酸式滴定管未用盐酸润洗 偏高
注意 指示剂的选择
仪器洗涤 碱式滴定管未用 溶液润洗 偏低
NaOH
不用石蕊作中和滴定的指示剂。
① 锥形瓶用 溶液润洗 偏高
NaOH
滴定终点为碱性时,用酚酞作指示剂。 例如用
② NaOH 滴定前有气泡 滴定后无气泡 偏高
溶液滴定醋酸溶液。 气泡处理 ,
滴定前无气泡 滴定后有气泡 偏低
滴定终点为酸性时,用甲基橙作指示剂。 例如用盐酸 ,
③
盐酸滴出瓶外 偏高
滴定氨水。 滴定
振荡时瓶内溶液溅出 偏低
3.实验操作
前仰后平 偏低
滴定前的准备
1)
读数 前平后仰 偏高
滴定管 检漏 洗涤 润洗 装液 调液
① : → → → →
前仰后俯 偏低
面 记录
→ 。 滴定终点时滴定管尖嘴悬一滴溶液 偏高
锥形瓶 注碱液 加指示剂 酚酞或甲基橙
② : → ( 其他 指示剂变色即停止滴定 半分钟内
, 偏低
均可
恢复原来的颜色
)。
注意 排气泡的方法 三、滴定曲线(pH 曲线)分析
如果酸式滴定管内部有气泡,应快速放液
1.强酸与强碱滴定过程中的 pH 曲线
以赶出气泡;赶出碱式滴定管胶管中气泡
以 -1 溶液滴定
的方法如图所示。 ( 0. 100 0 mol · L NaOH
-1 盐酸为例
滴定 20.00 mL 0.100 0 mol·L )
2)
终点判断
3)
等到滴入最后半滴标准液 溶液变色 且半
, , 2.强碱 酸 与强酸(碱)、弱酸 碱 的滴定曲
( ) ( )
分钟内不恢复原来的颜色 视为滴定终点
, , 线比较
记录用去标准液的体积
。
氢氧化钠溶液滴定等浓 盐酸滴定等浓度等体积
4.数据处理
度等体积的盐酸 醋酸溶 的氢氧化钠溶液 氨水的
、 、
按上述操作重复 次 求出用去标准盐酸
液的滴定曲线 滴定曲线
2~3 ,
体 积 的 平 均 值 根 据 c
, ( NaOH ) =
c V
(HCl)· (HCl)计算
5 V 。
年 (NaOH)
高 5.误差分析
考
3
可将所有误差都归结到对 V 的影响上
年
(HCl) 。
模
拟
A
版
高
考 【化学史料情境】 碘———小猫“发现”的元素 世纪初,一只小猫把盛有浓硫酸的瓶子碰倒,浓硫酸正好流入
化 19
学 盛有海藻灰浸出液的瓶子里,立即升起一股紫色的蒸气,散发出一种难闻的气味。 这种元素后来被命名为
284 “碘”,碘的希腊文原意就是“紫色”。
曲线起点不同 强碱滴定强酸 弱酸的曲线 突变范围不同 强碱与强酸反应 强酸与强
1) : 、 , 2) : (
强酸起点低 强酸滴定强碱 弱碱的曲线 强 碱反应 的突变范围大于强碱与弱酸反应
; 、 , )
碱起点高 强酸与弱碱反应 的突变范围
。 ( ) 。
专
题
十
二
弱
电
解
质
的
电
离
平
衡
和
溶
液
的
【日常生活情境】 高铁酸盐去除水中有机污染物 高铁酸盐中 呈 价,具有强氧化性,能通过氧化作用进 酸
Fe +6 碱
行消毒,同时得到的 ( ) 胶体能将水中的悬浮物聚集形成沉淀。 高铁酸盐是一种新型净水剂,对有机砷 性
Fe OH 3
污染物可达到高效去除的效果。 285
综合篇
综合 强酸、弱酸的比较与判断方法 续表
加水稀释相同的倍数 加水稀释到相同的 盐
1.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH COOH)的 , pH,
3
醋酸溶液的 大 酸中加入的水多
比较 pH
相同体积 相同 的盐酸 醋酸溶液
相同物质的量浓度 相同体积的盐酸与醋酸 2) 、 pH 、
1) 、
溶液的比较
盐酸 醋酸溶液
c + 大 小
(H )
小 大 加水稀释相同的倍数 加水稀释到相同的 醋
pH , pH,
中和碱的能力 相同 盐酸的 大 酸溶液中加入的水多
pH
与足量活泼金属反应 3.强酸、弱酸的判断方法
相同
产生 的量
H2
实验方法 结论
与金属反应的起始速率 快 慢
常温下 测 -1 为强酸
① , 0.01 mol·L pH=2,HA ;pH>
相同 相同体积的盐酸与醋酸溶液的
溶液的 为弱酸
2) pH、
HA pH 2,HA
比较
常温下 测 溶液 为强酸
② , NaA pH=7,HA ;pH>
的 为弱酸
盐酸 醋酸溶液 pH 7,HA
测相同 的 溶液
③ pH HA 若 溶液的 变化比
c + 相同 和盐酸稀释相同倍数前 HA pH
(H ) 盐酸的小 则 为弱酸
后的 变化 , HA
c 酸 小 大 pH
( )
测等体积 等 的 若 溶液消耗
④ 、 pH HA HA NaOH
中和碱的能力 小 大
溶液和盐酸分别中和 的物质的量比盐酸的多
,
与足量活泼金属反 的物质的量 则 为弱酸
少 多 NaOH HA
应产生 的量 测等体积 等物质的量 若 溶液与锌粒反应
H2 ⑤ 、 HA
与金属反应的起始速率 相同 浓度的 溶液和盐酸分 的速率比盐酸与锌粒反
HA
别与颗粒大小相同的锌 应的速率慢 则 为
2.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH COOH)稀释 , HA
3
粒反应的速率 弱酸
图像的比较
例 ( 北京北师大附中三模, )常温下,
相同体积 相同浓度的盐酸 醋酸溶液 2022 9
1) 、 、
下列实验事实能证明醋酸是一元酸的是
( )
· -1 醋酸溶液
A.0.1 mol L pH=3
向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红
B.
完全中和 · -1 醋酸溶液需要 液使酚酞变红,说明 - 水解使溶液呈碱
C. 25 mL 0.1 mol L CH3COO
· -1 溶液 性,只能说明醋酸为弱酸,不能说明是一元酸;
25 mL 0.1 mol L NaOH
等物质的量浓度时,醋酸溶液的导电性弱于 恰好完全中和时,消耗的 和醋酸的物质
D. NaOH
盐酸 的量相等,说明醋酸为一元酸;等物质的量浓
解题导引 判断一种酸为几元酸,只能通过最 度醋酸溶液的导电性弱于盐酸,只能说明醋酸
多能够电离出氢离子的数目来判断。 为弱酸,不能说明是一元酸;故选 。
C
解析 · -1 的醋酸溶液 ,说明 答案
0.1 mol L pH=3 C
醋酸为弱酸,但不能说明是一元酸;醋酸钠溶
5
年
高 考
3
年
模
拟
A
版
高
考 【日常生活情境】 合成纤维之王———聚酯纤维 聚酯纤维,俗称“涤纶”,是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的
化
学 合成纤维,占世界合成纤维产量的 以上。 年,英国科学家首先研制成功聚酯纤维。
60% 1941
286
应用篇
应用 中和滴定原理的迁移应用 充分反应,将所得混合液配成 待测溶
500 mL
液。 移取 待测溶液于锥形瓶中,加几
一、氧化还原滴定法 25.00 mL
滴淀粉溶液,用 c 的 标准溶液
1.原理 以氧化剂或还原剂为滴定剂 直接滴定 mol/L Na2S2O3
: ,
滴定至终点,重复 次,测得消耗 标准
一些具有还原性或氧化性的物质 或者间接
2 Na2S2O3
,
滴定一些本身并没有还原性或氧化性 但能 溶液的平均值为 V 。 (已知: - - +
,
mL ClO2 +4I +4H
与某些氧化剂或还原剂反应的物质 - 、 2- -
。 2I2 + Cl + 2H2O I2 + 2S2O3 2I +
2.试剂 常见用于滴定的氧化剂有 2-)
: KMnO4、 S4O6
等 常见用于滴定的还原剂有亚铁 达到滴定终点时的现象为
K2Cr2O7 ; ①
盐 草酸 维生素 等 。
、 、 C 。
3.指示剂 氧化还原滴定的指示剂有三类 该样品中 的质量分数为
: 。 ② NaClO2
氧化还原指示剂 如二苯胺磺酸钠为滴定 (用含 m、c、V 的代数式表示)。
1) ,
2+的常用氧化还原指示剂 其还原型为无 解题导引 根据题给化学方程式,列出相关物
Fe ,
色 氧化型为紫红色 当用氧化剂滴定 2+ 质的关系式,再按比例关系进行计算。
, 。 Fe
时 二苯胺磺酸钠由无色突变为紫红色时 解析 ( ) 该滴定过程中, - 先将 -
, , 5 ① ClO2 I
指示滴定终点 氧化为 ,之后 再被 还原。 达到
。 I2 I2 Na2S2O3
专属指示剂 如淀粉溶液遇 变蓝 常用作 滴定终点前,溶液中含有 和淀粉,溶液显
2) , I2 ,
I2
碘量法中的专属指示剂
蓝色,达到滴定终点时 被完全消耗,溶液
。
I2
自身指示剂 如用高锰酸钾标准溶液滴定草
变为无色。 根据题给离子方程式可得关
3) ,
②
酸 滴定终点时溶液由无色变为浅红色 不
, ,
系式:
-
,所以
ClO2 ~ 2I2 ~ 4Na2S2O3 25.00 mL
用另加指示剂
。
例1 ( 贵州贵阳期末, 节选)( )采用 待测液对应的n( ClO - 2 ) = 1 n( Na2S2O3 ) = 2022 15 5 4
“滴定法”测样品纯度的方法为准确称取所得
1 c V -3 cV -4 ,则
样品 m 于小烧杯中,加入适量蒸馏水 × mol/L× × 10 L= 2.5 ×10 mol
NaClO2 g 4
和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸, 该 样 品 中 的 质 量 分 数 为
NaClO2
溶液(过量),使
-
完全转化为 沉
cV -4 500 mL AgNO3 Cl AgCl
2.5 ×10 mol× ×90.5 g/mol
25.00 mL 淀。 用 · -1 标准溶液滴
m ×100%= 0.100 0 mol L NH4SCN
g 定过量的 (已知: 是一种难溶于
cV cV
AgNO3 AgSCN
0.4525 (或45.25 )。 水的白色固体)。
m ×100% m %
滴定时,下列物质中可选作指示剂的是
答案 ( ) 当滴入最后半滴 标准 ①
5 ① Na2S2O3
(填标号)。
溶液时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不
( )
cV a.FeSO4 b.Fe NO3 3
恢 复 原 来 的 颜 色 0.4525
② m × 100%
c.FeCl3 d.KI
重复实验操作三次,消耗 溶液的体
cV
(或45.25 ) ② NH4SCN
m % 积平均为 。 则 待测液中
10.00 mL 20.00 mL
二、沉淀滴定法 n( -) 。
Cl = mol
1.原理 利用沉淀反应进行滴定 例如用 +滴 解题导引 注意本实验中加入的 溶液是
: , Ag AgNO3
定 -来测定溶液中 -的浓度 过量的,利用 标准溶液的相关数据可
Cl Cl 。 NH4SCN
2.指示剂 计算出剩余的
+
的物质的量,用
+
的总物
Ag Ag
沉淀指示剂 指示剂本身就是一种沉淀剂 质的量减去剩余
+
的物质的量,即可求出与
1) : 。 Ag
滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度
-
反应的
+
的物质的量。
Cl Ag
要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解 解析 ( ) 当 - 将 + 完全沉淀后,继
6 ① SCN Ag
度小 例如用 溶液测定溶液中 -的 续加入的
-
可与
3+
反应使溶液变红,达到
。 AgNO3 Cl SCN Fe
含量时 常以 2- 为指示剂 这是因为 滴定终点,故应选择 3+ 作指示剂,但若选择
, CrO4 , Fe
比 更难溶 当出现砖红色沉淀 则会引入 -, - 与 + 反应会干扰 +
AgCl Ag2CrO4 , FeCl3 Cl Cl Ag Ag
时达到滴定终点 的测定,故应该选择 ( ) 。 由 -
(Ag2CrO4) 。 Fe NO3 3 ② SCN ~
专属指示剂 例如用 溶液滴定 + + 可知剩余的 + 的物质的量为 ·
2) : NH4SCN Ag Ag Ag 0.100 0 mol
时 生成 沉淀 可用 3+作为指示 -1 -3 ,则与 - 反应的 +
( AgSCN ), Fe L ×10×10 L=0.001 mol Cl Ag
剂 当溶液变红时达到滴定终点 的物质的量为 · -1 -3
, 。 0.100 0 mol L ×30×10 L-
例2 ( 江西宜春八校 月联考, 改 ,n ( -) n ( +)
2022 5 27 0.001 mol= 0. 002 mol Cl = Ag =
编)( )采用沉淀滴定法测定氯:取 待测 。
6 20.00mL 0.002 mol
液于锥形瓶中,加入 · -1 答案 ( )
30.00 mL 0.100 0 mol L 6 ①b ②0.002
专
题
十
二
弱
电
解
质
的
电
离
平
衡
和
溶
液
的
【日常生活情境】 聚乙烯醇缩丁醛 聚乙烯醇缩丁醛是一种热塑性树脂,具有优良的柔软性和挠曲性。 用其制 酸
碱
得的薄膜可制作安全玻璃的夹层材料,该安全玻璃透明性好、耐冲击强度大,广泛应用于航空和汽车领域。 性
287