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1、无机化学第五章 电解质溶液第五章 电解质溶液 一、关键词 酸:电离时所产生的阳离子全部是H+的化合物 碱:电离时所产生的阴离子全部是OH的化合物 酸碱反应实质：H+OH=H2O 酸:给出质子的物质 碱:接受质子的物质 酸碱反应实质:两个共轭酸碱对之间的质子传递 酸碱电离理论 酸碱理论二、学习感悟 1本章在化学平衡理论的基础上，主要介绍电解质溶液的解离平衡,除酸碱理论之外主要是计算方面的内容。在熟悉公式推导过程的同时，重点掌握有关计算公式。 2解离平衡计算部分,要注意每个公式的使用条件。避免引起较大误差。 酸碱质子理论 解离平衡+H一元弱酸：caKa 20Kw，ca/Ka500时， 3O=caK
2、a-OH=cbKb一元弱碱：cbKb20Kw，cb/Kb500时， H3O+=caKa1多元弱酸：caKa120Kw且ca/Ka1500时， -=cbKb1多元弱碱：cbKb120Kw且cb/Kb1500时，OH +两性物质：c /Ka20，cKa20 Kw时, H3O=KaKa缓冲溶液pH： pH=pKa+lg 缓冲溶液的 缓冲容量： b=nVpHcbca缓冲范围：pKa1 pKa+1 沉淀溶解平衡溶度积： Ksp =Aa+m Bb-n 溶解度： s = m+nKspmmnnQ = Ksp，饱和溶液 溶度积规则： Q Ksp，沉淀析出 Q Ksp，沉淀溶解 3本章的重点是弱电解质溶液和缓冲溶
3、液的pH计算及难溶电解质溶度积规则的应用。 三、难点辅导 1. 为什么任何物质的水溶液中都含有H3O+和OH，而且在常温时，H3O+OH=Kw=1.01014？ 无论是酸性还是碱性的物质，一旦与水形成溶液后，由于水发生的质子自递平衡中，会产生H3O+和OH，所以任何物质的水溶液都含有H3O+和OH。 在水溶液中，按照酸碱质子理论，酸会给出质子，碱会接受质子，这样必定会引起水的解离平衡发生移动，但水的解离平衡常数不会因平衡的移动发生改变，其解离平衡常数只与温度有关，在常温时，H3O+OH=Kw=1.01014。对酸性溶液来说，H3O+主要来自酸性物质，OH则来自水的少量解离；对碱性溶液来说，OH
4、主要来自碱性物质，H3O+则来自水的少量解离。 2. 酸碱的强弱由哪些因素决定？ 酸碱的强弱首先取决于酸碱本身给出和接受质子的能力，其次取决于 溶剂接受和给出质子的能力。同一种物质在不同溶剂中的酸碱性不同，如HCl在水中是强酸，在冰醋酸中是弱酸，这是因为水接受质子的能力比冰醋酸强；NH3在水中是弱碱，在冰醋酸中是强碱，冰醋酸给予质子的能力比水强的缘故。所以在比较不同酸碱的强弱时，应在同一溶剂中进行，一般以水为溶剂比较其酸碱性的强弱，即比较在水溶液中的离解平衡常数Ka或Kb。 3. 缓冲溶液通常由一对共轭酸碱组成，那么HCl-NaCl这对共轭酸碱可组成缓冲溶液吗？为什么？ 缓冲溶液是由共轭酸碱对
5、组成，其中共轭酸是抗碱成分，共轭碱是抗酸成分。缓冲溶液的实质是因有足够浓度的抗碱成分，抗酸成分，当外加少量强酸、强碱时，可以通过解离平衡的移动，来保持溶液pH基本不变。 而HCl-NaCl这对共轭酸碱中的酸是强酸，完全解离，不构成解离平衡，如式：HCl + H2OH3O+ + Cl，当外加少量H3O+时，溶液中碱Cl不能与少量H3O+作用生成HCl，从而溶液中H3O+ 离子浓度会显著增加，溶液的pH也会明显下降；而当外加少量OH时，OH立即会与H3O+生成难解离的H2O，从而导致溶液中H3O+离子浓度会显著减少，溶液的pH也会明显增大，所以HCl-NaCl这对共轭酸碱不具有缓冲作用，不能作为缓
6、冲溶液。 4. 溶度积与离子积的有何区别？ 溶度积Ksp =Aa+mBbn，是指难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，离子浓度幂的乘积；而离子积Q= (Aa+)m(Bb)n，是指难溶电解质的任意浓度时，离子浓度幂的乘积；任何一种难溶电解质在一定温度下，它的离子积可以有多个，而它的溶度积只有一个。 5. 影响难溶电解质分级沉淀的因素有哪些？用分级沉淀原理怎么确定能分离混合离子，达到提纯的目的？ 影响难溶电解质分级沉淀的因素是沉淀的溶度积和被沉淀离子的浓度。对同一类型的难溶电解质，Ksp小的先沉淀，且Ksp相差越大，混合离子越易分离；但对不同一类型的难溶电解质，则不能直接根据Ksp的大小来判断沉淀的先后顺
7、序，而应根据溶度积规则分别计算出各个不同离子开始沉淀时所需沉淀剂的浓度，所需沉淀剂浓度低的离子先沉淀，所需沉淀剂浓度高的离子后沉淀。 通过分级沉淀原理要分离混合离子，则要求先沉淀的离子在后沉淀的离子开始沉淀时，先沉淀的离子已沉淀完全，所谓“沉淀完全”并不是指这种离子在溶液中绝对不存在，而是指这种离子在溶液中的浓度小于1105mol/L，则认为该离子已沉淀完全。所以要确定能否分离混合离子，则需计算在后沉淀的离子刚开始沉淀时，此时先沉淀的离子在溶液中的残留浓度，如果先沉淀的离子浓度小于1105mol/L，则说明可以分离混合离子，达到提纯的目的。如果先沉淀的离子浓度大于1105mol/L，说明两种离
8、子会同时析出，则不能分离混合离子。 6. 缓冲溶液中各组分的量的关系 例：将0.2mol/L的CH3COOH溶液和0.2mol/L的CH3COONa溶液等体积混合，溶液中大量存在的离子是什么？大量存在的分子有哪些？若向混合溶液中加少量强酸，溶液的pH几乎不变，其理由是什么？若向混合溶液中加少量强碱，溶液的pH也几乎不变，其理由是什么？ 混合溶液中CH3COONa全部电离，CH3COOH微弱电离，H2O极难电离。溶液中大量存在的离子为Na+ 、CH3COO；溶液中大量存在的分子为CH3COOH、H2O 。由于溶液中有大量CH3COO，当向混合溶液中加少量强酸时，则绝大多数H+与它结合成CH3CO
9、OH，故溶液的pH减小不明显；同样，由于溶液中有大量的CH3COOH ，当向混合溶液中加少量强碱时，则绝大多数OH与它反应成CH3COO和水，故溶液的pH增加也不明显。 在一个无限大的量上，增加或减小一个小的量，对这个无限大的量没有影响。相比较而言，Na+ 、CH3COO、CH3COOH、H2O就是无限大的量。 四、补充习题 单项选择题 1H2PO-4的共轭碱是 -3-A H3PO4 BHPO24 CPO4 DOH 2根据酸碱质子理论，下列离子中既可作酸，又可作碱的是 -2-ANH+4 BSO4 CHCO3 DAc 3在1mol/L HAc溶液中，欲使H3O+增大，可采取的方法是 A加水 B加
10、NaAc C加NaOH D加 HCl 4在一定温度下，稀释某弱酸溶液，则 Aa增大，Ka不变 Ba减少，Ka不变， Ca不变，Ka增大 Da不变，Ka减少 5下列物质属于共轭酸碱对的是 -2-AH2SO4-SO24 BHS-S CHAc-Cl DHCl-Ac -9.266NH+的K = 10，则0.1mol/L NH3H2O水溶液的pH是 a4A 9.26 B4.47 C11.13 D2.87 7欲配制pH=9的缓冲溶液，应选用的缓冲对是 ANH3H2ONH4Cl (Kb = 110-5) BHAcNaAc(Ka = 110-5) CHCOOHNaCOOH(Ka= 110-4) DHNO2Na
11、NO2(Ka = 510-4) 8向饱和AgCl溶液中加水，下列叙述正确的是 AAgCl的Ksp增大 BAgCl的溶解度和Ksp都不变 CAgCl的溶解度增大 DAgCl的溶解度和Ksp都增大 9对A2B型难溶电解质，其溶解度s和Ksp的换算关系式为 AKsp= s2 BKsp=4s2 CKsp=4s3 DKsp=16s4 10下列溶液不能使Mg(OH)2沉淀溶解的是 AHCl BHNO3 CNH4Cl DMgCl2 11下列混合溶液中有同离子效应的是( ) ANaOH和HCl BNaOH和NaCl CNH3.H2O和NH4Cl DHAc和H2CO3 12向NH3H2O溶液中加入下列溶液，能产
12、生同离子效应的是( ) ANaOH溶液 BNaCl溶液 CHAc溶液 DHCl溶液 13现有pH2的HCl和HAc溶液各10ml，若分别稀释至100ml，则pH值为( ) A均为3 B前者等于3，后者小于3 C前者等于3，后者大于3 D前者小于3，后者等于3 14下列溶液没有缓冲作用的是( ) ACH3COOH-CH3COONa BNH3.H2O-NH4Cl CHCl-NaCl DH2CO3-Na2CO3 15下列溶液不具有缓冲作用的是( ) A0.1mol/L CH3COOH和0.1mol/L CH3COOK溶液等体积混合 B0.1mol/L H2CO3和0.1mol/L CH3COONa溶
13、液等体积混合 C0.1mol/L Na2HPO4和0.2mol/L KH2PO4溶液等体积混合 D0.1mol/L NH3.H2O和0.2mol/L NH4Cl溶液等体积混合 16NaH2PO4的共轭酸是( ) ANa3PO4 BNa2HPO4 CNaHCO3 DH3PO4 17按照酸碱质子理论，下列物质属于两性物质的是 ( ) ANH4+ BH2S CHPO42 DH3PO4 18下列各组中,以等体积混合可产生沉淀者为 A0.2mol/L MgSO4+0.2mol/L Na2CO3 B0.2 mol/L Na2CO3+0.2 mol/L K2SO4 C0.2 mol/L MgSO4+0.2
14、mol/L ZnCl2 D0.2 mol/L KNO3+0.2 mol/L Na2SO4 19欲分离一溶液中之Mg2+及Cu2+之离子,可采用下列何种试剂 ANa2CO3(aq) BH2S(aq) CHCl(aq) DNaOH(aq) 20下列哪组水溶液中,其每一离子皆可以0.1mol/L浓度存在(开始各离子浓度是0.1 mol/L) ANa+,Ag+,SO42,Cl,NO3 BNa+,Ca2+,Cl,CO32,NO3 CK+,Pb2+,Cl,NO3 DK+,Cu2+,SO42-,Cl,NO3 21含有Ag+、Cu2+、Fe3+皆0.1mol/L的离子溶液,通常可用下列何试剂分离Fe3+离子
15、A盐酸 B硫酸 C氢氧化钠 D氨水 22设有各为0.1mol/L 浓度的三种溶液 A、B、C。混合A与B产生白色沉淀,混合A与C产生黄色沉淀,而混合B与C不生沉淀。问 A、B、C 的成分为何 AA为CaSO4 ，B为K2CrO4，C为Ba(OH)2 BA为Ba(OH)2，B为K2CrO4，C为CaSO4 CA为CaSO4，B为Ba(OH)2，C为K2CrO4 DA为Ba(OH)2，B为CaSO4，C为K2CrO4 23下列那一种酸,在水溶液中最易完全溶解Ba(OH)2、Fe(OH)3、Pb(OH)2之混合物而不产生任何沉淀 AH2SO4 BHCl CHNO3 DH3PO4 24将稀盐酸及硫化氢
16、分别加入下列五种之混合离子溶液(浓度皆为0.1 mol/L)中,不会产生沉淀者应为 AMg2+,Sr2+ BHg22+,Sn2+ CPb2+,Fe2+ DAg+,Zn2+ 25下列盐中何者不溶或微溶于水 ANa2SO4 (B) Ba(NO3)2 C BaSO4 (D) MgCl2 多项选择题 26下列叙述正确的是( ) A酸性溶液中只含H3O+，碱性溶液中只含OH B中性溶液的pH=0 C在中性溶液中H3O+= OH=107 D常温下，对于任何溶液H3O+OH=1014 E在任何溶液中，都同时含有H3O+ 、OH 27下列能水解的盐是( ) ANaCl BNa2SO4 CNaAc DNH4Cl
17、 ENH4Ac 28根据酸碱质子理论，下列只能做碱的是( ) AHS BAc CNO3 DHPO42 EH2O 29下列不能水解的盐是( ) ANaCl BNa2SO4 CNaAc DNH4Cl ENH4Ac 30下列对0.001mol/L氢氧化钾溶液的叙述，不正确的是( ) ApH=11 BOH=103mol/L CH3O+ =1011 DpH=3 E.溶液里无H3O+ 31下列表达不正确的是 A电离平衡常数既与温度有关,也与浓度有关。 B盐类的水解是一个吸热过程。 C对共轭酸碱来说，酸越弱，其共轭碱越强，碱越强,其共轭酸越弱。 D若某盐的水溶液pH=7，则此种盐水不解。 E酸式盐的水溶液一
18、定呈碱性。 32下列表达正确的是 ApH=1的溶液酸性最强，pH=14的溶液碱性最强。 B电解质的电离度与溶液浓度有关，溶液浓度越大，电离度越大。 C加入和弱电解质具有相同离子的强电解质，弱电解质的解离度减小。 D水的离子积常数Kw只与温度有关，温度升高，Kw减小。 E电离平衡常数与温度有关，与浓度无关。 33下列何项加入盐酸能放出气体的是 ANa2SO3 BNa2CO3 CNa2SO4 DNaHCO3 EFeS 34下列各实验中,如所加入试剂是过量的,最后有沉淀的是 A加浓氨水于0.1mol/L硝酸铝水溶液 B加NaOH水溶液于0.1mol/L CuSO4水溶液 C加AgI(s)于0.1mo
19、l/L氨水溶液 D通CO2于0.1mol/L氧化钙水溶液。 E加氨水溶液于0.1mol/L CuSO4水溶液 35下列哪些加BaCl2进去时会产生沉淀 AAgNO3(aq) BPb(NO3)2(aq) CNa2CrO4(aq) DNa2S(aq) EK2SO4(aq) 简答题 1. 指出下列物质中的共轭酸和共轭碱，并按强弱顺序排列起来： -HAc，NaAc；NH3，NH4；H3PO4，HPO2；HF，F；HS，H2S 42. 试以NH3H2O-NH4Cl为例，简要说明缓冲溶液抵抗外来少量酸和稀释的作用原理。 计算题 1. 计算298K时下列溶液的pH 0.01mol/L的NaOH溶液； 0.0
20、1 mol/L H2CO3 0.1 mol/L的NaHCO3溶液 (Ka1 = 4.2107、Ka2 = 5.61011) 将pH值为2的强酸和pH值为13的强碱溶液等体积混合后的溶液； 50ml 0.30mol/L HAc和25ml0.20 mol/L NaOH混合后的溶液； 0.1mol/L的H Ac和 0.1mol/L的NaAc等体积混合溶液； 2. 欲配制1.00 L HAc浓度为1.00 mol/L，pH = 4.50的缓冲溶液，需加入多少克NaAc3H2O固体？(NaAc3H2O的分子量为136 ) 3. 根据Mg(OH)2的溶度积计算： Mg(OH)2在水中的溶解度； Mg(OH)2饱和溶液中的OH和Mg2+； Mg(OH)2在0.01mol/L NaOH溶液中的溶解度； Mg(OH)2在0.01mol/L MgCl2溶液中的溶解度； 4. 一种混合溶液中含有0.03mol/LPb2+和0.02mol/LCr3+，若向其中逐滴加入NaOH溶液，Pb2+与Cr3+都可以形成氢氧化物沉淀。问：哪种离子先沉淀？若要分离两种离子，溶液的pH应控制在什么范围？
