高中化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)點(diǎn)電解質(zhì)溶液總結(jié)
2019-03-05 16:42:53三好網(wǎng)
以下是分享給大家高中化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)點(diǎn)電解質(zhì)溶液總結(jié),希望能夠幫助大家;
一、化學(xué)平衡
弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解、難溶電解質(zhì)的溶解等問題都涉及化學(xué)平衡的理念,基于此,研究這類問題,我們要從平衡的角度出發(fā),運(yùn)用化學(xué)平衡的觀念分析問題。化學(xué)平衡的研究對(duì)象是一定條件下的可逆反應(yīng),而弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解、難溶電解質(zhì)的溶解等都是可逆反應(yīng),在水溶液中的行為都表現(xiàn)為一種動(dòng)態(tài)的平衡,這些平衡可看作化學(xué)平衡中的一種特例(水溶液中的化學(xué)平衡),因此它們有化學(xué)平衡的共性,也有其鮮明的個(gè)性。
1.弱電解質(zhì)的電離(以CH3COOH的電離為例)
(1)弱電解質(zhì)的電離:CH3COOHCH3COO—+H+。
。2)電離平衡常數(shù):用K表示,CH3COOH的電離平衡常數(shù)可表示為K(CH3COOH)=[c(H+)·c(CH3COO—)]/c(CH3COOH)。
注意:電離平衡常數(shù)只隨溫度的變化而改變,不隨參與電離平衡的分子和各離子的濃度變化而變化。K電離表達(dá)式中的各濃度指平衡時(shí)的濃度。通常都用在25℃的電離常數(shù)來討論室溫下各種弱電解質(zhì)溶液的平衡狀態(tài)。多元弱酸是分步電離的,它的每一步電離都有相應(yīng)的電離常數(shù),通常用K1、K2、K3等表示,其大小關(guān)系為K1>K2>K3,一般都要相差104~105倍。
。3)弱電解質(zhì)電離的特點(diǎn):
、俟残蕴攸c(diǎn):動(dòng)(動(dòng)態(tài)平衡)、定(各微粒的含量保持不變)、等(電離的速率等于離子結(jié)合成分子的速率)、變(條件改變,平衡發(fā)生移動(dòng))。
、趥(gè)性特點(diǎn):電離過程吸熱;電離程度較小。
。4)外界條件對(duì)電離平衡的影響:
①濃度:增大弱電解質(zhì)的濃度,電離平衡向右移動(dòng),溶質(zhì)分子的電離程度減。辉龃箅x子的濃度,電離平衡向左移動(dòng),溶質(zhì)分子的電離程度減小。
、跍囟龋荷邷囟龋婋x平衡向右移動(dòng),溶質(zhì)分子的電離程度增大;降低溫度,電離平衡向左移動(dòng),溶質(zhì)分子的電離程度減小。
注意:區(qū)分電離平衡移動(dòng)與電離程度變化的關(guān)系,電離平衡移動(dòng)的方向利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理來分析,而電離程度是一個(gè)相對(duì)值,即使電離平衡向右移動(dòng),電離程度也不一定增大。例如,增大弱電解質(zhì)的濃度,電離平衡向右移動(dòng),但未電離的弱電解質(zhì)分子數(shù)目增加更大,溶質(zhì)分子的電離程度減小反而減小。
2.鹽類的水解
。1)鹽類水解的實(shí)質(zhì):鹽電離出的弱離子(弱酸根離子或弱堿陽離子)和水所電離出的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì),破壞了水的電離平衡,從而使溶液呈現(xiàn)出酸性或堿性。
。2)鹽類水解的規(guī)律:
判斷鹽類是否發(fā)生水解以及水解后溶液的酸堿性,要看鹽的離子對(duì)應(yīng)的酸或堿的相對(duì)強(qiáng)弱。水解規(guī)律:“有弱才水解,無弱不水解,誰弱誰水解,越弱越水解,都弱都水解,誰強(qiáng)顯誰性,同強(qiáng)顯中性。”
。3)鹽類水解的特點(diǎn):
、俟残蕴攸c(diǎn):動(dòng)(動(dòng)態(tài)平衡)、定(各微粒的含量保持不變)、等(離子水解的速率等于分子電離的速率)、變(條件改變,平衡發(fā)生移動(dòng))。
、趥(gè)性特點(diǎn):鹽類的水解過程是吸熱的;鹽類的水解程度一般都很小。
(4)鹽類水解方程式的書寫:
①鹽類的水解一般是微弱的,而且反應(yīng)是可逆的,故書寫鹽類水解反應(yīng)離子方程式時(shí)要用“”,且水解生成的難溶物及氣體,一般不標(biāo)“↓”或“↑”(雙水解反應(yīng)除外)。例如FeCl3水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
、诙嘣跛猁}的水解是分步進(jìn)行的,且以第一步為主,而多元弱堿鹽的水解是一步完成的。
。5)外界條件對(duì)鹽類水解的影響:
、贉囟龋蝴}的水解是吸熱過程,故升高溫度有利于鹽的水解。例如,在Na2CO3溶液中加2滴酚酞試液,將溶液加熱后,其紅色加深。
、跐舛龋涸龃篼}的濃度,根據(jù)平衡移動(dòng)的原理,可使水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但鹽的總量增大,水解的百分?jǐn)?shù)(即轉(zhuǎn)化率)反而減小。鹽的濃度增大,鹽溶液的H+或OH—濃度增大,酸性或堿性會(huì)隨之增強(qiáng),例如0.1 mol/L的Na2CO3溶液的堿性要比0.01 mol/LNa2CO3溶液的堿性強(qiáng)。
、廴芤旱乃釅A性:水解顯酸性的鹽溶液中加入堿,肯定促進(jìn)鹽的水解;水解顯酸性的鹽溶液中加入較強(qiáng)的酸,肯定抑制鹽的水解。同理水解顯堿性的鹽溶液中加入酸,會(huì)促進(jìn)鹽的水解;水解顯堿性的鹽溶液中加入較強(qiáng)的堿,會(huì)抑制鹽的水解。例如,配制FeCl3、AgNO3溶液時(shí)常加入少量相應(yīng)的酸來抑制鹽的水解,以防產(chǎn)生氫氧化物的沉淀。例如:不同條件對(duì)FeCl3水解平衡的影響:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
3.難溶電解質(zhì)的溶解
(1)溶解平衡:對(duì)于難溶電解質(zhì)AmBn來說,存在平衡 AmBn(s)mAn+(aq)+nBm—(aq)。
。2)溶度積常數(shù):
在一定溫度下,難溶電解質(zhì)的飽和溶液中各組分離子濃度冪的乘積為一常數(shù),稱為溶度積常數(shù),簡(jiǎn)稱溶度積,用符號(hào)“Ksp”表示。對(duì)于難溶電解質(zhì)AmBn的溶解平衡:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm—(aq),其溶度積常數(shù)為Ksp=[c(An+)]m·[c(Bm—)]n,這里c(An+)與c(Bm—)為平衡濃度。
注意:Ksp與物質(zhì)的濃度無關(guān),與溫度有關(guān),與化學(xué)方程式的寫法有關(guān),例如:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)的溶度積為Ksp=c(Cu2+)·c2(OH—),而1/2Cu(OH)2(s) 1/2Cu2+(aq)+OH-(aq)的溶度積為Ksp2=c1/2(Cu2+)·c(OH—),顯然Ksp=(Ksp2)2。
。3)溶解平衡的特點(diǎn):
①共性特點(diǎn):動(dòng)(動(dòng)態(tài)平衡)、定(各微粒的含量保持不變)、等(溶解的速率等于電離的速率)、變(條件改變,平衡發(fā)生移動(dòng))。
、趥(gè)性特點(diǎn):溶解過程是吸熱的;溶解程度都較小。
。4)溶度積規(guī)則:
某難溶電解質(zhì)的溶液中任一情況下有關(guān)離子濃度的乘積Qc(離子積),則Qc=[c(An+)]m·[c(Bm—)]n,這里c(An+)與c(Bm—)為任意濃度,不一定是平衡濃度。
、佼(dāng)Qc>Ksp時(shí),溶液達(dá)到過飽和狀態(tài),溶液中有沉淀析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡;
、诋(dāng)Qc=Ksp時(shí),溶液達(dá)到飽和狀態(tài),沉淀與溶解處于平衡狀態(tài);
、郛(dāng)Qc<Ksp時(shí),溶液未飽和,溶液中無沉淀析出,若加入過量難溶電解質(zhì),難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡。
(5)外界條件對(duì)溶解平衡的影響:
溶解平衡主要受溫度的影響,一般來說,溫度升高,難溶電解質(zhì)的溶解平衡向右移動(dòng),溶解與電離程度增大。
二、化學(xué)守恒
守恒是化學(xué)反應(yīng)過程中所遵循的基本原則,在水溶液中的化學(xué)反應(yīng),會(huì)存在多種守恒關(guān)系,如電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒等。
1.電荷守恒關(guān)系:
電荷守恒是指電解質(zhì)溶液中,無論存在多少種離子,電解質(zhì)溶液必須保持電中性,即溶液中陽離子所帶的正電荷總數(shù)與陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)相等,用離子濃度代替電荷濃度可列等式。常用于溶液中離子濃度大小的比較或計(jì)算某離子的濃度等,例如:
、僭贜aHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-) +2c(CO32-)+c(HCO3-);
、谠(NH4)2SO4溶液中:c(NH4+)+c(H+)=c(OH-) +c(SO42—)。
2.物料守恒關(guān)系:
物料守恒也就是元素守恒,電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素,離子會(huì)發(fā)生變化變成其它離子或分子等,但離子或分子中某種特定元素的原子的總數(shù)是不會(huì)改變的。
可從加入電解質(zhì)的化學(xué)式角度分析,各元素的原子存在守恒關(guān)系,要同時(shí)考慮鹽本身的電離、鹽的水解及離子配比關(guān)系。例如:
①在NaHCO3溶液中:c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3);
②在NH4Cl溶液中:c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3·H2O)。
3.質(zhì)子守恒關(guān)系:
酸堿反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),酸(含廣義酸)失去質(zhì)子(H+)的總數(shù)等于堿(或廣義堿)得到的質(zhì)子(H+)總數(shù),這種得失質(zhì)子(H+)數(shù)相等的關(guān)系就稱為質(zhì)子守恒。
在鹽溶液中,溶劑水也發(fā)生電離:H2OH++OH-,從水分子角度分析:H2O電離出來的H+總數(shù)與H2O電離出來的OH—總數(shù)相等(這里包括已被其它離子結(jié)合的部分),可由電荷守恒和物料守恒推導(dǎo),例如:
、僭贜aHCO3溶液中:c(OH-)=c(H+)+ c(CO32-)+c(H2CO3);
、谠贜H4Cl溶液中:c(H+)=c(OH-)+ c(NH3·H2O)。
綜上所述,化學(xué)守恒的觀念是分析溶液中存在的微粒關(guān)系的重要觀念,也是解決溶液中微粒濃度關(guān)系問題的重要依據(jù)。
三、離子反應(yīng)
離子反應(yīng)就是從溶液中離子相互作用的角度去認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì),明確化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理。
1.離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)
離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是指反應(yīng)物的某些離子濃度的減小。從本質(zhì)上說,如果反應(yīng)物的某些離子間能反應(yīng)生成新物質(zhì)而使溶液中的這些離子濃度減小,就會(huì)發(fā)生離子反應(yīng)。
2.離子反應(yīng)發(fā)生的條件
研究離子反應(yīng)發(fā)生的條件,實(shí)質(zhì)上就是研究在什么條件下可以使反應(yīng)物的某些離子濃度減小?偲饋碇v,具備下列條件之一就可以使反應(yīng)物的某些離子濃度降低。
、偕呻y溶的物質(zhì):
生成難溶的物質(zhì)可以使某些離子濃度減小,因此離子反應(yīng)能夠發(fā)生。例如:向NaCl溶液中滴入硝酸酸化的AgNO3溶液,發(fā)生下列反應(yīng): Ag++Cl-===AgCl↓(可溶→難溶,使Cl—濃度降低)。
②生成難電離的物質(zhì):
生成難電離的物質(zhì)(如更弱的酸、更弱的堿或生成水等)可以降低某些離子的濃度,故能發(fā)生離子反應(yīng)。例如:鹽酸和燒堿中和反應(yīng):H++OH-==H2O生成難電離的水。
、凵蓳]發(fā)性的物質(zhì):
若離子間能結(jié)合而生成氣體,則可以降低某些離子的濃度,離子反應(yīng)也就能夠發(fā)生。一般來說判斷依據(jù)是生成不穩(wěn)定的酸(H2CO3、H2SO3等)、生成不穩(wěn)定的堿(如NH3·H2O)和生成揮發(fā)性的酸(如H2S)等。
④發(fā)生氧化還原反應(yīng):一般來說強(qiáng)氧化性的物質(zhì)與強(qiáng)還原性的物質(zhì),在合適的酸堿性溶液中,可發(fā)生氧化還原反應(yīng),例如NO3—、H+與Fe2+等。
3.離子方程式的意義
離子方程式不僅表示某些物質(zhì)的某一具體反應(yīng),而且還表示了所有同一類型物質(zhì)間的某一類反應(yīng),并且更能反映這類反應(yīng)的本質(zhì),更具有典型代表性和概括性。例如:離子方程式H++OH—===H2O不僅表示鹽酸與燒堿溶液的中和反應(yīng),而且還可以表示所有強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成可溶性鹽和水的一類反應(yīng)。
4.離子方程式書寫步驟
書寫離子方程式一般可分四步進(jìn)行:
(1)寫——根據(jù)客觀事實(shí),寫出正確的化學(xué)方程式。
。2)拆——把易溶于水且易電離的物質(zhì)寫成離子形式,把難溶于水的物質(zhì)或難電離的物質(zhì)以及氣體、單質(zhì)、氧化物仍用分子式表示。對(duì)于難溶于水但易溶于酸的物質(zhì),如CaCO3、FeS、Cu(OH)2、Mg(OH)2等仍寫成分子式。
。3)刪——對(duì)方程式的兩邊都有的相同離子,把其中不參加反應(yīng)的離子,應(yīng)“按數(shù)”刪除。
(4)查——檢查寫出的離子方程式是否符合前三項(xiàng)的要求,并檢查是否符合質(zhì)量守恒、是否符合電荷守恒。
高考試題對(duì)離子反應(yīng)的觀念的考查形式主要有離子方程式的書寫與判斷、離子共存、離子推斷及離子反應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。
四、化學(xué)實(shí)驗(yàn)
高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是很豐富的,它包括對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理及誤差分析等問題的理解并轉(zhuǎn)化成自身的化學(xué)學(xué)科素質(zhì),在解決實(shí)驗(yàn)問題的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)問題解決的自動(dòng)化、條理化和準(zhǔn)確化。電解質(zhì)溶液專題中對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念的考查主要集中在“酸堿中和滴定”這個(gè)定量實(shí)驗(yàn)上,考查中和滴定實(shí)驗(yàn)操作的相關(guān)知識(shí)及其遷移應(yīng)用。
1.實(shí)驗(yàn)原理:
利用中和反應(yīng),用已知物質(zhì)的量濃度的酸(或堿)來測(cè)定未知物質(zhì)的量濃度的堿(或酸)的實(shí)驗(yàn)方法。
2. 指示劑的選擇:
在中和滴定的操作過程中,指示劑常常預(yù)先滴加到被滴定溶液中,并放置于錐形瓶中。選擇指示劑時(shí),可考慮恰好中和時(shí)生成鹽的水解情況,先判斷滴定終點(diǎn)時(shí)溶液的酸、堿性,然后再確定選擇上述哪種指示劑。
甲基橙和酚酞的變色范圍較窄,變色相對(duì)靈敏,常用作中和滴定的指示劑,而石蕊的變色范圍較寬,變色不靈敏,一般不用作中和滴定的指示劑。
3.操作過程:檢漏→洗滌儀器→潤(rùn)洗→裝液→量取→滴定→計(jì)算。
。1)滴定操作:左手控制滴定管的活塞或玻璃球,右手不停振蕩錐形瓶,眼睛要注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化。
(2)滴速控制:先快后慢,當(dāng)接近終點(diǎn)時(shí),應(yīng)一滴一搖。
(3)判斷終點(diǎn):當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏,溶液鹽酸變化且30s內(nèi)不再恢復(fù)原來顏色即為滴定終點(diǎn)。
4.誤差分析:
中和滴定的誤差分析依據(jù):c(待)=
從上式可以看同,若用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定待測(cè)液,消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液多,則結(jié)果偏高;反之,偏低。待測(cè)液濃度是否準(zhǔn)確只取決于滴定管中讀取的體積。引起這個(gè)體積誤差的常有:①讀數(shù),②儀器洗滌,③滴定管漏液,④標(biāo)準(zhǔn)溶液不標(biāo)準(zhǔn)(如稱量、配制、混入雜質(zhì)等引起的),⑤批示劑用錯(cuò),⑥待測(cè)液的量取等。