高中化学全套精品教学案-人教版选修4《化学反应原理》全套精品教学案

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名称 高中化学全套精品教学案-人教版选修4《化学反应原理》全套精品教学案
格式 rar
文件大小 597.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2011-01-28 17:53:00

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文档简介

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第一章 化学反应与能量
知识要点:
1、 焓变(△H) 反应热
在一定条件下,某一化学反应是吸热反应还是放热反应,由生成物与反应物的焓差值即焓变(△H)决定。在恒压条件下,反应的热效应等于焓变。
放热反应 △H 0
吸热反应 △H 0
焓变(△H)单位:KJ/mol
2、 热化学方程式
定义:能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
书写时应注意:
1.指明反应时的温度和压强(对于25℃、101KPa时进行的反应,可以不注明)。
2.所有反应物和产物都用括号注明它们在反应时的状态。
3.各物质前的系数指实际参加反应的物质的量,可以是整数也可以是分数。
4.△H单位KJ/mol中每摩尔指的是每摩尔反应体系,非每摩尔某物质,其大小与反应物的物质的量成正比。
5.对于可逆反应中的△H指的是正向完全进行时的焓变。
三、燃烧热
定义:25℃、101KPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
单位:KJ/mol
注意点:1.测定条件:25℃、101KPa,非标况。
2.量:纯物质1mol
3.最终生成稳定的化合物。如C→CO2,H→H2O(l)
书写燃烧热化学方程式应以燃烧1mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
四、中和热
定义:在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所释放的热量称为中和热。
强酸与强碱反应生成可溶性盐的热化学方程式为: H+(aq)+ OH- (aq) == H2O(l) △H= -57.3KJ/mol
实验:中和热的测定 见课本第4~5页
思考:1.环形玻璃棒的作用
2.烧杯间填满碎泡沫塑料的作用
3.大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
五、化学反应热的计算
盖斯定律:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关。
假设反应体系的始态为S,终态为L,若S→L,△H﹤0;则L→S,△H﹥0。
练习题:
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A.吸热反应不加热就不会发生
B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D.放热的反应在常温下一定很容易发生
2.下列说法错误的是( )
A.热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数只代表物质的量
B.热化学方程式未注明温度和压强时,ΔH表示标准状况下的数据
C.同一化学反应,化学计量数不同,ΔH不同,化学计量数相同而状态不同,ΔH也不相同
D.化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
3.已知:C(石墨)→C(金刚石) ΔH>0,则可以判断 ( )
A.金刚石比石墨稳定 B.一样稳定
C.石墨比金刚石稳定 D.无法判断
4.下列变化属于吸热反应的是 ①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解 ⑤生石灰跟水反应 ( )
A.②④ B.①④ C.②③ D.①④⑤
5.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ;ΔH= -571.6 KJ/mol, 则2H2O(l) =2H2(g)+O2(g) ;ΔH的说法中正确的是( )
A.该反应ΔH 大于0 B.ΔH= -571.6 KJ/mol
C.该反应可表示36g液态水分解的热效应
D.该反应中化学计量数表示分子个数
6.在100g碳不完全燃烧所得气体中,CO占1/3,CO2占2/3,且C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=-110.35kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);△H=-282.57 kJ/mol,与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是 ( )
A.392.92kJ B.2489.44kJ C.784.92kJ D.3274.3kJ
7.已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ;△H1 , 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ;△H2,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ;△H3。常温下取体积比为4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(已折合成标准状况),经完全燃烧后恢复至常温,则放出热量为 ( )
A.0.4△H1 + 0.05△H3 B. 0.4△H1 + 0.05△H2
C.0.4△H1 + 0.1△H3 D. 0.4△H1 + 0.2△H3
8.一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q,它所生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收可得100gCaCO3沉淀,则完全燃烧1mol无水乙醇时放出的热量是 ( )
A.0.5Q B. Q C. 2Q D.5Q
9.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式为:CO(g)+1/2O2=CO2(g) ;△H = -283KJ/mol
CH4(g)+ 2O2=CO2(g) +2H2O(g) ;△H = -890KJ/mol,现有4mol CO和CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为2953 KJ,则CO和CH4的体积比 ( )
A.1:3 B.3:1 C.1:2 D.2:1
10.下列说法中,正确的是 ( )
A.1 mol H2SO4与1 mol Ba(OH)2完全中和所放出的热量为中和热
B.中和反应都是放热反应,盐类水解反应都是吸热反应
C.在101 kPa时,1 mol碳燃烧所放出的热量一定叫碳的燃烧热
D.CO燃烧是吸热反应
11.下列说法正确的是( )
A.在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.酸和碱发生中和反应生成1 mol水,这时的反应热叫中和热
C.燃烧热或中和热是反应热的种类之一
D.在稀溶液中,1 mol CH3COOH和1 mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3 kJ
12.已知Zn(s)+ O2(g)=== ZnO(s);ΔH=-350 kJ/mol,则1 g Zn
在氧气中燃烧放出的热量约为( )
A.5.4 kJ B.350 kJ C.3.5 kJ D.8.5 kJ
13.根据热化学方程式:S(s)+O2(g)===SO2(g);ΔH=-297.23 kJ/mol,分析下列说法中不正确的是( )
A.S的燃烧热为297.23 kJ/mol
B.S(g)+O2(g)===SO2(g)放出的热量大于297.23 kJ
C.S(g)+O2(g)===SO2(g)放出的热量小于297.23 kJ
D.形成1 mol SO2的化学键所释放的总能量大于断裂1 mol S(s)和1 mol O2(g)的化学键所吸收的总能量
14.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-569.6 kJ·mol-1,2H2O(g)===2H2(g)+O2(g);ΔH=+482.1 kJ·mol-1。现有1 g液态H2O,蒸发时吸收的热量是( )
A.2.43 kJ B.4.86 kJ C.43.8 kJ D.87.5 kJ
15.已知H-H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol-1,H-N键键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g); ΔH=-92.4kJ·mol-1。则N≡N键的键能是 ( )
A.431kJ·mol-1 B.946kJ·mol-1 C.649kJ·mol-1 D.896kJ·mol-1
16.分析右图的能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是 ( )
A.2A(g)+B(g)=2C(g); ΔH = a (a﹤0)
B.2A(g)+B(g)=2C(g); ΔH = a (a﹥0)
C.2A + B = 2C ; ΔH = a (a﹤0)
D.2C = 2A + B ; ΔH = a (a﹥0)
17.下列各组热化学方程式中,化学反应的△H前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g);△H1 C(s)+O2(g)===CO(g);△H2
②S(s)+O2(g)===SO2(g);△H3 S(g)+O2(g)===SO2(g);△H4
③H2(g)+O2(g)===H2O(l);△H5 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);△H6
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g);△H7 CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s);△H8
A.① B.④ C.②③④ D.①②③
18.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+ OH- (aq) == H2O(l) △H= -57.3KJ/mol,向1L 0.5mol/L的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸,则恰好完全反应时的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是( )
A.ΔH1﹥ΔH2﹥ΔH3 B.ΔH1﹤ΔH3﹤ΔH2
C.ΔH2﹥ΔH1﹥ΔH3 D.ΔH1﹥ΔH3﹥ΔH2
19.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g); △H= + 49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g);△H=-192.9 kJ·mol-1
下列说法正确的是 ( )
A.CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol-1
B.反应①中的能量变化如右图所示
C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D.根据②推知反应: CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的△H>-192.9kJ·mol-1
二、填空题(24分)
20.家用液化气中主要成分之一是丁烷。在101 kPa时,10 kg丁烷完全燃烧生成CO2和H2O(l)放出热量5×105 kJ,丁烷的燃烧热为_________,丁烷燃烧的热化学方程式为_________________ 。
21.1.00 L 1.00 mol·L-1 H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol·L-1 NaOH溶液完全反应,放出114.6 kJ的热量,由此可推知H2SO4与NaOH发生中和反应的中和热为___________,表示该中和热的热化学方程式为 。
22.0.3mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在O2中燃烧,生成固态的B2O3和液态水,放出649.5kJ热量,其燃烧热化学方程式为 。
又已知:H2O(l)== H2O(g)ΔH=44 kJ/mol ,则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________________kJ。
23.1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体所释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。
(1)下列热化学方程式中,能直接表示出氯化钠晶体的晶格能的是
A. Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s) △H B. Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s) △H1
C.Na(s)=Na(g) △H2 D. Na(g)-e-=Na+(g) △H3
E.1/2 Cl2(g)= Cl(g) △H4 F. Cl(g)+ e-= Cl-(g) △H5
(2)写出△H与△H1、△H2、△H3、△H4、△H5之间的关系式
24.硝化甘油(C3H5N3O9)分解的产物为N2、CO2、O2和H2O,它的分解反应方程式为 。已知20℃时,2.27 g硝化甘油分解放出热量为15.4 kJ,则每生成1 mol气体伴随放出的热量为___________ kJ。
25.已知:H2(g)+ O2(g)=H2O(g), 反应过程中
能量变化如图。问:
(1)a、b、c分别代表什么意义?
a
b
c
(2)该反应是放热还是吸热?
△H大于0还是小于0?
第二章 化学反应速率和化学平衡
【知识要点】
一、化学反应速率
1、化学反应速率
(1)概念:化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢的物理量。
通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。
(2)表示方法: v=△c/△t 固体或纯净液体v=△n/△t
(用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中的各物质的化学计量系数比。)
2、影响化学反应速率的因素
(1)内因(主要因素)是指参加反应的物质的性质。
(2)外界条件对化学反应速率的影响
1)浓度:其他条件相同时,增大反应物浓度反应速率增大,减小反应物浓度反应速率减小。
有关解释:在其他条件不变时,对某一反应,活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比。当反应物浓度增大时,单位体积内分子数增多,活化分子数也相应增大,单位体积内的有效碰撞次数也相应增多,化学反应速率增大。
2)压强:对有气体参加的化学反应,若其他条件不变,增大压强,反应速率加快,减小压强,反应速率减慢。
有关解释:当温度一定时,一定物质的量的气体的体积与其所受的压强成反比。若气体的压强增大到原来的2倍,体积就缩小到原来的一半,单位体积内的分子数就增大到原来的2倍。故增大压强,就是增加单位体积里反应物的物质的量,即增大反应物的浓度,反应速率相应增大;相反,减小压强,气体的体积就扩大,反应物浓度减小,反应速率随之减小。
说明: ①若参加反应的物质为固体、液体或溶液,由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变。
②与化学反应无关的气体对化学反应速率是否有影响,要分情况而定。在一定温度下于密闭容器中进行的化学反应N2(g)+3H2(g) 2 NH3 (g):
a、充入He并保持容器的容积不变时,虽容器内气体的总压增大,但由于气体的容积不变,反应物气体的物质的量浓度不变,化学反应速率不变,平衡不移动。
b、充入He并保持容器内的总压不变时,必然是容器的容积增大。而气体容积的增大,引起反应物浓度的减小,化学反应速率减小,平衡左移。
3)温度:当其他条件不变时,升高温度反应速率增大;降低温度反应速率减小。
经验规律:一般来说,温度每升高10℃,反应速率增大2~4倍。
有关解释:在浓度一定时,升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子,从而增加了反应物分子中活化分子的百分数,使有效碰撞次数增多,反应速率增大。温度升高,分子的运动加快,单位时间里反应物分子间碰撞次数增加,反应也相应地加快,前者是反应速率加快的主要原因。
说明:温度对反应速率的影响规律,对吸热、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制。
4)催化剂:催化剂能参与反应,改变反应历程,降低活化能,也就等于提高了活化分子的百分数,从而提高了有效碰撞频率,加快了反应速率。
5)其他因素对化学反应速率的影响
例如,通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等等。总之,向反应体系输入能量,都有可能改变化学反应速率。
二、化学平衡移动原理(勒夏特列原理):如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
1、浓度:增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动。减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动。
2、压强:对于有气体参加的反应,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,减小压强平衡向气体体积增大的方向移动。
 (对于没有气体参加的可逆反应及反应前后气体体积不变的反应,改变压强化学平衡不移动。)
3、温度:升高温度平衡向吸热方向移动,降低温度平衡向放热方向移动。
 无论是吸热反应还是放热反应,升高温度反应速率都加快;降低温度反应速率则减慢。
三、等效平衡:在一定条件(定温、定容或定温、定压)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。
(1)定温、定容:
①反应前后气体体积改变:转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡数值相同。
②反应前后气体体积不变:转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同。
(2)定温、定压:转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同。
四、化学平衡常数
1、定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。 如:mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
(注意:①对于有固体或纯液体参加的反应,它们的浓度不列入K的表达式。
②K值与浓度无关,只受温度影响。不指明温度,K值无意义。
③对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。)
应用:①判断反应进行的程度:K值越大,反应进行的程度越大,反应物转化率越高。
②判断反应热效应:T升高,K值增大,则正反应为吸热反应。
T降低,K值减小,则正反应为放热反应。
五、化学反应自发进行的方向的判断
根据体系存在着力图使自己的能量趋于“最低”和“有序”的自然规律,由焓变和熵变判据组合的复合判据适合于所有的过程。即
ΔG=ΔH-TΔS <0, 反应能自发进行
ΔG=ΔH-TΔS =0,反应处于平衡状态
ΔG=ΔH-TΔS <0,反应不能自发进行
反应热ΔH 混乱度ΔS ΔG=ΔH-TΔS 自发性
>0 >0 低温>0,高温<0 较高温度能自发
>0 <0 >0 任何温度都不能自发
<0 >0 <0 任何温度都能自发
<0 <0 高温>0,低温<0 较低温度能自发
【巩固练习】
1、对于反应A(g)+3B(g) 2C(g),下列各数据表示不同条件下的反应速率,其中反应进行得最快的是( )
A、v(A)=0.01 mol/(L s) B、v(B)=0.02 mol/(L s)
C、v(B)=0.60mol/(L min) D、v(C)=1.0mol/(L min)
2、在可逆反应中,改变下列条件一定能加快反应速率的是( )
A、增大反应物的量 B、升高温度 C、增大压强 D、使用催化剂
3、在2L的密闭容器中发生下面反应:A(g)+2B(g) 3C(g),经过3min后A的物质由10mol变为7mol,则下面表示的反应速率正确的是( )
A、vA=1mol·L-1·min-1 B、vB=1mol·L-1·min-1
C、vC=2mol·L-1·min-1 D、vB=2mol·L-1·min-1
4、在气体反应中,能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增加的方法是( )
①增大反应物浓度 ②升高温度 ③增大压强 ④移去生成物 ⑤加入催化剂
A、①③ B、②⑤ C、②④ D、①⑤
5、合成氨所需的H2由炭和水蒸气反应制得,其中一步反应为CO+H2O(g)CO2+H2△H<0,欲使CO的转化率提高,同时提高H2的产率,可以采取的措施是( )
A、增大水蒸气的浓度 B、升高温度 C、增大CO浓度 D、增大压强
6、在密闭容器中充入N2和H2,合成NH3,到2秒末测得,v (H2) ==0.45 mol / (L·s),则2秒末NH3的浓度为( )
A、0.5 mol / L B、0.45 mol / L C、 0.6 mol / L D、0.55 mol / L
7、在一定条件下,进入氨合成塔的混合气体中含N2的体积分数为22%,含H2的体积分数为78%,经过合成反应达到平衡后,在相同的温度和压强下,气体的体积缩小至原体积的95%,N2的转化率与下面接近的数值是( )
A、12.5% B、1.4% C、10.5% D、9%
8、一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志的是( )
①C的生成速率与C的分解速率相等;②单位时间内amol A生成,同时生成3amol B;③A、B、C的浓度不再变化;④混合气体的总压强不再变化;⑤混合气体的物质的量不再变化;⑥单位时间消耗amol A,同时生成3amol B;⑦A、B、C的分子数目比为1:3:2。
A、②⑤ B、①③ C、②⑦ D、⑤⑥
9、一定条件下将含1molNH3的体积不变的密闭容器加热,发生反应2NH3N2+3H2,一段时间后达到平衡,此时NH3的体积分数为x%。若在该容器中再加入1molNH3后密封,加热到相同温度使反应达到平衡,设此时NH3的体积分数为y%,则x和y的关系正确的是( )
A、x<y B、x>y C、 x=y D、x≥y
10、在一定条件下,在容积为2L的密闭容器中,将2molL气体和3molM气体向混合,发生如下反应:2L(g)+3M(g) xQ(g)+3R(g),4s后该反应达到平衡时,生成2.4molR,并测得Q的反应速率为0.1mol/(L·s),下列有关叙述正确的是( )
A、x的值为2 B、混合气体的密度变大
C、L的转化率为80% D、平衡时M的浓度为0.6mol/L
11、在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g),
平衡时测得A的浓度为0.50mol/L,保持温度不变,将容器的体积扩大两倍,测得A的浓度变为0.35 mol/L,下列有关判断正确的是( )
A、x+y<z B、平衡正向移动
C、A的转化率降低 D、C的体积分数下降
12、按温度每升高10℃,化学反应速率增大2倍来计算,若某反应由50℃升温到80℃,反应速率比原来增大( )
A、4 倍  B、6 倍 C、8 倍 D、9 倍
13、在一定温度不同压强(p1<p2)下,可逆反应2X(g) 2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反应混合物中的体积分数()与反应时间(t)的关系有以下图示,正确的是( )
14、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )
A、加热 B、不用稀硫酸,改用98%浓硫酸
C、滴加少量CuSO4溶液 D、不用铁片,改用铁粉
15、已知450℃时,反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的K=50,由此推测在450℃时,反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的化学平衡常数为( )
A、50 B、0.02 C、100 D、无法确定
16、反应 2X(气)+Y(气) 2Z(气)+热量,在不同温度(T1和T2)
及压强(P1和P2)下,产物Z的物质的量(nZ)与反应时间(t)的关
系如图所示。下列判断正确的是( )
A、T1P2
C、T1>T2 P1>P2 D、T1>T2 P117、同质量的锌与盐酸反应,欲使反应速率增大,选用的反应条件正确的组合是:①锌粒 ②锌片 ③锌粉 ④5%盐酸 ⑤10%盐酸 ⑥15%盐酸 ⑦加热 ⑧用冷水冷却 ⑨不断振荡 ⑩迅速混合后静置( )
A、③⑥⑦⑨ B、③⑤⑦⑨ C、①④⑧⑩ D、②⑥⑦⑩
18、某化学反应其△H== —122 kJ/mol, S== 231 J/(mol·K),则此反应在下列哪种情况下可自发进行( )
A、在任何温度下都能自发进行 B、在任何温度下都不能自发进行
C、仅在高温下自发进行 D、仅在低温下自发进行
19、对于可逆反应A(g)+2B(g)2C(g)(正反应吸热),下列图象中正确的是
A B C D
20、在恒温恒容的密闭容器里发生可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g)。容器内开始加入下列各组物质,达到平衡时逆反应速率最小的是( )
A、2molA和1molB B、1molA和1molB
C、1molA和2molB D、1molB和1molC
21、已知可逆反应A+2BM+N(正反应为放热反应),在一定条件下达到平衡时,A在反应混合物中的质量分数为a%,若要通过改变条件使A的质量分数变为2a%,则下列各项可改变的条件中,一定能达到目的的是(其中a<50)( )
A、增大容器体积 B、增大反应容器内压强
C、升高反应温度 D、使用适量催化剂
22、在密闭容器内,使1molN2和3molH2混合发生下列反应:3H2+N22NH3 △H<0
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是 ______。
(2)保持体积不变,升高温度时,混合气体的平均式量___ __,密度_____。
(3)当达到平衡时,充入Ar气,并保持体积不变,平衡将_______移动。
(4)当达到平衡时,充入Ar气,并保持压强不变,平衡将______移动。
(5)当达到平衡时,充入N2并保持压强不变,平衡将________移动。
(6)当达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时增大1倍,平衡将___移动。
23、在体积相同的四个容器,按下列要求充气体,并加入适当催化剂,①1 mol N2+3 mol H2
②2 mol N2+3mol H2 ③1 mol H2+4 mol H2 ④1mol N2+4mol H2+0.5mol NH3在700K时分别建立平衡,四种情况下H2的转化率由大到小的顺序是___ ____。
24、在某一容积为2L的密闭容器内,加入0.8mol的H2和0.6mol的I2,在一定的条件下发生如下反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g) △H<0。反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为 ;
(2)根据图1数据,反应开始至达到平衡时,平均速率v(HI)为 ;
(3)反应达到平衡后,第8分钟时:
①若升高温度,化学平衡常数K(填写增大、减小或不变)HI浓度的变化正确 ;
(用图2中a~c的编号回答)
②若加入I2,H2浓度的变化正确的是 。(用图2中d~f的编号回答)
(4)反应达到平衡后,第8分钟时,若反容器的容积扩大一倍,请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。
25、甲烷蒸气转化反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2。
已知温度、压强和水碳比[]对甲烷蒸气转化反应的影响如下图:
图1(水碳比为3) 图2(水碳比为3) 图3(800℃)
⑴该反应平衡常数K表达式为________________________。
⑵升高温度,平衡常数K_________(选填“增大”、“减小”或“不变”,下同),降低反应的水碳比,平衡常数K__ ________。
⑶图2中,两条曲线所示温度的关系是:t1__ ___t2(选填>、=或<);在图3中画出压强为2 MPa时,CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。
26、在一定温度下,10L密闭容器中加入5molSO2、4.5molO2,经10min后反应达平衡时有3molSO2发生了反应。试计算:
(1)O2的转化率为多少?
(2)用SO2表示该反应的反应速率为多少?
(3)平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比为多少 (最简整数比)
(4)平衡时体系中SO3的百分含量(体积分数)为多少?
(5)平衡常数K为多少?
第三章 电离平衡
第一节 弱电解质的电离
一、强电解质和弱电解质
强电解质:
电解质 电离程度
弱电解质
注意:①化合物不是电解质即为非电解质②难溶性化合物不一定就是弱电解质。
(例如:BaSO4难溶,但它溶解那部分是完全电离的,所以BaSO4等仍为强电解质。)
③溶液的导电性与电解质强弱没有必然的关系
④电离方程式的书写, 强电解质电离用“==”,弱电解质电离用“”
二、弱电解质的电离平衡
1、电离平衡概念:
2、特点:(1)“等”:v电离= v结合(2)“动”:动态平衡,v电离= v结合 ≠0
(3)“定”:平衡时分子、离子的浓度不再变化
(4)“变”:电离平衡是相对的平衡,外界条件改变,平衡可能要移动,移动的方向运用勒夏特列原理判断。
3、影响电离平衡的因素
(1)决定性因素——弱电解质的本性。
(2)外因:溶液浓度—同一弱电解质,物质的量浓度越大,离子浓度越大,电离度越小
温度—由于弱电解质电离过程均要吸热,因此温度升高,电离度增大。
4、电离平衡常数
(1)概念:在一定条件下,弱电解质的电离达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的系数次方之积跟溶液中未电离的分子的浓度系数次方之积的比是一个常数,这个常数叫电离平衡常数,简称电离常数,用K表示。(酸的电离平衡常数也可用Ka表示,碱的电离平衡常数也可用Kb表示)注:浓度指平衡浓度。
(2)电离平衡常数的意义:
K值越大,说明电离程度越大,酸碱也就越强;
K值越小,说明电离程度越小,离子结合成分子就越容易,酸碱就越弱。
(3)影响K的外界条件:对于同一电解质的稀溶液来说,K只随温度的变化而变化,一般温度升高,K值变大。若不指明温度,一般指25℃。
(4)多元弱酸、多元弱碱的电离
多元弱酸的电离是分步电离的,每步电离都有电离平衡常数,通常用K1、K2、K3 分别表示。如:磷酸的三个K值,K1》K2》K3 ,但第一步电离是主要的,磷酸溶液的酸性主要由第一步电离决定。因此在说明磷酸溶液显酸性的原因时,只写第一步电离方程式。
多元弱碱的电离也是分步电离的,但习惯上书写其电离方程式时,可写其总的电离方程式。如:Cu(OH)2 Cu2++2OH—
1.用0.01mol·L-1 NaOH 溶液完全中和pH=3的下列溶液各100mL。需NaOH溶液体积最大的是( )
A.盐酸 B.硫酸 C.高氯酸 D.醋酸
2.用0.1mol·L-1 NaOH 溶液完全中和物质的量浓度相等的下列溶液各100mL。需NaOH溶液体积 ( )
A.中和盐酸的最大 B.中和硝酸的最大
C.中和醋酸的最大 D.一样大
3.有浓度为0.1mol·L—1的氨水,pH=11,用蒸馏水稀释100倍,则NH3·H2O的电离平衡向________(填“促进”或“抑制”)电离的方向移动,溶液的pH将变为____________(填序号)
A.9~11之间 B.11 C.12~13之间 D.13
4.在同一温度下,当弱电解质溶液a,强电解质溶液b,金属导体c的导电能力相同,若同时升高到相同温度,则它们的导电能力是( )
A. a>b>c B. a=b=c C. c>a>b D. b>c>a
5.相同温度下,100mL 0.01mol/L的HF与10mL 0.1mol/L的HF相比较,下列数值前者大于后者的是( )
A.中和时所需NaOH的量 B.c (H+) C.电离程度 D.c (OH-)
6.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是( )
A.向水中投入一小块金属钠 . B.将水加热煮沸.
C.向水中通入二氧化碳气体. D.向水中加食盐晶体
第二节 水的电离和溶液的pH值
1、水是极弱的电解质,原因能发生自电离 H2O+H2OH3O++OH-简写成H2OH++OH-,与其它弱电解质一样,其电离程度大小受温度及酸、碱、盐等影响。
2、水的离子积——纯水及电解质稀溶液中(c≤1mol·L-1)有c(OH-)·c(H+)=Kw,Kw只受温度影响,常温时(25℃)Kw=1×10-14,温度升高,水的电离程度增大。Kw亦增大,100℃,Kw=1×10-12。
计算题记牢公式c(OH-)·c(H+)=Kw计算时看是否是常温,不是常温要看该温度下的Kw值
1.(1)恒温下,向pH=6的蒸馏水中加入2.3g金属钠,充分反应后,再加蒸馏水稀释到1L,所得溶液的pH= 。
(2)向pH=6的CH3COOH和c(H+)=10-6mol·L-1的稀盐酸中分别投入大小、质量相同的金属钠,反应刚开始时,产生H2的速率前者与后者相比是 (填选项序号)。
A.一样快 B.前者快 C.后者快 D.无法比较
2.常温下,在0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中,水的离子积是( )
A.1×10-14 B.1×10-13. C.1.32×10-14 D.1.32×10-15.
3.25℃时,pH=2的HCl溶液中,由水电离出的H+浓度是 ( ).
A.1×10-7mol·L-1 B.1×10-12mol·L-1.
C.1×10-2mol·L-1 D.1×10-14mol·L-1.
4.在25℃时,某稀溶液中由水电离产生的[H+]=10-13mol/L。有关该溶液的叙述正确的是( )
A .该溶液一定呈酸性 B .该溶液一定呈碱性
C .该溶液的pH值可能为1 D. 该溶液的pH值可能为13
5.90℃时水的离子积KW=3.8×10-13,该温度时纯水的pH ( )
A.等于7 B.介于6~7之间. C.大于7 D.无法确定
3、溶液的pH
(1)表示方法:pH= (适用范围:稀溶液)
(2)测定方法: 、 、
酸碱指示剂:一般选用 、
名称 变色范围/颜色 变色范围/颜色 变色范围/颜色
石蕊
酚酞
甲基橙
1.下列溶液一定是碱性的是( )
A.溶液中c(OH-)>c(H+). B.滴加甲基橙后溶液显红色.
C.溶液中含有OH-. D.滴加甲基橙后溶液显黄色
2.下列溶液肯定是酸性的是( )
A .含H+的溶液 B.加酚酞显无色的溶液
C.pH<7的溶液 D. [OH-]<[H+]的溶液
4、有关pH计算的解题规律
(1)单一溶液的pH计算
①强酸溶液,如HnA,设浓度为c mol·L-1,则
c(H+)= nc mol·L-1,pH= —lg{c(H+)}= —lg nc
②强碱溶液,如B(OH)n,设浓度为c mol·L-1,则
c(H+)= 10—14/nc mol·L-1,pH= —lg{c(H+)}=14+lg nc
(2)酸碱混合pH计算
①适用于两种强酸混合 c(H+)混 = [c(H+)1V1+ c(H+)2V2] /(V1+ V2)。
②适用于两种强碱混合 c(OH—)混 = [c(OH—)1V1+ c(OH—)2V2] /(V1+ V2)
③适用于酸碱混合,一者过量时:
c(OH—)混 | c(H+)酸V酸 — c(OH—)碱V碱|
c(H+)混 V酸 + V碱
说明:①若两种强酸(pH之差大于2)等体积混合,混合液pH = pH小 + 0.3
②若两种强碱(pH之差大于2)等体积混合,混合液pH = pH大 — 0.3
④恰好完全反应,则c(H+)酸V酸 = c(OH—)碱V碱
1.pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合,所得溶液的pH=11,则强碱与强酸的体积比是( ).
A.11∶1 B.9∶1 C.1∶11 D.1∶9.
2.25℃时,将pH=x的H2SO4溶液与pH=y的NaOH溶液按体积比1:100混合,反应后所得溶液pH=7。若x= y/3,则x值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
3.有一pH = 12的NaOH溶液100 mL ,欲使它的pH降为11。
(1)如果加入蒸馏水,就加入________ mL
(2)如果加入pH = 10的NaOH溶液,应加入_________ mL
(3)如果加入0.008 mol/L HCl溶液,应加入__________ mL
5、强酸(强碱)、弱酸(弱碱)加水稀释后的pH的计算
(1)强酸pH=a,加水稀释10n倍,则pH= a + n
(2)弱酸pH=a,加水稀释10n倍,则pH< a + n
(3)强碱pH=b,加水稀释10n倍,则pH= b—n
(4)弱碱pH=b,加水稀释10n倍,则pH> b—n
(5)酸碱溶液无限稀释时,pH只能约等于或接近于7,酸的pH不能>7,碱的pH不能<7
因为:常温下弱酸(弱碱)用水稀释,当弱酸(弱碱)电离的H+(OH—)浓度小于10—6 mol·L-1时,计算稀释液的pH值,不能忽略水的电离。
例:将pH=6的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后,溶液中的( )
A.pH=9 B.c(OH-)≈10-5mol·L-1.
C.pH≈7 D.c(OH-)≈10-7 mol·L-1.
酸碱中和滴定
1、仪器和试剂
量取液体 : 滴定管
铁架台(滴定管夹)、锥形瓶、标准液和待测液、指示剂
2、操作步骤:①检查滴定管是否漏水(操作方法) ②蒸馏水洗涤
③标准液或待测液润洗滴定管 ④装液和赶气泡调零 ⑤滴定 ⑥读数
例:在一支25mL的酸式滴定管中盛入0.1mol/L HCl溶液,其液面恰好在5mL刻度处。若把滴定管内溶液全部放入烧杯中,再用0.1mol/L NaOH溶液进行中和,则所需NaOH溶液的体积( )
A.大于20mL B.小于20mL C.等于20mL D.等于5mL
2.进行中和滴定时,事先不应该用所盛溶液洗涤的仪器是( )
A.酸式滴定管 B.碱式滴定管 C.锥形瓶 D.移液管
3、指示剂选用:①变色要灵敏,变色范围要小,且变色范围尽量在pH突变范围内(因此中和滴定一般选用酚酞、甲基橙,而不用石蕊试液。
4、滴定终点不是酸碱恰好完全反应,但是由于在酸碱恰好完全反应前后,少加一点标准液或多加一滴标准液,会使pH发生很大的变化,可以使酸碱指示剂变色,对于结果影响不大。
1.室温下0.l mol·L-1 NaOH溶液滴定a mL某浓度的HCl溶液,达到终点时消耗NaOH溶液b mL,此时溶液中氢离子的浓度c(H+) / mol·L-1是(  )
A.0.la/(a+b) B.0.1b/(a+b) C.1×107 D.1×10-7
2.下列实验中,直接采用沾有水滴的仪器,对实验结果没有影响的是( )
A.氨的喷泉实验 B.实验室制氧气:试管
C.中和滴定:锥形瓶 D.中和滴定:滴定管
3.实验室用标准盐酸溶液测定某NaOH溶液的浓度,用甲基橙作指示剂,下列操作中可能使测定结果偏低的是( )
A.酸式滴定管在装酸液前未用标准盐酸溶液润洗2~3次
B.开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡,在滴定过程中气泡消失
C.锥形瓶内溶液颜色变化由黄色变橙色,立即记下滴定管液面所在刻度
D.盛NaOH溶液的锥形瓶滴定前用NaOH溶液润洗2~3次
4.实验室有一瓶混有氯化钠的氢氧化钠固体试剂,经测定NaOH的质量分数约为82.0%,为了验证其纯度,用浓度为0.2mol/L的盐酸进行滴定,试回答下列问题:
(1)托盘天平称量5.0g固体试剂,用蒸馏水溶解于烧杯中,并振荡,然后立即直接转入 500mL容量瓶中,恰好至刻度线,配成待测液备用。请指出以上操作中出现的五处错误。
(2)将标准盐酸装在25.00mL 滴定管中,调节液面位置在 处,并记下刻度。
(3)取20.00mL待测液,待测定。该项实验操作的主要仪器有 。 用 试剂作指示剂时,滴定到溶液颜色由 刚好至 色时为止。
(4)滴定达终点后,记下盐酸用去20.00mL,计算NaOH的质量分数为 。
(5)试分析滴定误差可能由下列哪些实验操作引起的 。
A.转移待测液至容量瓶时,未洗涤烧杯
B.酸式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接装盐酸
C.滴定时,反应容器摇动太激烈,有少量液体溅出
D.滴定到终点时,滴定管尖嘴悬有液滴 E.读滴定管开始时仰视,读终点时俯视
6.如图
(1)图I表示10mL量筒中液面的位置,A与B、B与C刻度相差1mL,如果刻度A为4,量筒中液体体积是 mL。
(2)图II表示50mL滴定管中液面的位置,如果液面处的读数是a,则滴定管中液体的体积(填代号) 。
A.是a mL B.是(50-a)mL
C.一定大于a mL D.一定大于(50-a)mL
7.用沉淀法测定NaHCO3和K2CO3均匀混合物的组成。实验中每次称取样品的质量、向所配制的溶液中加入Ba(OH)2的溶液体积、生成对应沉淀的质量等实验数据见下表:
实验序号 样品质量/g V[Ba(OH)2(aq)/L 沉淀质量/g
1 a 0.5 b
2 2a 0.5 2.758
3 2.574 0.5 3b
4 4a 0.5 4b
5 5a 0.5 4b
请回答下列问题:
(1)b= g; (2)样品中n(NaHCO3):n(K2CO3)= 。
(3)25℃时,取第3次实验后的滤液的1/10,加水稀释至500ml,试计算所得溶液的pH值。
8.有PH为13的Ba(OH)2、NaOH的混合溶液100mL,从中取出25mL用0.025mol/LH2SO4滴定,当滴定至沉淀不再增加时,所消耗的酸的体积是滴定至终点所耗酸体积的一半。求:
(1)当滴到沉淀不再增加时,溶液的pH(设体积可以加和)
(2)原混合溶液中Ba(OH)2和NaOH的物质的量浓度
第三节 盐类的水解(课时1、2)
一、盐溶液的酸碱性
2.任何一种盐都可以看作是 和 反应的产物,按生成盐的酸和碱的强弱可以把盐分为:
水溶液呈 性
水溶液呈 性
水溶液呈 性
弱酸弱碱盐 水溶液的酸碱性要看弱酸和弱碱的相对强弱。(谁强显谁性)
要求:能够根据化学式判断盐的种类,进而推出前三种盐溶液的酸碱性
(1)常见的强酸有 、 、 、 、 、 。
(1)常见的强碱有 、 、 、 。(另第IA族的铷、铯, 第IIA族的锶对应的碱)
例题:实验室有下列试剂:①NaOH溶液 ②水玻璃 ③Na2S溶液 ④NH4Cl溶液 ⑤浓H2SO4,其中必须用带橡胶塞的试剂瓶保存的是( )
A、①④⑤ B、①②③ C、①②④ D、②④⑤
二、盐溶液呈现不同酸碱性的原因
溶液呈酸、碱性取决于 .
强酸强碱盐溶液中没有任何因素使c(H+)和c(OH—)不相等,因此强酸强碱盐溶液呈 性.任何水溶液中都存在水的电离平衡 .
强酸弱碱盐在水溶液中完全电离,电离出 阳离子和 阴离子,则强酸弱碱盐电离出来的 离子和水电离出来的 离子结合成 使H2O的电离平衡向 方向移动,到达新平衡时c(H+) c(OH—),溶液呈 性.
例:NH4Cl溶液: 水微弱电离,电离出 和
NH4Cl在水溶液中完全电离,电离出 和
NH4Cl电离出的 和水电离出的 结合生成 , 使H2O的电离平衡向 方向移动,到达新平衡时c(H+) c(OH—),溶液呈 性.
化学方程式
离子方程式
NH4Cl水溶液存在的微粒有 种,分别是 .
强碱弱酸盐在水溶液中完全电离,电离出 阳离子和 阴离子,则强碱弱酸盐电离出来的 离子和水电离出来的 离子结合成 (或 )
使H2O的电离平衡向 方向移动,到达新平衡时c(H+) c(OH—),溶液呈 性.
例: CH3COONa在水溶液中完全电离,电离出 和 CH3COONa电离出的 和水电离出的 结合生成 , 使H2O的电离平衡向 方向移动,到达新平衡时c(H+) c(OH—),溶液呈 性.
化学方程式
离子方程式
CH3COONa水溶液存在的微粒有 种,分别是 .
三、盐类的水解:在 中 电离出来的离子跟水所电离出来的 或 结合生成 的反应..
1、必须在 中,不溶于水的部分不考虑.
2、生成弱酸或弱碱(难电离微粒)
3、实质:复分解反应
盐+水酸+碱 (中和反应的逆反应)
中和反应 热,所以水解 热.
中和反应程度 ,所以水解程度 (较大、较小),书写水解方程式时要用可逆符号.
由于程度较小一般不标明气体,沉淀符号.
另:多元弱酸根离子分步水解,以 为主(除SiO32-外),都要分步写.
要求:能够判断是否是水解反应,要能够书写水解的化学方程式和离子方程式
1.下列物质溶解于水时,电离出的阴离子能使水的电离平衡向右移动的是( )
(A)CH3COONa (B)Na2SO4 (C)NH4Cl (D)H2SO4
2.下列式子属于水解反应,且溶液呈酸性是 ( )
(A)HCO3—+H2O H3O++CO32—
(B)Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
(C)HS—+H2O H2S+OH—
(D)NH4++H2O NH3·H2O+H+
3.按要求写出下列水溶液中水解的化学方程式和离子方程式,并判断溶液的酸碱性,
(1) 硫酸铁:
(2)明矾
(3)硝酸铵
(4)硫酸铜
(5)氯化镁
(6)硅酸钠
(7)碳酸钾
(8) 碳酸氢钡
(9)偏铝酸钠
(10)次氯酸钠
(11)硫化钠
(12)NaCN
(13)K2C2O4(草酸钾、乙二酸钾)
(14)磷酸钠
水溶液呈酸性的是
水溶液呈碱性的是
4.写出离子方程式
(1)将NH4Cl加入到重水中 。
(2)由FeCl3制Fe(OH)3胶体
5. pH值为3的CH3COOH和pH为11的NaOH溶液等体积混合,混合后溶液pH为( )
A. pH>7 B. pH< 7 C. pH=7 D.无法判断
7.一定温度下,甲、乙两瓶氨水的浓度分别为1mol/L和0.1mol/L,则甲、乙两瓶氨水中c(OH—)之比为( )
A. 大于10 B. 小于10 C. 等于10 D. 无法确定
第三节 盐类的水解(课时3、4)
四、盐类的水解规律:
(水解规律)(无弱不水解)有弱才水解,都弱双水解,
越弱越水解(都强显中性)谁强显谁性。
注意:①有弱还要看溶不溶,不溶也不一定不水解。(如MgCO3也水解,但是FeS不水解。)
②中和反应一般是完全进行的,所以有弱电解质参与的中和反应的逆反应,其水解反应程度很小,用可逆符号。
③谁强显谁性,都强不水解显中性,都弱看水解的相对强弱。
④多元弱酸的酸式酸根看电离与水解的相对强弱。
(HSO3—和H2PO4—,电离程度>水解程度,所以NaHSO3和Na H2PO4的水溶液呈酸性,其他弱酸的酸式盐一般水溶液呈碱性)
例题:将0.05mol下列物质置于500mL水中,充分搅拌后,溶液中阴离子数目最多的是( )
A、NH4Br B、K2SO4 C、Na2S D、Mg(OH)2
五、影响因素
(1)内因—
(2)外因:
例: 以FeCl3水解为例:
FeCl3水解离子方程式
条件变化 对水解方向的影响 c(Fe3+) c(H+) pH 现象 水解程度(水解百分率)
升高温度
加水
加FeCl3(S)或浓FeCl3(aq)
加入镁粉
加盐酸
加NaOH(S)
加入Na2CO3(S)或NaHCO3(S)
加入NaHSO4(S)
加入NaCl(S)
练习:CH3COONa的水解
水解离子方程式
条件变化 c(CH3COO-) c(CH3COOH) c(OH-) c(H+) pH 水解程度
升高温度
加水
加醋酸
加醋酸钠
加盐酸
加NaOH(S)
推广:
①浓度:增大盐的浓度,水解平衡向 移动,但水解程度 。道理与化学平衡相似,增大某反应物浓度,平衡向 移动,但该反应物转化率一般要 。减小盐的浓度(加水稀释),平衡向 移动。如CO32-+H2OHCO3-+OH-,加水稀释c(HCO3-)、c(OH-)均 。故盐的浓度越大,水解程度 ,但对应的离子浓度 。
溶液的酸碱性:
对于水解呈酸性的溶液加酸 水解,加碱 水解。
对于水解呈碱性的溶液加酸 水解,加碱 水解。(填促进、抑制)
(如a、FeCl3溶液在配制时加入盐酸,抑制其水解。
b、等物质的量浓度的NH4HSO4和NH 4Cl溶液,c(NH4+)显然是NH4HSO4大于NH4Cl。)
②温度:温度越高,水解程度 。因盐类水解是中和反应的 ,中和反应均为放热反应,水解反应一定 。
(如制备Fe (OH)3胶体利用了温度对盐类水解的影响。)
③同种元素阳离子的化合价——价高者解程度更大,如Fe3+>Fe2+
习题:1.在6份0.01mol/L氨水中分别加入下列各物质:A.浓氨水B.纯水 C.少量K2CO3D.少量H2SO4 E.少量NaOH固体 F.少量Al2(SO4)3固体
(1)能使c(OH—)减小、c(NH4+)增大的是_______
(2)能使c(OH—)增大、c(NH4+)减小的是_______
(3)能使c(OH—)和c(NH4+)都增大的是_________
(4)能使c(OH—)和c(NH4+)都减小的是_________
2.有四种一元酸HA、HB、HC、HD,相同物质的量浓度的NaD和NaB溶液的pH,前者比后者大,NaA溶液呈中性,1mol/L的KC溶液遇酚酞试液呈红色;同体积、同物质的量浓度的HB、HC用样的装置分别作导电性试验,发现后者的灯泡比前者亮,则这四种酸的酸性由强到弱的顺序为_____________________。
3.下列叙述中错误的是
(A)配制FeCl3溶液,为了抑制水解,常加入盐酸 (B)盐类都能水解
(C)盐类的水解反应,通常是吸热反应
(D)盐类水解是指组成盐的离子跟水电离出来的H+或OH—生成弱电解质的反应
4.有A、B、C、D、E五种溶液,其中的阳离子分别是Ag+、Na+、Ba2+、Al3+、Fe3+,阴离子分别为Cl—、OH—、NO3—、CO32—、SO42—(都不重复),现进行如下实验:
(1)C溶液中加入纯铁粉,溶液质量增加;
(2)A、E溶液都呈碱性,测得0.1mol/L的A溶液pH小于0.1mol/L的E溶液;
(3)在B溶液中逐滴加入氨水,出现沉淀,继而沉淀消失;
(4)在D溶液中加入硝酸钡溶液,无明显现象。
据此推断各溶液的成分:A为 ;B为 ;C为____________;D为____________;E为____________;
六、水解平衡中的三个守衡关系:
CH3COONa + H2OCH3COOH + NaOH
CH3COO— + H2O CH3COOH + OH-
以醋酸钠溶液为例说明:(填>,< ,=)
溶液呈电中性,所以溶液中n(正电荷)= n(负电荷)
即:n(Na+)+ n(H+) n(CH3COO—)+ n(OH-)(两边同时除以体积)
即:电荷守恒:c(Na+)+c(H+)= c(CH3COO—)+ c(OH-)
CH3COONa固体中,n(Na+) n(CH3COO—)
但在CH3COONa溶液中,因为CH3COO—)水解,所以 n(Na+) n(CH3COO—)
即 c(Na+) c(CH3COO—);根据CH3COONa固体中,n(Na+) n(CH3COO—)
所以该溶液中n(Na+) n(CH3COO—) + n(CH3COOH),(两边同时除以体积)
即:物料守恒:c(CH3COOH)+ c(CH3COO—)=c(Na+)
将上述两式相加得到以下关系:
质子守恒:c(OH-)= c(H+)+ c(CH3COOH)
质子守恒:根据水电离出的c(OH-)= c(H+),溶液中的H+或OH-虽与其他离子结合而以不同的形式存在,但其总量相同,
练习:
1.写出下列溶液中的三种守衡关系。
(1)碳酸钠
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
(2)硫化钾
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
(3)磷酸钠
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
2.某二元酸(化学式用H2B表示)在水中的电离方程式是: H2B H+ + HB– ,HB– H+ + B2– 。回答下列问题:
(1)Na2B溶液显_______ __(填“酸性”,“中性”,或“碱性”)。
理由是______________________________ ____(用离子方程式表示)。
(2)在0.1 mol/L的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是__________。
A、c (B2– ) + c (HB– ) + c (H2B) = 0.1 mol/L
B、c (Na+ ) + c (OH– ) = c (H+) + c (HB– )
C、c (Na+ ) + c (H+ ) = c (OH – ) + c (HB– ) + 2c (B2 – )
D、c (Na+ ) = 2c (B 2– ) + 2c (HB–)
3.0.1mol/L的Na2S溶液中,有关粒子的浓度大小关系正确的是
(A)c(Na+)+c(H+)=c(S2—)+c(HS—)+c(OH—)
(B)c(Na+)+c(H+)=2c(S2—)+c(HS—)+c(OH—)
(C)c(Na+)=2c(S2—)+2c(HS—)+2c(H2S)
(D)c(Na+)=2c(S2—)+2c(HS—)+2c(H2S)
4.在常温下,将等体积的盐酸和氨水混和后,所得溶液的pH=7,则下列说法正确的是
(A)原来盐酸的物质的量浓度等于氨不的物质的量浓度
(B)所得溶液中c(NH4+)=c(Cl—)
(C)所得溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(Cl—)
(D)所得溶液中c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl—)
第三节 盐类的水解(课时5、6)
七、盐类水解的应用:
(1)判断溶液的酸碱性:
①水解呈碱性的溶液,保存时试剂瓶要用橡胶塞。
②根据盐溶液的酸碱性,可以证明酸、碱的强弱。
酸:选其强碱盐溶液,若该盐溶液呈中性,说明该酸是 ;若呈碱性说明该酸是 。
碱:选其强碱盐溶液,若该盐溶液呈中性,说明该碱是 ;若呈酸性说明该碱是 。
③根据同浓度(相同)强碱(不同)弱酸盐溶液的碱性强弱,可以比较弱酸的相对强弱。
弱酸越弱,说明对应的弱酸根离子水解程度越 。
几种同浓度(相同)强碱(不同)弱酸盐溶液碱性越强,对应酸的酸的酸性越 。
④某些活泼金属与强酸弱碱盐反应。(如:Mg放入NH4Cl、FeCl3溶液中产生氢气。)
⑤判断溶液中微粒种类:先看溶剂分子和溶剂电离产生的微粒,再看溶质电离产生的微粒,最后看溶剂和溶液相互作用产生的微粒;
练习:写出Na2CO3和Na3PO4溶液中的所有微粒
Na2CO3
Na3PO4
(2)解释一些化学现象
①无水AlCl 3 瓶盖打开有白雾,试解释原因:
②明矾、三氯化铁净水。(水解的离子反应方程式)
明矾净水
三氯化铁净水
原因:胶体粒子的表面积 ,吸附能力 , 而起净水作用。
例:铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂,它的氧化性比KMnO4更强,本身在反应中被还原为Fe3+,铁酸钠能净水的原因是

③用ZnCl2、NH4Cl作焊药:(生活知识介绍)
金属表面往往存在氧化膜,这种氧化膜的存在会使焊接不牢固(即出现虚焊现象),而用NH4Cl或ZnCl2作为焊接时的焊药则能够保证焊接的牢固。原因是 NH4Cl或ZnCl2水解显 ,这种酸性的溶液可以除去金属表面的氧化膜。
油条的制作口诀是“一碱、二矾、三盐”,其中碱、矾、盐分别是指:NaHCO3、
KAl(SO4)2·12H2O和NaCl,在面团中Al3+和HCO3-发生双水解反应,
Al3++3HCO3-=Al(OH)3 +3CO2
当面团被投入到沸腾的油中时,面团受热,其中的CO2体积增大, 致使面团膨胀为油条。
(3)盐类水解平衡的移动
①配制盐溶液。
配制FeCl3溶液要加入 ,配制Na2SiO3溶液加入 ,目的:
例:实验室在配制硫酸铁溶液时,先把硫酸铁晶体溶解在稀硫酸中,再加水稀释到所需的浓度,这样操作的目的是( )
A、提高硫酸铁的溶解度 B、防止硫酸铁分解
C、降低溶液的pH D、抑制硫酸铁水解
②热的纯碱溶液清洗油污效果较好,原因:
③制备Fe(OH)3胶体的操作:
为什么用沸水? 。加热时间能不能太长?
原因
④采用加热的方法来促进溶液中某些盐的水解,使之生成氢氧化物沉淀,以除去溶液中某些金属离子。
例:KNO3溶液中有Fe3+,用什么方法除去?解释。
⑤判断盐溶液加热蒸干的产物:
例:将Na2CO3溶液加热蒸干后得到
提示:加热尽管促进水解,但是产生了NaOH,碱性条件下无CO2逸出。
小结:盐水解生成 时,蒸干后一般得到原物质。
将FeCl3溶液加热蒸干后得到 ,蒸干后再灼烧得到
提示:水解产生的HCl易挥发。最终会全部逸出。
小结:盐水解生成 时,蒸干后一般得到弱碱。
将Fe2(SO4) 3溶液加热蒸干后得到
提示:水解产生的H2SO4不易挥发,最终仍和水解产生的Fe(OH)3反应。
小结:盐水解生成 时,蒸干后一般得到原物质。
将NaHCO3溶液加热蒸干后得到 ,
提示:因为NaHCO3受热分解,所以最终得到固体不是NaHCO3。
小结:不稳定性盐的溶液加热蒸干时得到的固体与原盐的组成不同。
将Na2 SO3溶液加热蒸干后得到
提示:因为Na2 SO3具有还原性,容易被氧化。
小结:还原性盐的溶液加热蒸干时得到的固体与原盐的组成不同。
推广:将Al Cl3·6 H2O加热最终得到 ,原因
化学方程式 ,如果要得到无水Al Cl3固体,可以一边加热一边通入 。目的 。
例:碳酸钠溶液中存在着Na2CO3+H2O NaHCO3+NaOH的平衡,加热蒸干溶液,得到的固体是
(A)Na2CO3 (B)NaHCO3和NaOH (C)NaOH (D)Na2CO3和NaOH
⑥制备纳米材料。例如,用TiCl4制备TiO2,
化学方程式
制备时加入大量的水,同时加热,促进水解趋于完全.所得 经焙烧得TiO2
(4)双水解问题(弱酸弱碱盐)(强酸弱碱盐和强碱弱酸同时溶于水)
①判断离子共存问题: 发生水解且相互促进反应的离子不能大量共存,如Fe3+、Al3+分别与CO32-、HCO3-、AlO2-,Al3+与S2-等。
1、下列各组离子能在溶液中大量共存,且溶液呈碱性、透明的是
A、Na+、OH-、H2PO4-、NO3- B、AlO2-、K+、CO32-、Na+
C、Al3+、Cl-、AlO2-、Na+ D、Fe2+、K+、H+、NO3-
2、下列说法中,不正确的是( )
A、室温下,CH3COOH分子可以存在于pH=8的碱性溶液中
B、在0.1mol L—1的氢溴酸中加入适量的蒸馏水,溶液的c(H+)减小
C、在由水电离出的c(OH—)=1×10—12mol L—1的溶液中,Al3+不可能大量存在
D、在NaAlO2溶液中,HCO3—不可能大量存在
3、下列离子反应方程书写正确的是 ( )
A. H2O + H2O H3O+ + OH— B. CO32—+ 2H2OH2CO3 + 2OH—
C. Ca(OH)2 + 2H+ Ca2+ + 2H2O D.2Al3++3CO32—+3H2O = 2Al(OH)3 +3CO2
②生活实例:
泡沫灭火器原理:
Na HCO3水解
Al2(SO4)3水解
离子方程式
施用化肥:普钙、氨态氮肥不能与 混用。
原因:
(5)分析盐溶液中离子浓度大小(繁琐)见重难点手册P177—180讲解
1、在0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中,下列关系正确的是( )
A、c(Na+)> c(CO32-)> c(HCO3-)> c(OH-)> c(H+)
B、c(Na+)> c(CO32-)> c(OH-)> c(HCO3-)> c(H+)
C、c(Na+)+ c(H+)= c(OH-)+c(CO32-)+ c(HCO3-)
D、c(OH-)= c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3)
2、醋酸钡[(CH3COO)2Ba·H2O]是一种媒染剂,有关0.1mol/L醋酸钡溶液中粒子浓度比较不正确的是( )
A、c(Ba2+) >c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B、c(H+)+2c(Ba2+)= c(CH3COO-) +c(OH-)
C、c(H+) = c(OH-)-c(CH3COOH)
D、2c(Ba2+)= c(CH3COO-)+ c(CH3COOH)
3、25℃时,将0.02mol·L—1的HCOOH溶液与0.01mol·L—1的NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH<7。则下列关系式中不正确的是( )
A、c(HCOO—)> c(Na+) B、c(HCOOH)< c(HCOO—)
C、c(HCOOH)+ c(HCOO—)=0.02mol·L—1
D、2 c(H+)+ c(HCOOH)= c(HCOO—)+2 c(OH—)
4、某溶液中只含有Na+、H+、OH—、A—四种离子,下列说法正确的是( )
A、若溶液中c(A—)== c(Na+),则溶液一定呈中性
B、溶液中不可能存在:c(Na+)>c (A—)>c(OH—)>c(H+)
C、若c(OH—)>c(H+),溶液中不可能存在:c(Na+)>c(OH—)>c(A—)>c(H+)
D、若溶质为NaA、HA,则一定存在: c(A—)>c(Na+)>c(H+)>c(OH—)
5、NH4Cl溶液中,下列叙述错误的是 ( )
A. c(NH4+)>c(Cl—) >c(OH— ) >c( H+ ) B. c(Cl—)>c(NH4+)>c( H+ )>c(OH— )
C. c(NH4+) + c( H+ ) = c(Cl—) + c(OH— ) D. c(NH4+) + c( NH3 · H2O ) = c(Cl—)
6、0.1mol/L的下列溶液①NH4Cl ②NH4HSO4 ③NH3·H2O ④(NH4)2SO4,
按C(NH4+)由大到小的顺序排列为 。
7、用amol/L的醋酸跟m(L)与bmol/L NaOH溶液反应,当醋酸用去n(L)时,混合溶液的PH恰好等于7,则此时an bm(填“>”“<” 或“=”),原因是 ,
混合液中C(Na+) C(CH3COO-)(填“>”“<” 或“=”),判断的依据是

16、pH=3的二元弱酸H2R溶液与V升pH=11的NaOH溶液混合后,混合液的pH=7。下列判断正确的是
A、溶液总体积为2V升 B、溶液中2c(R2-)+c(HR-)=c(Na+)
C、溶液中c(R2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
D、溶液中c(R2-)>c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
13. 0.2mol/L的KOH溶液与0.1mol/L的H2SO3溶液等体积混合后,溶液中各粒子浓度大小关系正确的是( )
A.c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSO3-)+c(SO32-)
B.c(K+)+c(OH-)=c(H+)+2c(SO32-)+3c(HSO3-)+4c(H2SO3)
C.c(K+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(H2SO3)
D.c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)=0.1mol/L
17、草酸是二元弱酸,KHC2O4溶液呈酸性。对于0.1 mol/L KHC2O4,下列关系正确的是:( )
A、c(K+)+c(H+)=c(HC2O4–)+c(OH–)+c(C2O42–)
B、c(HC2O4–)+c(C2O42–)=0.1 mol/L
C、c(K+)=c(H2C2O4)+c(HC2O4–)+c(C2O42–)
D、c(C2O42–)>c(H2C2O4)
25.物质的量浓度相同的下列溶液:①Na2CO3、 ②NaHCO3、③H2CO3、④(NH4)2CO3、⑤NH4HCO3按[CO32—]由小到大排列的顺序是
(A)⑤<④<③<②<①    (B)③<⑤<②<④<①
(C)③<②<⑤<④<①    (D)③<⑤<④<②<①
8、某酸式盐NaHY的水溶液显碱性,下列叙述正确的是( )
A、H2Y的电离方程式:H2Y2H+ + Y2–
B、HY – 离子水解的离子方程式:HY – + H2OH2Y + OH –
C、该酸式盐溶液中离子浓度大小关系:c(Na+) > c(HY – ) > c(OH – ) > c(H+)
D、该酸式盐溶液中离子浓度关系:c(H+) + 2c(H2Y) = c(OH – ) + 2c(Y2– )
6、将pH=3的盐酸溶液和pH=11的氨水等体积混合后,溶液中离子浓度关系正确的是( )
A、c(NH4+)>c(Cl–)>c(H+)>c(OH–) B、c(NH4+)>c(Cl–)>c(OH–)>c(H+)
C、c(Cl–)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH–) D、c(Cl–)>c(NH4+)>c(OH–)>c(H+)
8、将pH=3的盐酸溶液和pH=11的氨水等体积混合后,溶液中离子浓度关系正确的是:( )
A、c(NH4+)>c(Cl–)>c(H+)>c(OH–) B、c(NH4+)>c(Cl–)>c(OH–)>c(H+)
C、c(Cl–)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH–) D、c(Cl–)>c(NH4+)>c(OH–)>c(H+)
9、pH均为5的NH4Cl溶液和稀盐酸中,由水电离出的H+浓度比较( )
A. 一样大 B. 前者大
C. 后者大 D. 无法判断
7.pH=9的NaOH中水的电离度为α1,pH=9的CH3COONa溶液中中水的电离度为α2,则α1/α2的值是
A.1 B.5/9 C.1×104 D.1×10-4
9.25℃时,pH=5的NH4Cl溶液中,由水电离出的浓度是
A、1 B、
C、 D、
1、下列物质的稀溶液中,溶质的阴、阳离子的个数比为1 :2的是( )
A、(NH4)2SO4 B、NaHSO4 C、K2S D、Na2SO4
3. 将0.1mol下列物质置于1 L水中充分搅拌后,溶液中阴离子数最多的是( )
A、KCl B、Mg(OH)2 C、Na2CO3 D、MgSO4
18.等体积的下列溶液,阴离子浓度最大的是
(A)0.2mol·L—1K2S (B)0.2mol·L—1Ba(OH)2
(C)0.2mol·L—1NaCl (D)0.2mol·L—1CH3COOH
7、为了配制CH3COO-与Na+离子物质的量浓度值比为1:1的溶液,可向溶液中加入( )
A、适量的盐酸 B、适量的NaOH固体
C、适量的KOH 固体 D、适量的NaCl固体
6、将 NH4NO3 溶解于水中,为了使该溶液中的 NH4+ 和 NO3— 离子的物质的量浓度之比等于1:1,可以采取的正确措施为( )
A、加入适量的硝酸,抑制 NH4+ 的水解
B、入适量的氨水溶液,使溶液的pH = 7
C、入适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7
D、加入适量的NaNO3溶液,抑制NH4NO3的电离
12.为了使Na 2S溶液中[]/[S2-]的比值变小,可加入的物质是:①适量盐酸;②适量NaOH溶液;③适量KOH溶液;④适量KHS溶液
A、①② B、②③ C、③④ D、①③
22.为了配制c(NH4+):c(Cl—)=1 :1的溶液,可在NH4Cl溶液中加入①适量的HCl ②适量的NaCl ③适量的氨水 ④适量的NaOH,正确的是
(A)①②   (B)③   (C)③④  (D)④
19.表示0.1mol/L NaHCO3溶液中有关微粒浓度的关系式中正确的是
(A)c(Na+)=c(HCO3—) (B)c(H+)>c(OH—)
(C)c(Na+)>c(HCO3—) (D)c(OH—)>c(H+)
2.设NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是
A 1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中,含Na+0.2 NA个,CO32-0.1 NA个
B 1L0.3mol/L的K2SO4溶液中,含K+和SO42-离子总数为0.9 NA个
C 2L0.6mol/L的Fe2(SO4)3溶液中,含SO42-离子总数为2.4 NA个
D 0.1mol/L的H3PO4溶液中,c(H+)∶c(PO43-)<3∶1
3.将0.2mol/LCH3COOK与0.1mol/L盐酸等体积混合,溶液中下列微粒物质的量的浓度关系正确的是
A c(CH3COO-)=c(Cl-)=c(H+)>c(CH3COOH)
B c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COOH)
D c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-)=c(H+)+c(K+)
4.在相同温度下,等体积等物质的量的浓度的4种稀溶液:①Na2SO4、②H2SO4、③NaHSO4、④Na2S中所含带电微粒数由多到少的顺序是
A ①=④>③=② B ④=①>③>②
C ①>④>③>② D ④>①>③>②
5.把50mL 2mol/L的NaOH溶液,100mL 1mol/L的H2SO4溶液,以及40mL 3mol/L的氨水相混合,所得溶液能使酚酞试液呈浅红色,则溶液中离子浓度关系正确的是
A.c(SO42-)=c(Na+)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) B.c(H+)+c(NH4+)+c(Na+)=c(SO42-)+c(OH-)
C.c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+) D.c(NH4+)>c(SO42-)=c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
6.用物质的量都是0.1mol的HCN和NaCN配成1L溶液,已知溶液中的c(CN-)A.c(Na+)>c(CN-)>c(H+)>c(OH-) B.c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-)
C.c(CN-)+c(OH-)=0.1mol/L  D.c(CN-)+c(HCN)= 0.2mol/L
25.(1)氯化铁水解的离子方程式为 ,向氯化铁溶液中加入碳酸钙粉末,发现碳酸钙逐渐溶解,并产生无色气体,其离子方程式为 。同时有红褐色沉淀生成,其原因是 。
(2)水玻璃在工业上可作粘合剂,它与NH4Cl溶液接触时,会很快凝结,用离子方程式表示其原因为 。
(3)把Al2S3投入水中有气体和沉淀,用离子方程式解释: ;
二、填空题
28.某造纸厂排出的废水,经取样分析其中除了含有游离汞、纤维素以及其它的有机物外,其它成分为c(Na+)=1.5×10—3mol/L,c(SO42—)=2.5×10—4mol/L,c(Cl—)=1.6×10—5 mol/L,c(NO3—)=1.4×10—5 mol/L,c(Ca2+)=1.5×10—5 mol/L,则该废水的pH为 。
、34.已知①ZnCl2·xH2O易溶于水,且其水溶液呈酸性;②SOCl2极易与水发生下列反应:SOCl2+H2O=SO2+2HCl。实验室制取无水氯化锌是将ZnCl2·xH2O与SOCl2混合加热的方法。试回答:
(1) 混合加热时发生的化学方程式 ;
(2)SOCl2的作用是 。
28、阅读下列材料:
已知Cu2+和Fe2+在pH为4 ~ 5的环境中不水解,而此种情况下, Fe3+几乎全部水解,双氧水(H2O2 )是强氧化剂,在酸性条件下,它的还原产物为水。用粗氧化铜(含少量铁)制纯CuCl2溶液的过程如下:
1 取50 mL稀盐酸,加入一定量粗氧化铜,加热、搅拌,充分反应后过滤,经测定溶液pH约为2;
2 向滤液中加入双氧水搅拌;
3 向滤液中加入过量的纯氧化铜,微热、充分搅拌,经测定溶液的pH约为5;
4 过滤;
5 浓缩溶液。
思考:
(1)操作①中的离子方程式
(2)操作④中过滤后滤渣的成分是
(3)浓缩过程中溶液颜色的变化
(4)操作中pH升高的原因是发生了反应
7、在 Al3+ + 3H2OAl(OH)3 + 3H+ 的平衡体系中,要使平衡向水解方向移动,且使溶液的pH 值增大,应该采取的措施为( )
A、加热 B、通入氯化氢气体
C、加入适量的氢氧化钠溶液 D、加入固体 AlCl3
14.下列事实:①Na2HPO4水溶液呈碱性;②NaHSO4水溶液呈酸性;③长期使用铵态氮肥,会使土壤酸度增大;④铵态氮肥不能与草木灰混合施用;⑤加热能使纯碱溶液去污能力增强;⑥配制SnCl2溶液,需用盐酸溶解SnCl2固体;⑦NH4F溶液不能用玻璃瓶盛放。其中与盐类水解有关的是
A、全部 B、除⑦以外 C、除②以外 D、除④、⑥以外
29.HgF2有强烈水解性,即使在2 mol/LHF中水解度也高达80%,生成HgO和HF, HgCl2溶于水,只发生极弱的水解作用,25℃0.0078 mol/L HgCL2的水解度为1.4%;HgBr2水解作用更弱,0.009mol/L HgBr2的水解度为0.08%,HgF2的水解性明显强于HgCl2和HgBr2的水解性,原因 。
29、HF为弱酸,故HgF2 中Hg2+和F-均能水解,而且相互促进,故水解程度增大
第四节 溶解平衡(第1、2课时)
【知识要点】
一、对“Ag+与Cl—的反应不能进行到底”的理解
1、不同电解质在中的溶解度差别很大,有的很大,有的很小。在20℃时电解质的溶解性与溶解度的关系如下:
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度
物质在水中“溶”与“不溶”是相对的,“不溶”是指“难溶”,绝对不溶的物质是没有的。
2、生成沉淀的离子反应之所以能发生,是因为 。
3、溶解平衡的建立:尽管AgCl溶解度很小,但并不是绝对不溶,生成的AgCl沉淀会有少量溶解。AgCl因此在生成AgCl沉淀后的溶液中三种有关反应的粒子在反应体系中共存。这样,生成沉淀的反应就转化成我们熟悉的固体溶解的问题。从固体溶解的角度来看,AgCl在水中存在两个过程:①在水分子的作用下,少量Ag+与Cl—脱离AgCl表面溶入水中,②溶液中的Ag+与Cl—受AgCl表面正、负离子的吸引,回到AgCl表面析出沉淀。在一定温度下,当沉淀溶液和生成的速率相等时,得到AgCl的饱和溶液,即建立下列平衡:
AgCl(s) Ag+(aq)+ Cl—(aq)
正是这种平衡的存在,决定了Ag+与Cl—的反应不能进行到底。
(1)定义:在一定条件下,难溶强电解质溶于水,当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时,形成溶质的饱和溶液,达到平衡状态,这种平衡称为沉淀溶解平衡。
思考1:将一块形状不规则的NaCl固体放入NaCl饱和溶液中,一昼夜后观察发现,固体变为规则的立方体,而质量却未发生变化,为什么?
(2)特征:(与化学平衡相比较)
① :可逆过程
② :v(溶解)= v(沉淀)
③ :达到平衡时,溶液中各离子浓度保持不变
④ :动态平衡,v(溶解)= v(沉淀) ≠ 0
⑤ :当外界条件改变时,溶解平衡将发生移动,达到新的平衡。
(3)生成难溶电解质的离子反应的限度
不同电解质在水中的溶解度差别很大,例如AgCl和AgNO3。习惯上将溶解度小于0.01g的称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说,0.01g是很小的,所以一般情况下,相当量的离子互相反应生成难溶电解质,就可以认为反应完全了。
化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于 ,沉淀就达完全。
(4)影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因:
(2)外因:遵循 原理
①浓度:加水,平衡向 方向移动。
②温度:绝大数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,多数平衡向 方向移动。少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的溶解平衡。
③同离子效应:向平衡体系中加入相同的离子,使平衡向 的方向移动。
例题1:将足量BaCO3分别加入:① 30mL 水 ②10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液 ③50mL 0.01mol/L 氯化钡溶液 ④100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为: _____
二、溶度积
1、概念:在一定温度下,难溶强电解质MmAn溶于水形成饱和溶液时,溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡,这时的离子浓度幂的乘积是一个常数,叫作溶度积常数,简称溶度积。符号为KSP
2、表达式
MmNn(s)mMn+(aq)+nNm-(aq) Ksp =[c(Mn+])]m·c[(Nm-)]n
例如:AgCl(s) Ag+(aq)+ Cl—(aq) Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)
例题2:请写出下列物质的沉淀溶解平衡与溶度积KSP表达式。
Cu(OH)2
BaSO4
CaCO3
Al(OH)3
CuS
例题3:已知:某温度时,Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-] =1.8×10-10,
Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO2- 4] =1.1×10-12,试求:
此温度下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液中Ag+的物质的量浓度,并比较两者的大小。
3、意义:溶度积Ksp反映了物质在水中的溶解能力。
溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力,所以它们之间可以互相换算。知道溶解度可以求出溶度积,也可以由溶度积求溶解度。
例题4:25℃时,AgCl的溶解度是0.00192g·L—1,求它的溶度积。
4、影响Ksp的因素:温度
绝大数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,向 移动。Ksp 。
少数盐的溶解是放热过程,升高温度,向生成 移动,Ksp 。如Ca(OH)2。
例题5:对于平衡AgCl(s) Ag+ + Cl—,若改变下列条件,对其平衡有何影响?
条 件 平衡移动方向 C(Ag+) C(Cl—) Ksp 溶解度(S)
升高温度
加 水
加NaCl(s)
加AgNO3(s)
5、判断规则
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积(离子积)Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。
Qc Ksp时: 溶液过饱和,平衡向生成沉淀的方向移动——有沉淀生成
Qc Ksp时: 溶液饱和,处于平衡状态
Qc Ksp时: 溶液不饱和,平衡向沉淀溶解的方向移动——沉淀溶解
【巩固练习】
1、下列有关离子反应的叙述不正确的是(  )
A、溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应的发生条件之一
B、离子反应发生的方向总是向着溶液中离子浓度降低的方向进行
C、离子反应生成的沉淀的溶解度为0
D、生成沉淀的离子反应之所以能发生,在于生成物的溶解度更小
E、绝对不溶解的物质是不存在的
2、在2mL含有物质的量浓度相等的NaCl和NaI的混合溶液中滴入几滴AgNO3溶液,发生的反应为( )
A、只有AgCl沉淀生成 B、只有AgI沉淀生成
C、生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀 D、两种沉淀都有,但以AgI为主
3、将AgNO3溶液依次加入氯化钠溶液、溴化钠溶液、碘化钾溶液中都会出现不同颜色的沉淀,沉淀的颜色变化是 _ __ ___ → _ _ _ __ → ___ __ _。出现这种颜色变化的原因是: _____
4、己知碳酸钙和氢氧化钙在水中存在下列溶解平衡:Ca(OH)2(s) Ca2++2OH-,CaCO3(s) Ca2++CO32-。火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO2、O2、N2,CO2等,为了除去有害气体SO2变废为宝,常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气,反应产物为石膏。
(1)写出上述两个反应的化学方程式:
①SO2与CaCO3悬浊液反应
②SO2与Ca(OH)2悬浊液反应
(2)试说明用熟石灰的悬浊液而不用澄清石灰水的理由
5、试用化学平衡移动的原理分析
(1)为何碳酸钙溶于碳酸?
(2)为何氢氧化铝既“溶”于强酸又“溶”于强碱?
(3)碳酸钙不“溶”于稀硫酸却“溶”于醋酸中
(4)用等量的水和稀硫酸洗涤BaSO4沉淀,为何用水洗的沉淀损失要大于用稀硫酸洗时的沉淀损失?
6、以BaS为原料制备Ba(OH)2·8H2O的过程是:BaS与HCl反应,所得溶液在70℃~90C时与过量NaOH溶液作用,除杂,冷却后得到Ba(OH)2·8H2O晶体。据最新报道,生产效率高、成本低的Ba(OH)2·8H2O晶体的新方法是使BaS与CuO反应……
(1)新方法的反应方程式为:
(2)该反应的反应物CuO是不溶物,为什么该反应还能进行?
第四章 电化学基础
第一节 原电池
【知识要点】
1、原电池定义:将 转变为 的装置。
2、实质:将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能
3、组成原电池的条件:
a 、有两种活泼性不同的金属作电极(或金属与能导电的非金属或化合物)
注意:燃料电池中两极可同选石墨或铂
b 、有电解质溶液
c 、构成闭合的回路
d 、能自发发生氧化还原反应
练习1:下列哪些装置能组成原电池?( )
1、如左图:若在上述f装置中接上检流计并插入盐桥(盐桥通常是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动)。检流计指针偏转,说明有电流通过。从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu极→Zn极。根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极。电子从Zn极→Cu极。
2、若取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。
盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢?
Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷。Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4 溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路,盐桥既可沟通两方溶液,又能阻止反应物的直接接触。
4、电极名称及其判断:
(1)根据电极材料:两种金属(或金属与非金属)组成电极,若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应,则较活泼的金属作负极;若只有一种电极与电解质溶液能反应,则能反应的电极作负极。
(2)根据电极反应:失电子——氧化反应——负极
得电子——还原反应——正极
(3)根据电子或电流流动方向(外电路):
电子从负极流出 流入正极,电流从正极流出 流入负极,(4)根据离子的定向移动(内电路):阳离子向 移动
阴离子向 移动
练习2:请判断下列原电池的正负极:
5、电极反应方程式的书写
注意:(1)需标出正负极及电极材料;
(2)遵循三大守恒(电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒)
如:Fe-Cu( 稀硫酸)
负极(Fe):Fe – 2e = Fe2+
正极(Cu):2H+ +2e = H2↑
总反应:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
练习3:请写出下列原电池电极反应式及总反应式。
Fe-C ( 稀硫酸)
Cu -Ag (硝酸银溶液)
Al - Mg (氢氧化钠溶液)
Fe-Cu( 稀硝酸)
练习4:请把 Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2,设计成原电池。
第二节 化学电源
【知识要点】
化学电源是将化学能转化为电能的装置,它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。
1、 一次电池(又称干电池)
如:普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。
(1)碱性锌锰电池,电解质是KOH,其电极反应:
负极(Zn):
正极(MnO2):
总反应:
(2)锌银电池的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH,其电极总反应如下:
Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag
则:负极( ):
正极( ):
2、 二次电池(又称充电电池或蓄电池)
如:铅蓄电池。反应方程式如下式:
Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)
①其放电电极反应:
负极( ):
正极( ):
②其充电反应是上述反应的逆过程,则电极反应:
(电化学上规定:发生氧化反应的电极为阳极,发生还原反应的电极为阴极)
阴极:
阳极:
3、 燃料电池
燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般的化学电源不同,一般化学电池的活性物质储存在电池内部,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不包括活性物质,只是一个催化转化元件。
如:氢氧燃料电池。
①酸性介质时,电极反应:
负极:
正极:
总反应:
②碱性介质时,电极反应:
负极:
正极:
总反应:
除H2外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧气外,空气中的氧气也可作氧化剂。
练习、新型燃料电池,甲烷、氧气及KOH电解质溶液,用Pt作两个电极,写出两个电极的电极反应式和总反应式。
【巩固练习】
1.废电池的污染引起人们的广泛重视,废电池中对环境形成污染的主要物质是( )
A.锌 B.汞 C.石墨 D.二氧化锰
2.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速度甲比乙慢
3.下列各变化中属于原电池反应的是( )
A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B.镀锌铁表面有划损时,也能阻止铁被氧化
C.红热的铁丝与冷水接触,表面形成蓝黑色保护层
D.浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜
4.埋在地下的输油铸铁管道,在下列各种情况下,被腐蚀的速度最慢的是( )
A.在潮湿疏松透气的土壤中 B.在干燥致密不透气的土壤中
C.在含铁元素较多的酸性土壤中 D.在含碳粒较多,潮湿透气的土壤中
5.下列说法不正确的是( )
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.原电池中两电极只能是活泼性不同的金属
C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快
6.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b 相连时a为负极;c、d相连时电流由d到c;a、c相连时c极上产生大量气泡;b、d相连时b上 有大量气泡产生,则四种金属的活动性顺序由强到弱为 ( )
A.a>b>c>d B.a>c>d>b
C.c>a>b>d D.b>d>c>a
8.据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍,可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为:2CH3OH + 3O2 + 4OH— 2CO32— + 6H2O,则下列说法错误的是( )
A.放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B.充电时电解质溶液的pH逐渐增大
C.放电时负极的电极反应为:CH3OH-6e-+8OH- = CO32— + 6H2O
D.充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子
7.某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列说法正确的是 ( )
A.放电时,LiMn2O4发生还原反应
B.放电时,正极反应为:Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4
C.充电时,LiMn2O4发生氧化反应
D.充电时,阳极反应为:Li++e-==Li
9.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知,该电池放电时的负极材料是 ( )
A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)2 C.Cd D.NiO(OH)
10.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为
下列叙述不正确的是
A.放电时每转移3 mol电子,正极有1mol K2FeO4被氧化
B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3 —3e— + 5 OH— = FeO + 4H2O
C.放电时负极反应为:Zn—2e— +2OH—= Zn(OH)2
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
11.已知反应AsO43-+2I-+2H+ AsO33-+I2+H2O是可逆反应.设计如图装置,进行下述操作:
(Ⅰ)向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸,发现微安培表指针偏转;
(Ⅱ)若改往(B)烧杯中滴加40%NaOH溶液,发现微安培表指针向前述相反方向偏转.试回答:
(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转
答: 。
(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反 试用平衡移动原理解释此现象.
答:
(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为 。
(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为 。
第三节 电解池
1、 电解原理
1、试验探究
如图所示:与电源正极相连的电极叫 极,
与电源负极相连的电极叫 极。
若烧杯中的液体为CuCl2溶液,合上电源开关,
能否看到小灯泡发光? 。
给CuCl2溶液通电时现象:
阴极上 ,
经检验该物质是 。
阳极上: ,
经检验该物质是 。
两支电极上发生的反应为:
阳极: 。反应类型: 反应。
阴极: 。反应类型: 反应。
总反应式: 。
过程分析:CuCl2溶液能导电是因为存在 ,通电后这些自由移动的离子,在电场作用下作 移动,根据 相互吸引的原理,带负电的氯离子向 极移动,在阳极,氯离子失去电子被 为氯原子,并两两结合成氯分子,从阳极放出,带正电的铜离子向 极移动,在阴极铜离子获得电子被 成铜原子,覆盖在阴极上。
2、电解:使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。
所用电流一般为直流电还是交流电较好? !该过程中 能转化为 能! 这是一个物理过程还是一个化学过程? 过程!显然:电解质溶液的导电过程就是 的过程。
3、电解池:将 能转化为 能的装置。
构成电解池的条件:
① ②
③ ④
判断下列装置是否属于电解池:
4、原电池与电解池的比较
装置类别 原电池 电解池
举例(图)
电极名称
反应类型
能量转变
反应是否自发进行
在CuCl2的电解池装置中,电子流动方向从电源的 极沿着导线到达 极,从 极沿着导线回到电源的 极。
在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢? 。溶液中的 在电场作用下到达阴极,得到从电源负极流出的电子;溶液中的 在电场作用下到达阳极,失去了电子流向电源的正极。就是说:在电解质溶液中依靠 的定向移动而形成闭合回路的。
对CuCl2溶液而言,溶液中是否只有Cu2+和Cl-两种离子呢? 。水电离出少量的H+和OH--在电场作用下是否也要做定向移动呢? 。通电时,溶液中的 两种离子都要向阴极移动, 都要向阳极移动。
5、放电顺序
阴极上:
由于阴极上要 电子,不管阴极材料是金属还是石墨,此时都不能得电子,因此只能是溶液中的 得电子。阳离子氧化性越强就越 得电子。
因此阴极上氧化性强的离子 得电子。
金属越不活泼,对应阳离子氧化性越 ,越 得电子。
由此根据金属活动顺序表,分析下列离子得电子能力的强弱:
金属活动顺序表
Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ H+(水) Al3+…
严格讲:离子的放电能力与其浓度也有一定的关系,如酸溶液中:c[H+(酸)]>c[ H+(水)],因而放电能力 > 。但在中学范围内一般不考虑上述金属离子浓度对其放电能力的影响。
、 、 、 、 、 等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。
小结:质量增加,或有氢气产生的电极一定是 极。
阳极上:
电解池中阳极上要 电子,而 与溶液中的 都可失电子,因此阳极上的电极反应与 有关。由于一般的 比阴离子更容易失去电子,因此如果用一般的金属材料做阳极,电解时阳极上是 失去电子。而阳极如果用石墨或金属铂(Pt)等难失电子的物质做惰性电极时,则是溶液中 失去电子。阴离子还原性越强就越 失去电子。根据非金属性的强弱,分析下列离子失电子能力的强弱:
S2- I- Br- Cl- OH-(水或碱) 最高价含氧酸根离子 F-。
从CuCl2溶液的电解产物可知: 的失电子能力比 强。而氟原子的得电子能力很 ,因而F-失电子能力最 。
研究表明:OH-的失电子能力比最高价含氧酸根离子强:
4OH-- 4e-=O2 ↑+2H2O