2022年高中化学选修四第三章——水溶液中的离子平衡全章教案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 高中化学水溶液中的离子平稳【本节学习目标】（1）明白电解质的概念（2）依据电解质在水溶液中的电离与电解质溶液的导电性,懂得强电解质和弱电解的概念,并能正确书写电离方程式（3）懂得弱电解质在水溶液中的电离平稳（4）明白水的电离及离子积常数（5）熟悉溶液的酸碱性、溶液中cH+ 和 cOH 、pH 三者之间的关系,并能进行简洁运算（6）明白酸碱中和滴定的原理（7）明白溶液 pH 的调控在生活、生产和科学讨论中重要作用（8）懂得盐类水解的原理,把握影响盐类水解程度的主要因素和盐类水解的应用（9）在懂得离子反应本质的基础上,能从离子角度分析电解质在水溶液中的反应（8）明白难溶电解质的溶解平稳及沉淀转化的本质学习重点： 弱电解质在水溶液中的电离平稳,要因素和盐类水解的应用盐类水解的原理、 影响盐类水解程度的主学习难点：弱电解质在水溶液中的电离平稳,盐类水解平稳【学问要点梳理】一、电解质的电离平稳（一）电解质和非电解质概念电解质非电解质在水溶液中或熔融状态下能够在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物；导电的化合物；微观结构大多数离子化合物极性键或非极性键构成的共价强极性键构成的共价化合物化合物实例酸、碱、盐、 H2O等大多数有机物、SO3、CO2等1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - （二）强电解质和弱电解质概念强电解质弱电解质肯定条件下能够全部电离的电解质肯定条件下只能部分电离的电解质电离程度完全电离,不存在电离平稳部分电离,存在电离平稳电离方程式H2SO4=2H +SO4 2-CH3COOHCH3COO- +H +NH3·H2ONH4+OHNaHCO 3=Na +HCOH3PO4H +H2PO4NaHSO 4=Na +H +SO4 2H2PO4H +HPO 2CaHCO 3 2=Ca 2+2HCO2HPOH +PO4 3溶液中溶质只有水合离子水合离子,弱电解质分子微粒强酸： HCl、HNO 3、H2SO4 HBr、 HI、HClO4弱酸：HF、HClO、H2S、H2SO3、 HNO2、H3PO4、等 H2CO3 、H2SiO3、HCOOH CH 3COOH、实例 强碱：KOH、 NaOH、BaOH2 CaOH 2 等；绝大多数盐 BaSO4、AgCl、CaCO 3 弱碱： NH3·H2O、 FeOH3等不溶性碱说明： BaSO4、AgCl、CaCO 3 是强电解质,它们的水溶液中离子浓度特别小,导电才能非 常弱,但溶解的那一小部分是完全电离的； FeOH 3的溶解度也很小, FeOH 3 属于弱电解 质； HCl、 CH3COOH的溶解度都很大, HCl 属于强电解质,而 CH3COOH 属于弱电解质；所以 电解质的强弱与其溶解性没有必定联系；（三）、弱电解质的电离平稳及其移动 电离平稳的概念：在肯定条件（如温度、浓度）下,当电解质分子电离成离子的速率 和离子重新结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平稳状态 电离平稳的特点：弱电解质的电离平稳属于化学平稳中的一种,具有以下一些特点：“ 逆” 弱电解质的电离是可逆的“ 动” 电离平稳是动态平稳“ 等” v 离子化 =v 分子化 0 “ 定” 在电离平稳状态时,溶液中分子和离子的浓度保持不变；“ 变” 电离平稳是相对的、临时的,当外界条件转变时,平稳就会发生移动 3. 影响电离平稳的因素：（1）内因：弱电解质本身的结构（2）外因：温度、浓度等（符合勒夏特列原理）2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摸索分析： 0.1mol/L醋酸溶液做以下转变后各参数的变化情形：CH3COOH CH3COO + H+（正反应为吸热反应）Kw 不变 不变 不变 不变 不变 增大移动电离cCH3COOH cH+ cOH- 导电性方向程度HCl 逆减小增大增大减小增强NaOH 正增大减小减小增大增强H2O 正增大减小减小增大减弱CH3COONa 逆减小增大减小增大增强冰醋酸正减小增大增大减小增强加热正增大减小增大增强分析：稀释冰醋酸过程中各量n H+、a、cH+ 、导电性 的变化曲线：再如：在 0.1mol ·mol-1 的氨水溶液中,存在如下电离平稳：NH3+H2O NH4 +OH（正反应为吸热反应）；在此平稳体系中,如按以下情形变动,请将变化情形填入表中 增大用“ ” ,减小用“ ” 向左用“ ” ,向右用“ ” ；升温 通氨气 加水 加 NaOH固 加 NH4Cl 固 通 CO2平稳移动方向nOH c OH- cNH3·H2O 导电才能4电离常数（1）概念：电离平稳的平稳常数（2）表示方法：CH3COOHCH3COO+ H+Ka=NH3·H2ONH4+ +OH3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - Kb=弱酸H2C2O4CH3COOH H2CO3电离常数（ 25）K1=5.4 × 10-2K2=5.4 × 10-5K=1.75× 10-5K1=4.4 × 10-7K2=4.7 × 10-11酸性： H2C2O4CH3COOHH2CO3（3）说明：K 越大,该弱电解质越易电离； 所以可以用 K 只与温度有关,不随浓度转变而转变；Ka或 Kb 的大小判定弱酸或弱碱的相对强弱；多元弱酸（碱）分步电离,酸（碱）性的强弱主要由第一步电离打算；如 H3PO4 的电离：H3PO4H + + H2PO4-K1= 7.1 × 10-3-H2PO4H + + HPO 42- K 2= 6.3 × 10-82-HPOH + + PO 4 3-K3= 4.2 × 10-13注： K1 K2 K3（四）判定电解质强弱的方法1 不完全电离：0.1mol/L 的醋酸 pH 1 与同浓度的盐酸对比导电性 与同浓度的盐酸对比溶液的 pH 与同浓度的盐酸对比与锌粉反应的速率 2 电离平稳：将溶液冲稀 1000 倍后 pH的变化 与同 pH 的盐酸等倍冲稀后比较 pH 变化 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 水解平稳： 测得 0.1mol/L 的醋酸钠溶液的 pH 7 4 化学反应 利用较强酸制备较弱酸判定酸性强弱 将 CO 2 通入苯酚钠溶液显现混浊 : 酸性： H2CO3 C6H5OH 4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、水的电离和溶液的 pH（一）水的电离与水的离子积在纯水或水溶液中H2OH +OH H0 cH+ · cOH-=1 × 10-14 =Kw 或： 2H2OH3O +OH H0 25cH+=cOH- =1 × 10-7mol/L 100 cH+=cOH- =1 × 10-6mol/L cH+ · cOH-=1 × 10-12 =Kw 说明：1Kw 只与温度有关, 温度越高 Kw越大；因水的电离是吸热过程,上升温度 Kw将增大,100时, cH +=cOH-=1 × 10-6mol/L ,Kw=cH + · cOH-=1 × 10-12 ；2Kw 不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液；（二）溶液中酸碱性的判定1、通过浓度和 pH 判定判定溶液的酸碱性一般有两种方法,例如：方法一25 100 中性溶液 cH+=cOH- pH=7 pH=6 酸性溶液 cH+ cOH- pH7 pH6 碱性溶液 cH+ cOH- pH7 pH6 2、酸碱盐溶液中cH+ 溶液、cOH- 溶液、cH+ 水、cOH- 水NH4Cl 溶液CH3COOH溶液NH3· H2O溶液CH3COONa溶液pH 2 12 12 2 cH+ 溶液10-210-1210-1210-2cOH- 溶液10-1210-210-210-12cH+ 水10-1210-1210-210-2cOH- 水10-1210-12Kw 10-1410-1410-1410-145 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、判定以下溶液等体积混合后的酸碱性NaOH NH3· H2O NaOH NH3· H2OpH=13 0.1mol/L 0.1mol/L pH=13 HCl0.1mol/L 中 酸 中 碱CH3COOH0.1mol/L 碱 中 碱 碱HClpH=1 中 酸 中 碱CH3COOHpH=1 酸 酸 酸 中（三）溶液中 pH值的测定方法测定溶液的 pH值一般有三种方法：利用酸碱指示剂,酸碱指示剂只能测出大致 pH值范畴不能测出详细的 pH值；石蕊试液 红色 5 紫色 8 蓝色酚酞试液 无色 8.2 粉红 10 红色甲基橙 红色 3.1 橙色 4.4 黄色利用 pH 试纸, pH 试纸测定的为溶液中 cH + 浓度,使用时不能润湿；正确的操作方法为：用干燥干净玻璃棒蘸取试液滴在试纸上,快速和标准比色卡对比；用 pH计；（四）关于简洁pH值的运算cH+ 1、酸、碱溶液稀释后的pH值2、酸或碱溶液的pH 值运算3、酸、碱混合后的PH值运算两种强酸混合；核心问题是混合溶液中两种强碱溶液混合强酸与强酸强碱与强碱强酸与强碱相互混和；三、盐类水解1盐类的水解原理：1 定义：在溶液中盐的离子跟水所电离出来的 2 实质：促进水的电离平稳的过程；H +或 OH-生成弱电解质的过程；3 规律：有弱才水解、都弱都水解、越弱越水解、谁强显谁性；4 特点：水解反应和中和反应处于动态平稳,水解进行程度一般很小；水解反应为吸热反应；6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 基于以上特点,盐在水解时不会产生沉淀和气体,因此在书写水解离子方程式时不画“ ” 、“ ” ,用可逆号“” 连接；多元弱酸根离子分步水解,以第一步为主；2水解平稳移动：以 NH4Cl 溶液水解为例,分析转变条件对水解平稳的影响：NH4 + + H 2O NH3·H2O + H+ cOH- pH 水解程度平稳移动方向cNH4 + cNH3·H2O cH加热加水通入氨气加入少量 NH4Cl 固体通入氯化氢加入少量 NaOH固体3、水解的应用：1 判定盐溶液的酸碱性及判定弱酸 或弱碱 酸性 或碱性 强弱；2 比较溶液中离子浓度的大小 一看反应、二分主次、三抓守恒 ；3 判定溶液中离子能否大量共存；4 配制某些盐溶液：配制 CuSO 4 溶液：加少量稀 H2SO4 抑制 Cu 2+水解 ；配制 FeCl 3溶液：加少量稀 HCl 抑制 Fe 3+水解 ；配制 FeSO4溶液：加少量稀 H2SO4抑制 Fe 2+水解、同时加少量 Fe 屑防止 Fe 2+被氧化；5 判定溶液灼烧后产物FeCl 3Fe2O3Fe2SO4 3Fe2SO4 3AlCl3Al2O3NaAlO2NaAlO2KAlSO 4 2KAlSO4 2NaHCONa2CO3Na2CO3Na2CONa2SO3Na2SO4Na2SO4Na2SO4 6 溶液中某些离子的除杂,需考虑盐的水解：MgCl2 杂质： FeCl 3加 MgO、MgOH2 或 MgCO CuCl2 杂质： FeCl 3 加 CuO、 CuOH2 或 CuCO7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7 泡沫灭火剂的反应原理；8 明矾、氯化铁的净水；9 纯碱 Na2CO3 溶液去油污； Cu （10）制备无水盐：由 MgCl2·6H2O制无水 MgCl2 在 HCl 气流中加热,以防止Mg 2+水解生成 MgOH2；四、酸碱中和滴定 1滴定原理1 定义： 用已知浓度的酸或碱 来测定未知浓度的碱 或酸 浓度的试验方法；2 原理： 以一元强酸与一元强碱反应为例：+ H + OH- = H 2O 1mol C2V21mol C1V1C1V1=C2V2C2=其中 C1、V2已知,只要测量出 V1,即可得未知酸或碱溶液的浓度 C2；说明：完全中和的含义为：nH+=nOH,而不肯定是 pH=7 HCl NaOH H2SO4 2NaOH H3PO4 3NaOH 2滴定终点的确定：挑选合适的指示剂 指示剂的变色范畴为：石蕊试液红色 5 紫色 8 蓝色酚酞试液无色 8 粉红 10 红色甲基橙红色 3.1 橙色 4.4 黄色说明：石蕊试液不宜做中和滴定的指示剂；指示剂变色的pH值范畴尽可能与生成盐的水解得到溶液的pH值吻合3使用仪器 1 酸式滴定管 不能盛放碱液、水解呈碱性的盐溶液、氢氟酸等 2 碱式滴定管 不能盛放酸性溶液和强氧化性溶液等 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 说明：滴定管读数保留小数点后两位,而量筒和托盘天平读数保留小数点后一位量取液体时滴定管和量筒的区分0 刻度 平视 仰视 俯视滴定管 上 5.00 偏低 5.00 偏高 5.00 量筒 无 5.0 偏高 5.0 偏低 5.0 滴定管的尖嘴部分布满液体,但不在计量范畴内；自零点将溶液放空,溶液体积大于量程；读数方法：应平视,液体凹面与刻度线相切；3 锥形瓶、铁架台、滴定管夹等4试剂：标准溶液、待测溶液、指示剂（酚酞试液或甲基橙）5终点的判定溶液颜色发生变化且在半分钟内不再变色,多次测定求各体积的平均值6操作：1 预备：检查滴定管是否漏水；润洗仪器：滴定管润洗的方法：从滴定管上口倒入 3 5mL盛装的溶液,倾斜着转动滴定管,使液体潮湿全部滴定管内壁,然后用手掌握活塞,将液体放入预置的烧杯中；锥形瓶润洗的方法：只用蒸馏水洗涤,不能用待测液润洗留意：待测液一般放在滴定管中,也可以放在锥形瓶中取标准溶液：使液面在位于“0” 刻度以上 23cm处,并将滴定管固定在铁架台上；调剂起始读数：在滴定管下放一烧杯,调剂活塞使滴定管尖嘴部分布满溶液,并使液面处于 0 或 0 以下某一位置,精确读数,并记录；9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 放出反应液：依据需要从滴定管逐滴放出肯定量液体；（2）、滴定1 、用碱式滴定管 或移液管 取肯定体积（如25.00mL）待测液于锥形瓶中,滴入23 滴指示剂；2 、用左手握活塞旋转开关,右手不断旋转振荡锥形瓶,眼睛凝视锥形瓶中溶液的颜色变化,半分钟内不褪色,登记刻度；关键：精确测定参与反应的两种溶液的体积；精确判定滴定终点（指示剂颜色突变）；（3）、运算：每个样品滴定23 次,取平均值求出结果 详见课本对应部分 ；7、误差分析：以“ 用 0.1032mol/LHCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液”为例分析 （将待测液放入锥形瓶中）已知 C2=：, V1：HCl 标准液体积C2：NaOH待测液浓度,V2 ：NaOHC1： HCl 标准液浓度待测液体积 , 由于已提前量取肯定体积（V2）待测液于锥形瓶中,C1 是定值,所以待测液浓度 C2大小取决于标准液体积 V1 的大小；分析各种因素造成的误差,将其都归结到 V1的增大或削减,只要分析 V1的大小即可判定待测液浓度 C2偏高或偏低；项目 操作不当 详细内容 误差酸式滴定管未用标准盐酸洗 偏高碱式滴定管未用 NaOH溶液洗 偏低1 仪器洗涤锥形瓶用 NaOH溶液洗 偏高锥形瓶内壁上的 NaOH溶液加水冲入瓶内 无影响盛标准液的滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡 偏高2 气泡处理盛标准液的滴定管滴定前无气泡,滴定后后气泡 偏低盐酸滴出瓶外 偏高3 滴定振荡时瓶内溶液溅出 偏低4 读数（标准液）前仰后平 偏低10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 前平后仰 偏高5 其他前仰后俯偏低前俯后仰偏高滴定终点时滴定管尖嘴悬一滴溶液偏高指示剂变色立刻停止滴定偏低五、难溶电解质的溶解平稳 1溶解平稳 1 、概念：在肯定条件下,当难溶电解质溶解和生成速率相等时,得到难溶电解质的 饱和溶液,即达到溶解平稳；2 、特点： 与化学平稳相同 a、逆：可逆过程 b、等： v 溶解 v 沉淀 c、定：达到平稳时,溶液中各离子浓度保持不变 d、动：动态平稳,v 溶解 v 沉淀 0 e、变：当外界条件转变时,沉淀溶解平稳将发生移动,直到达到新的平稳；例：肯定温度下,将难溶电解质AgCl 放入水中时,会发生溶解和沉淀两个过程：AgClsAg +aq+ Cl-aq 初始： v 溶 v 沉 平稳： v 溶=v 沉 正是这种平稳的存在,打算了Ag +与 Cl-的反应不能进行究竟；3 溶度积常数：AmBns mA n+aq + nDm-aq Ksp = cmAn+ ·cnBm- 说明 : KSP反映了难溶电解质在水中的溶解才能a、用溶度积直接比较时,物质的类型 如 AB型、 A2B 型、 AB2 型 必需相同b、对于同种类型物质,KSP数值越大,难溶电解质在水中的溶解才能越强；1.3 × 10-16 g c、难溶电解质的溶解度尽管很小,但不会等于0；如 Ag2S 的溶解度为4 影响 KSP的因素：KSP与化学平稳常数一样,KSP只与难溶电解质的性质和温度有关,而与浓度无关溶液中离子浓度的变化只能使溶解平稳移动但不转变溶度积 5 利用浓度积和溶度积判定沉淀的生成、溶解 QcKSP 有沉淀析出Qc=KSP沉淀和溶解处于平稳 QcKSP沉淀溶解 2溶解平稳的影响因素 1 、内因：难溶电解质本身的性质；肯定不溶的电解质是没有的；同是难溶电解质,溶解度差别也很大；2 、外因：遵循化学平稳移动原理 浓度：加水,平稳向溶解方向移动；温度： 绝大数难溶盐的溶解是吸热过程,上升温度, 多数平稳向溶解方向移动；少数平 衡向生成沉淀的方向移动,如 CaOH2的溶解平稳；11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 同离子效应：向平稳体系中加入相同的离子,使平稳向生成沉淀的方向移动；3沉淀溶解平稳的应用 1 沉淀的溶解： 削减溶解平稳体系中的相应离子的浓度,平稳就向沉淀溶解的方向移动；说明：“ 钡餐” 用 BaSO 4而不用 BaCO 3的缘由；误服可溶性钡盐引起中毒,应尽快服用5%的 Na2SO4溶液洗胃；MgOH2 中加入饱和 NH4Cl 溶液可以溶解；难溶于水的 CaCO 3沉淀却溶于盐酸中；2 沉淀转化： 溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀；两者溶解度差别越大,转化越简洁；如：用 FeS除去废水中重金属离子（Hg 2+）锅炉水垢中的 CaSO 4 用 Na2CO 3 转化为 CaCO3 沉淀的生成： 利用沉淀来分别或除去某些离子；如：除去除去 MgCl2溶液中的 FeCl3可考虑将 Fe 3+变为 Fe（OH） 3 沉淀而除去；12 名师归纳总结 - 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