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0000化学反应原理知识点.doc

0000化学反应原理知识点

谢闲鸥
2017-09-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《0000化学反应原理知识点doc》,可适用于自然科学领域

化学反应原理知识点关于绪言中的知识这里的知识是化学反应速率的理论知识所以应该和化学反应速率合并起来看。l有效碰撞理论:【理解该理论最好想象气体反应】该理论认为:物质发生化学反应是依靠物质的分子之间发生碰撞来发生的但是并不是所有的碰撞都能够发生反应能够发生反应的碰撞就叫有效碰撞。发生有效碰撞的条件有二:、发生碰撞的分子要具有足够大(大于或等于某一值)的能量、碰撞的取向要合适。l活化分子:能够发生有效碰撞的分子就叫活化分子。活化分子具有足够大(大于或等于某一值)的能量。l活化能:通常认为具有平均能量的分子转变为活化分子所需要的最低能量(即使分子的能量达到上面所说的等于某一值)叫做活化能。活化能的大小决定于反应具有平均能量的反应物分子转变为产物必须跳过这个―活化能‖所以活化能也叫做―能垒‖。活化能的存在决定了即使是放热反应发动反应时也可能需要加热。l在一定温度下物质―分子‖的平均能量是确定的温度越高物质―分子‖的平均能量也就越高也就是说具有较高能量的分子所占的百分比就会增大活化分子所占的百分比就会增大。所以温度越高化学反应速率就会越大。l活化能的高低不会影响反应热的解释:反应热决定于反应物与生成物的能量之差(好比你从海拔高度不同的甲地到乙地你的重力势能的变化只决定于两地的海拔高度之差)活化能的高低决定了从反应物变为生成物的难易程度(好比从甲地到乙地的必经之路上有一座山山的高低决定了从甲地到乙地的难度而不会改变你在甲乙两地的重力势能的变化)。l催化剂:一般认为使用催化剂(指正催化剂)可以降低反应的活化能从而大幅度地提高活化分子所占的百分比化学反应速率就会大幅度地增大。关于反应热l恒压反应:反应体系的始压强=反应体系的终压强=外界环境作用于反应体系的压强的反应。l恒容反应:反应体系的容积保持不变的反应。l*焓:热力学中体系的状态函数之一。确切的物理意义较难理解不作介绍。【状态函数:表示物质所处状态的物理量。比如:东经a度北纬b度海拔c米这三个数据可以表示地表上方的某个点的位置这三个数据的集合(比如可以叫做X)就可以叫做点的位置的状态函数。】状态函数只与体系的状态有关与成为此状态的变化历史无关。l焓变:也叫焓增量。即体系从A状态变为B状态时B状态时的焓值减去A状态时的焓值叫焓增量(焓变)。用ΔH表示。焓增量恰好等于恒压反应的反应热。确切地说应该是恒压反应的反应热恰好等于焓增量速率的因素:、主要因素:内因由反应物的性质来决定人力无法改变、重要因素:外因除了浓度、压强、温度、催化剂这四个最基本、最重要的外因条件以外还有许多。如光射线固体的表面积等等是可以人为地加以干涉的所以非常重要。l浓度:增大反应物浓度反应速率增大。【注意没有说减小生成物浓度反应速率增大。~~~】增大反应物浓度时单位体积中的活化分子总数增大但活化分子百分数不增大。l压强:压强对反应速率的影响以下几点要特别注意:、对反应物中有气体的反应起作用、增大压强必须是减小反应器的容积减小压强必须是扩大反应器的容积。、增大压强反应速率增大减小压强反应速率减小对反应物中有气体的反应来说毫无例外~~(与气体分子数的增减无关。)、对于向反应体系中充入与反应无关的气体(指不是反应物气体也不是生成物气体既不与反应物反应也不与生成物反应的气体。如氦气。)时对压强的影响不要看题目中所说的―保持压强不变等等‖而要从反应器的容积的改变来判断:容积增大就是压强减小容积减小就是压强增大。l温度:除极个别的反应以外可以认为:温度升高反应速率增大温度降低反应速率减小。(注意:与反应是吸热、放热无关。)温度升高可以增加单位时间内分子之间的碰撞次数可以增大活化分子的百分数。所以温度比浓度(及压强)对反应速率的影响较大。l催化剂:(默认为正催化剂)一般认为催化剂会改变反应历程降低反应的活化能从而较大幅度地提高活化分子的百分数所以催化剂对反应速率的影响最大。l关于课本p()的解释:本题的小题中的―其‖字指代不明若理解为该―密闭容器‖就太草率了。其实应该有两个含义:、指未开始反应的反应体系、指反应到某一时刻的反应体系。由于前三小题这两种理解得到的结论相同所以可以不管。而第四小题则不然:若理解为未开始反应的反应体系则反应速率不变理由是未增大(也未减小)各反应物的浓度若理解为反应到某一时刻的反应体系则反应速率增大理由是增大了各反应物的浓度。〖详细解释:为了便于理解我们假设原―密闭容器‖的容积为L这样一来题目中未开始反应的反应体系中H、I的起始浓度都是molL这时候―保持容器内气体压强不变向其中加入molH(g)和molI(g)‖容器的容积必须增大到LH、I的起始浓度还都是molL所以反应速率不变如果是反应到某一时刻的反应体系这时虽然容器的容积仍然是L【反应的进行在―保持容器内气体压强不变‖的条件下不会改变反应器的容积。】但是H、I的浓度都是变得小于了molL【反应消耗掉一些我们假定都变成了molL。】此时再把容器的容积增大到L―向其中加入molH(g)和molI(g)‖H、I的浓度就都变成了molL因为大于所以反应速率增大。我估计命题人的意图是第一种而题面上更像是第二种。〗关于化学平衡(上)l可逆反应的反应速率:可逆反应就是同时存在的两个方向相反的反应正反应就是按照化学方程式的书写形式左侧物质作为反应物右侧物质作为生成物的反应此反应的反应速率叫做正反应速率逆反应就是按照化学方程式的书写形式右侧物质作为反应物左侧物质作为生成物的反应此反应的反应速率叫做逆反应速率。这样一来套用上一讲中影响化学反应速率的因素的知识就能够得出:【按照化学方程式的书写形式左侧物质作为反应物右侧物质作为生成物。】、改变反应物浓度只能改变正反应速率不能改变逆反应速率改变生成物浓度只能改变逆反应速率不能改变正反应速率。、反应物中有气体正反应速率受压强影响生成物中有气体逆反应速率受压强影响反应物、生成物中都有气体正、逆反应速率都受压强影响。、温度对正、逆反应速率的影响趋势是相同的影响程度是不同的。、催化剂对正、逆反应速率的影响趋势是相同的影响程度也是相同的。如果用实验方法测定可逆反应的反应速率测定的结果应该叫做表观速率它只能有一个方向实际上它是我们课本中和练习题中提到的正、逆反应速率之差。而课本中和练习题中提到的正、逆反应速率是无法测出的我们姑且把它们叫做―真速率‖。【这类似于物理中电压(电势差)和电势的关系。】l可逆反应达到平衡状态的判据:、实质正、逆反应速率相等(―真速率‖)。、表象表观速率=(即反应不再进行)。下面以课本p题为例解释具体的用法。A、(默认为同一时刻或同一时段)按照化学方程式的书写形式C是生成物所以C生成的速率是正反应速率C分解的速率是逆反应速率而且是用同一种物质C表示的可以直接比较它们相等也就是正、逆反应速率相等。据判据可知能够说明反应已经达到平衡。B、同上。―单位时间内消耗amolA‖可以表示正反应速率―同时生成amolC‖也可以表示正反应速率并且据化学反应速率的比较方法它们分别除以它们的化学计量数和后数值相同只能推出正反应速率=正反应速率推不出判据所以不能够说明反应已经达到平衡。C、对于―容器内的压强不再变化‖如果此反应在固定容积的容器中反应(无特别指明应该这样默认。)鉴于此反应的特殊性【反应前后气体的分子数(或叫做总物质的量)不变。】反应的进行不会引起容器内压强的变化。也就是说即使体系未达到平衡反应还在进行容器内的压强也不发生变化。推不出判据所以不能够说明反应已经达到平衡。D、类同C。l关于化学平衡常数:、要能够写出一个给定化学方程式的可逆反应的化学平衡常数的表达式知道固体、纯液体不出现在表达式中。、知道化学平衡常数只受温度影响(注意:不能记成温度升高时化学平衡常数增大。这句话是错误的~~~)也就是说改变浓度、压强引起平衡移动时化学平衡常数是不变的。、学会做像p例一那样的有关化学平衡常数的简单计算。、学会用化学平衡常数来解释或判断某条件下平衡的移动方向并能够将知识迁移到后面的电离、水解、沉淀平衡。(详见下文)l转化率:、只对反应物而言(即反应起始加的物质且反应中被消耗。)。、同一反应的不同反应物的转化率可能相同也可能不同。、在一定条件下反应达到平衡时反应物的转化率达到最大值叫做平衡转化率通常所说的转化率就是指平衡转化率。、课本p给出的转化率计算公式适用于等容反应如果是等压反应浓度应该改为物质的量。、两种反应物的转化率与它们化学方程式中的化学计量数成正比与它们的起始的物质的量成反比。也就是说:两种反应物的转化率的比值等于它们化学方程式中的化学计量数的正比与它们的起始的物质的量的反比之乘积。(特例:两种反应物的起始的物质的量之比等于它们化学方程式中的化学计量数之比时它们的转化率相等。)、对于有两种反应物A、B的反应增大A的起始浓度会提高B的转化率而自己的转化率会降低。(实质就是、)对于只有一种气体反应物的反应来说增大该气体反应物的起始浓度它自己的转化率可能增大也可能减小也可能不变。(详见下文)l三段法计算化学平衡问题:、所有化学平衡问题的计算都能用三段法。、三段法中的量可以是浓度也可以是物质的量甚至可以是气体体积。、只有第二段的数值符合化学计量数的比例关系也就是说第二段的数值只要有了一个就能够写出其它。、大多数题需要在第二段中设一个未知数(一般设化学计量数为的那种物质)再利用题目中的一个已知关系列方程解之。关于化学平衡(中)l影响化学平衡的重要因素:一、浓度、增大反应物浓度(会使正反应速率增大【不影响逆反应速率】使得正反应速率大于了逆反应速率。)化学平衡向正反应方向移动。、减小生成物浓度(会使逆反应速率减小【不影响正反应速率】使得逆反应速率小于了正反应速率。)化学平衡向正反应方向移动。二、压强、增大压强(应物中有气体正反应速率增大生成物中有气体逆反应速率增大反应物、生成物中都有气体正、逆反应速率都增大但是增大幅度不一定相等反应物中气体分子数较大就正反应速率增大幅度较大使得正反应速率大于了逆反应速率生成物中气体分子数较大就逆反应速率增大幅度较大使得逆反应速率大于了正反应速率。反应物中气体分子数和生成物中气体分子数相等就正逆反应速率增大幅度相同。)平衡向气体分子数减小的方向移动。(如果反应物中气体分子数和生成物中气体分子数相等平衡就不移动。)、减小压强(反应物中有气体正反应速率减小生成物中有气体逆反应速率减小反应物、生成物中都有气体正、逆反应速率都减小但是减小幅度不一定相等反应物中气体分子数较大就正反应速率减小幅度较大使得正反应速率小于了逆反应速率生成物中气体分子数较大就逆反应速率减小幅度较大使得正反应速率大于了逆反应速率反应物中气体分子数和生成物中气体分子数相等就正逆反应速率减小幅度相同。)平衡向气体分子数增大的方向移动。(如果反应物中气体分子数和生成物中气体分子数相等平衡就不移动。)三、温度、升高温度(正逆反应速率都增大但是增大幅度不相等。正反应是吸热反应就正反应速率增大幅度较大使得正反应速率大于了逆反应速率正反应是放热反应【逆反应当然是吸热反应】就逆反应速率增大幅度较大使得正反应速率小于了逆反应速率。。)平衡向吸热的方向移动。、降低温度(正逆反应速率都减小但是减小幅度不相等。正反应是吸热反应就正反应速率减小幅度较大使得正反应速率小于了逆反应速率正反应是放热反应【逆反应当然是吸热反应】就逆反应速率减小幅度较大使得正反应速率大于了逆反应速率。)平衡向放热的方向移动。四、催化剂上一讲谈到过催化剂能使得正逆反应速率增大到相同的倍数。所以如果反应已经达到平衡状态则加入催化剂不会引起平衡的移动如果反应未达到平衡状态正在进行则加入催化剂会使得正逆反应速率的差距(即表观速率)变得更大从而缩短建立平衡所需要的时间。l*反应商及其应用:一个可逆反应在未达到平衡态时仿照化学平衡常数表达式的写法求出浓度幂之积的比。这个比值因为是用不平衡状态时的浓度求出的所以不叫化学平衡常数而叫做反应商。利用反应商和化学平衡常数比较可以解释许多问题。下面举两个例子说明:设反应为aA(g)bB(g)===cC(g)dD(g)、如果上述反应达到平衡后A的浓度为nmolL,温度和容积不变向容器中加入一些A再次达到平衡后A的浓度变为mmolL,比较mn的大小。解:加入一些A后用写出的反应商的表达式和化学平衡常数的表达式相比可知反应商小于K(分子相同分母变大。)所以反应一定是向使反应商的分子变大分母变小的方向(即正反应方向)移动。【注:反应商向K值靠拢时一定是分子分母同时改变。】达到新的平衡时与原平衡态相比生成物C、D的浓度(化学平衡常数的表达式中的分子项)变大了而反应物B的浓度却变小了要维持比值不变A的浓度必须变大(化学平衡常数的表达式中的分母项)。所以m>n。、如果上述反应达到平衡后温度和容积不变同时加入A、B、C、D使它们的浓度都成为原平衡浓度的倍平衡将怎样移动,解:同时加入A、B、C、D后反应商=(cd)(ab)K显然当ab大于cd时反应商小于K应该分子变大分母变小即向正反应方向移动当ab小于cd时反应商大于K应该分子变小分母变大即向逆反应方向移动。结论是向气体分子数变少的方向移动【类似于增大压强】。l等效平衡与虚拟思维:此处略。详见同名PPT课件。关于化学平衡(下)关于化学反应进行的方向和限度*l此内容属于《物理化学》中的化学热力学的范畴课本中仅给予简单的引导式的介绍是为了激发学生的兴趣不需要深究。也就是说对于焓判据、熵判据、自由能判据都不需要也不可能真正地理解。l什么叫方向、限度、判据,举一个容易理解的例子说明。比如有一块的红热的铁A和一块常温下的铁B接触要求你回答:、热量是从A流向B呢,还是从B流向A,、流到什么时候就会停止呢,、你是怎样得到上面的答案的呢,我相信你一定会得出正确答案:、热量是从A流向B。这就叫做―方向‖。、流到A和B温度相同的时候就会停止。这就叫做―限度‖。、A、B之间存在温度差热量是从高温物体流向低温物体。这就叫做―判据‖。由于上面的问题与日常生活联系紧密又比较简单所以容易理解。而化学反应要复杂得多所以较难理解但道理是一样的。l焓判据、熵判据、自由能判据都是判断反应能否自发地发生的即反应自发发生的可能性。判断出能够自发发生的现实中能否真的发生还需要化学动力学知识涉及到前面学过的化学反应速率问题。l焓判据:只根据焓变判断反应自发发生的可能性有片面性认为焓减的反应(即放热反应)可以自发发生。l熵判据:只根据熵变判断反应自发发生的可能性有片面性认为熵增的反应可以自发发生。l自由能判据:根据焓变、熵变及温度综合考虑来判断反应自发发生的可能性适用条件为恒温恒压反应。结论是:、焓减熵增的反应一定可以自发发生。、焓增熵减的反应一定不能够自发发生。、焓减熵减的反应、焓增熵增的反应(多数反应是这一类)与具体的焓变、熵变数值有关适当改变温度可能使得不能发生的反应变为可以发生。、第类反应能够进行到的最大限度就是体系自由能的变化=。关于电离平衡(上)l电解质:在受热熔化或者溶于水时能够导电的化合物。、电解质非电解质所有物质电解质非电解质=化合物单质不是电解质也不是非电解质。、在受热熔化时能够导电的(一定是离子化合物)溶于水时一定能够导电(有的溶解度小导电能力可能不强。)溶于水时能够导电的受热熔化时不一定能够导电(电解质中的共价化合物)。、对于溶于水时与水反应(如氨气)后生成的物质(一水合氨)在水溶液中导电的只能说明生成物(一水合氨)是电解质不能够说明与水反应前的物质(氨气)是电解质。、导电是表象电离是实质。也就是说电解质的定义可以为:在受热熔化或者溶于水时能够发生电离的化合物。、电离就是产生自由离子的过程。可以是由束缚离子变为自由离子(离子化合物)也可以是由共价分子变为自由离子(共价化合物)。前者电离的条件是受热熔化或者溶于水后者电离的条件是溶于水。l电解质的强弱:衡量标准是:溶于水时(不是其它条件)是否全部电离。l一元弱酸的电离平衡:、一元弱酸(如:HF、HClO、CHCOOH等。)只要形成水溶液就一定已经达到了电离平衡。、即使把电离方程式写成如:CHCOOHHO可逆符号CHCOO,HO的形式也要知道它是电离方程式而不是水解方程式电离常数表达式中不应该出现HO。(纯液体浓度为常数。)、相同温度下Ka越大该酸的酸性就越强。、达到电离平衡时已电离的分子数在电离以前的分子总数中所占的百分数叫做该条件下(温度、浓度)该酸的电离度(用α表示)。(对于一元弱酸来说)电离度等于溶液中的氢离子浓度除以酸的浓度。所以有:一元弱酸溶液中的氢离子浓度=酸的浓度乘以电离度。、电离常数只受温度影响更能够反映酸的本性电离度受温度、浓度双重影响更能够反映该条件下酸溶液的具体表现。l一元弱酸电离平衡的移动:(即影响一元弱酸电离平衡的因素)、温度:电离过程都是吸热的所以升高温度电离平衡右移。但是温度变化不是很大时影响是微弱的通常可以忽略、压强:影响更加微弱一般不考虑、浓度:【重点】同离子效应:向弱电解质溶液中加入含有相同离子(阳离子或者阴离子)的强电解质时(如向醋酸溶液中加入盐酸或者醋酸钠)电离平衡左移电离度减小(叫做电离平衡被抑制)加入的那种(同)离子的浓度增大(这点可以用电离常数不变分析出来)另一种离子的浓度减小。稀释效应:向弱电解质的稀溶液中加入水时电离平衡右移(这点可以用电离常数不变分析出来)。电离度增大(叫做电离平衡被促进)各种离子(包括分子)的浓度都减小。【向冰醋酸中逐渐加水时醋酸的电离度一直是逐渐增大的而氢离子应该先有个从无到有的过程即有个增大的过程然后才有可能遵从上述稀释效应的叙述随着水的增加氢离子浓度逐渐变小。所以如果画氢离子浓度变化曲线应该是先上升后下降。有资料称此拐点对应浓度为molL】关于电离平衡(下)l盐酸和醋酸溶液的比较:氯化氢溶于水形成盐酸溶液时溶质分子全部地、毫无保留地变成了氢离子(和氯离子)CHCOOH溶于水形成醋酸溶液时溶质分子中只有一小部分变成了氢离子(和醋酸根离子)绝大部分仍然保留着这些分子在需要补充的时候还能够继续变为氢离子(和醋酸根离子)而盐酸就没有这个能力了。所以:、当盐酸和醋酸的(酸)浓度相同时氢离子浓度是盐酸中的大(大很多)。、当盐酸和醋酸中的氢离子浓度相同时酸的浓度是醋酸的大(大很多)。、当盐酸和醋酸加水稀释时盐酸中的氢离子浓度减小的快醋酸中的氢离子浓度减小的慢。(可以叫做具有离子补偿能力)。、当起始时盐酸和醋酸中的氢离子浓度相同时加水稀释到相同的倍数(体积)醋酸中的氢离子浓度就会大于盐酸中的氢离子浓度。l一元弱碱(如氨水)的电离平衡与上述相似把氢离子变为氢氧根离子即可略。l多元弱酸的分步电离:HSO这样的二元强酸(在中学阶段)认为是一下子就把分子中的两个氢原子全部电离成了氢离子了。而像HCO、HSO、HS、HPO、HOOCCOOH这些多元弱酸就不是这样的。以HCO为例来说碳酸溶液中的HCO分子其中的一小部分电离成氢离子和碳酸氢根离子电离成的碳酸氢根离子中又有更小更小的一部分进一步电离成碳酸根离子(又产生等量的氢离子)。这种情形叫做多元弱酸的分步电离。如:HCO可逆符号HHCOKa=C(H)C(HCO)C(HCO)=×HCO,可逆符号HCO,Ka=C(H)C(CO)C(HCO)=×*以上电离常数表达式中氢离子浓度碳酸氢根离子浓度都是整个溶液中的平衡浓度不是各级电离中的。综上所述:、多元弱酸在溶液中是分步电离的各级都有各级的电离常数、相邻两级的电离常数相差一万倍或更多、书写电离方程式一般只写一级电离、比较多元弱酸的强弱可以比较一级电离常数、多元弱酸的酸式酸根离子也可以看成是一种酸一种酸性比原酸更弱的酸。l一些解题有用的弱酸酸性相对强弱顺序:HSO>HPO>HF>CHCOOH>HCO>HS>HClO>CHOH>HCO,>HAlOl多元弱碱的电离:像Fe(OH)、Cu(OH)这些多元弱碱它们的电离也是分步进行的但是由于它们都是难溶性物质形成的溶液极稀各级电离间的相互影响较小相邻两级间的电离常数相差不是很大(一般在一到两个数量级)所以通常都不考虑它们的分级电离了。书写它们的电离方程式时可逆符号仍然是氢氧根离子却是一下子就全部写出了。如Fe(OH)可逆符号FeOH,l氢氧化铝的两性电离:HOAlO可逆符号Al(OH)可逆符号AlOH,向体系中加酸时上述平衡右移加碱时左移。因为上述两个方向的电离都很微弱所以不能从左边得出H能够和AlO,大量共存、Al能够和OH,大量共存的错误结论。恰恰相反上面的式子说明如果H和AlO,大量接触、Al和OH,大量接触时都会变为氢氧化铝(沉淀)。关于水的电离和溶液的pH值(上)l水是一种弱电解质在水中存在着微弱的自偶电离(水分子与水分子之间相互作用而发生的电离)。HO可逆符号HOOH,l上述电离方程式通常简写为:HO可逆符号HOH,在一定温度下的纯水中(已经达到电离平衡)有:K=C(H)C(OH)C(HO)因为水的电离极其微弱发生电离以后的水仍然可以看做是纯水所以C(HO)=molL【此值是这样算出的:取L水质量是g物质的量是ggmol=mol套用C=nV=molL=molL。】而在表达式的右侧不应该出现常数所以将K=C(H)C(OH)C(HO)的两侧都乘以(molL)就得到另一个K值记作Kw(w是water)这样就成了:Kw=C(H)C(OH)因为这个常数等于水中氢离子与氢氧根离子浓度的乘积所以叫做水的离子积常数简称为水的离子积。因为在室温下纯水中C(H)=C(OH)=molL所以室温下Kw=C(H)C(OH)=×l影响水的电离平衡的因素:、同离子效应:向纯水中加入能够电离生成氢离子或氢氧根离子的物质(如酸和碱【以及NaHSO】)时,水的电离平衡左移水的电离度减小(叫做水的电离平衡被抑制。)、水解盐效应:(这是我自己杜撰的不是专业术语―盐效应‖。)向纯水中加入能够发生水解的盐时由于它会减小C(H)或者C(OH)会使得水的电离平衡右移水的电离度增大(叫做水的电离平衡被促进。)【参见盐类的水解】、温度:水的电离和弱酸、弱碱的电离一样升高温度时会使得水的电离平衡右移但是影响不大。所以温度变化不大时可以忽略不计。综上所述结合关于平衡常数的知识可以知道:只要温度在室温上下只要水中加入的物质不太多(即形成的是稀溶液常见的溶液都认为是稀溶液)水仍然可以看成是纯液体时Kw=C(H)C(OH)=×就是成立的~~~也就是说不仅是在纯水中就是在一般溶液中Kw=C(H)C(OH)=×也是成立的~~~【当温度升高到时纯水中C(H)=C(OH)增大到molL所以时Kw=C(H)C(OH)=×】l溶液的酸碱度:为了表示溶液的酸性的程度和碱性的程度人们采取了用氢离子浓度或者氢氧根离子浓度来表示比如某种盐酸溶液C(H)=molL再比如某种烧碱溶液C(OH)=molL。但是对于常见的稀溶液比如氢离子浓度为molL,或者molL,这些数字书写、使用都很麻烦所以借助数学工具将它们取负对数值就可以变形成为简单的数字。负对数值用p表示氢离子简写为H氢氧根离子简写为OH这样一来pH就是氢离子的负对数值pOH就是氢氧根离子的负对数值。为了统一一般只使用pH值来表示常见稀溶液的酸碱度。适用范围是氢离子浓度molL的酸性溶液、中性溶液和氢氧根离子浓度molL的碱性溶液。其它浓溶液仍然直接用氢离子浓度或者氢氧根离子浓度来表示。l室温下在同一水溶液中因为C(H)C(OH)=×所以有:在同一水溶液中pHpOH=。【知道这一点对于后面的计算很有用~】lpH值的测定:较准确的测定方法是使用pH计较方便的测定方法是使用pH试纸。常用的广泛pH试纸能够测定至(只有整数值)的pH值。使用方法:撕取pH试纸一条放在玻璃片上用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液少许滴到pH试纸中部秒内与标准比色卡对照读出pH值。pH=或颜色是红色(深浅略有差别)pH=或颜色是蓝色(深浅略有差别)。关于水的电离平衡和溶液的pH值(下)pH计算题的几点注意点:、可以记住:lg=lg=lg=、必须记住:碱溶液必须通过pHpOHC(OH)C(OH)pOHpH的途径计算。、不同浓度的同种酸(或碱)混合时如果pH相差即氢离子(或氢氧根离子)浓度相差倍时较稀的一种就可以看作是水。pH计算的例题解析:(以下均为常温)、计算下列各溶液的pH值以及该溶液中由水电离出的氢离子浓度:molL的盐酸molL的氢氧化钠溶液molL的醋酸(电离度=)molL的氨水(电离度=)。解:molL的盐酸中氢离子浓度=molL【如果认为溶液中的氢离子浓度=由水电离出的氢离子浓度则只能白白地增加解题的麻烦程度不会影响计算结果。因为从后面可以看出由水电离出的氢离子浓度比起来实在是太小太小了完全可以忽略不计~~~】所以pH=lg=在盐酸中氢氧根离子全部是由水电离产生的而且等于由水电离出的氢离子(水不可能只电离出氢氧根离子)由pH=推出pOH=再推出氢氧根离子浓度=,(次方。下同)molL再推出:在molL的盐酸中由水电离出的氢离子浓度=,molLmolL的氢氧化钠溶液中的氢氧根离子浓度=molL【同上】所以pOH=推出pH=在氢氧化钠溶液中氢离子全部是由水电离生成的由pH=推出:在molL的氢氧化钠溶液中由水电离出的氢离子浓度=,molLmolL的醋酸(电离度=)中氢离子浓度=molL×=molL,所以pH=在醋酸中氢氧根离子全部是由水电离产生的而且等于由水电离出的氢离子由pH=推出pOH=再推出氢氧根离子浓度=,molL再推出由水电离出的氢离子浓度=,molL。由和可知在酸的溶液【注意:不是酸性溶液~】中如果已知―由水电离出的氢离子浓度‖实际上是告诉你溶液中的氢氧根离子浓度。molL的氨水(电离度=)中氢氧根离子浓度=molL×=molL=molL所以pOH=推出pH=在氨水中氢离子全部是由水电离产生的所以由水电离出的氢离子浓度=molL。由和可知在碱的溶液【注意:不是碱性溶液~】中如果已知―由水电离出的氢离子浓度‖实际上是告诉你溶液中的氢离子总浓度。由和可知只知道弱酸或弱碱的浓度是不能够求出溶液的pH值的。弱酸溶液的pH弱碱溶液的pOH都大于酸浓度或碱浓度的负对数值。这一特点可以用来证明该酸或碱是弱酸或弱碱。本题中给出的都是一元酸碱若是二元强酸强碱则必须由酸碱浓度变为氢离子或氢氧根离子浓度才能进行pH计算~~~、将下列溶液分别加水稀释至原体积的倍求稀释后溶液的pH值。pH=的硫酸pH=的氢氧化钠溶液pH=的醋酸pH=的氨水。解pH=的硫酸中氢离子浓度=molL(注意:已知pH值时不需要再考虑是二元酸。)因为硫酸是强酸已经完全电离所以稀释过程中不会再产生氢离子加水稀释至原体积的倍氢离子浓度将减小为原来的百分之一即成为molL所以稀释后溶液的pH=。pH=的氢氧化钠溶液中氢离子浓度=molL加水稀释至原体积的倍氢离子浓度将减小为原来的百分之一即成为molL所以稀释后溶液的pH=。注意以上解法是错误的~~~怎么氢氧化钠溶液稀释后碱性反而会增强呢,,,错误出在什么地方了,原来在碱溶液稀释时碱被稀释氢氧根离子浓度变小~氢离子浓度是变大的~而上面的方法却是把氢离子浓度变小了~所以正确的解法是:pH=的氢氧化钠溶液pOH=氢氧根离子浓度=molL加水稀释至原体积的倍氢氧根离子浓度变为molL此时pOH=推出pH=。比较和可以看出强酸强碱溶液加水稀释到原体积的n倍时pH值改变n个单位向靠拢(不能越过~)。如pH=的盐酸加水稀释到原体积的倍pH值不可能变为而是约为pH=的醋酸和pH=的氨水加水稀释至原体积的倍时由于稀释过程中能够继续产生氢离子或氢氧根离子所以它们的氢离子或氢氧根离子不会减小到原来的百分之一pH值也就不会改变改变值比要小由于无法确定电离度所以无法计算。但要知道:弱酸弱碱溶液加水稀释到原体积的n倍时pH值改变小于n个单位向靠拢(不能越过~)。这一特点可以用来证明该酸或碱是弱酸或弱碱。、将下列各组中的两种溶液等体积混合求混合后溶液的pH值。pH=的盐酸和水pH=的盐酸和pH=的盐酸pH=的盐酸和pH=的氢氧化钠溶液。解pH=的盐酸中氢离子浓度为molL,和水等体积混合后氢离子浓度减小到原来的一半成为×molL所以pH=lg×=lg==pH=的盐酸中氢离子浓度为molLpH=的盐酸中氢离子浓度为molL,混合后溶液中的氢离子浓度=(molLmolL)molL=×molL所以pH=lg×=lg==pH=的盐酸中氢离子浓度为molLpH=的氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度为molL混合后溶液中的氢离子浓度=(molL,molL)molL=×molL所以pH=lg×=lg==(你可以试试上面两小题不取近似值能够求出什么结果。)强酸强碱溶液加水稀释到原体积的倍时pH值改变个单位向靠拢(不能越过~)。、如果下列各组溶液混合后pH都等于求各组溶液中V(HCl)V(NaOH)。pH=的盐酸和pH=的氢氧化钠溶液pH=的盐酸和pH=的氢氧化钠溶液pH=的盐酸和pH=的氢氧化钠溶液。解:pH=的盐酸氢离子浓度=molLpH=的氢氧化钠溶液pOH=氢氧根离子浓度=molL所以应该是等体积混合就恰好完全中和:V(HCl)V(NaOH)=:pH=的盐酸氢离子浓度=molLpH=的氢氧化钠溶液pOH=氢氧根离子浓度=molL盐酸中的氢离子浓度是氢氧化钠溶液中的氢氧根离子浓度的倍所以应该是盐酸体积是氢氧化钠溶液体积的十分之一混合就恰好完全中和:V(HCl)V(NaOH)=:pH=的盐酸氢离子浓度=molLpH=的氢氧化钠溶液pOH=氢氧根离子浓度=molL盐酸中的氢离子浓度是氢氧化钠溶液中的氢氧根离子浓度的所以应该是盐酸体积是氢氧化钠溶液体积的倍混合就恰好完全中和:V(HCl)V(NaOH)=:看懂上面的计算原理后注意观察条件与结论:pH=a的强酸和pH=b的强碱溶液混合后如果有pH=则V(酸)V(碱)与a、b有如下关系:若ab=则V(酸)V(碱)=:若ab<则是酸浓碱稀V(酸)V(碱)=:ab若ab>则是碱浓酸稀V(酸)V(碱)=ab:你也可以把它们统一成一个来记。(记的目的是这类题可以一眼看出答案。)、pH=的盐酸mL和pH=的氢氧化钠溶液mL混合后溶液的pH=,(看做体积守恒)解:pH=的盐酸氢离子浓度=molLpH=的氢氧化钠溶液pOH=氢氧根离子浓度=molL显然是碱过量所以求混合后过量的氢氧根离子浓度:C(OH,)=molL(mLmL)(mLmL)=molLpOH=pH=【体会一下上述―pH计算题的几点注意点‖中的第二点】特别提醒:如果题目中的温度为则有pHpOH=pH=时为中性。关于中和滴定l滴定是定量化学分析的方法之一就是把一种已知浓度的反应物溶液(叫做标准溶液)通过滴定管逐滴滴加到一定量的另一种未知浓度的反应物溶液(叫做待测溶液)中使之恰好完全反应(借助于指示剂指示)然后根据两者参加反应时的比例关系求出待测溶液的浓度的方法。根据反应的类型可以分为中和滴定(也叫酸碱滴定)氧化还原滴定络合滴定沉淀滴定等。l因为强碱性溶液会粘合玻璃所以碱溶液、还原性溶液(不少显碱性)不能够放入玻璃活塞的酸式滴定管中应该放入橡皮管活塞的碱式滴定管中因为强酸性溶液、氧化性溶液能够腐蚀橡皮管所以强酸性溶液、氧化性溶液不能够放入橡皮管活塞的碱式滴定管中应该放入玻璃活塞的酸式滴定管中。l量筒测量的是进入量筒中的液体体积进入越多液面越高所以量筒的刻度是上面大下面小。(没有刻度)滴定管测量的是从滴定管中排出的液体体积排出越多液面越低所以滴定管的刻度是上面小下面大。(刻度不在最上边最大刻度不在最下边。)l因为使用滴定管时排出液体体积=终了刻度起始刻度所以调节起始液面时可以在或不在刻度。这和刻度尺的刻度处磨损后仍然可以使用是同样的道理。l关于课本p图的几点解释:、为什么要用molL的盐酸、氢氧化钠反应来画滴定曲线:因为在实际滴定中一般地要把标准溶液、待测溶液都调节都molL左右这样测定误差会较小些太浓则误差大太稀则指示剂显色不很明显同样会误差大所以用molL的盐酸、氢氧化钠反应来画出的滴定曲线指导意义较大。、pH=不是滴定终点而应该叫做等当点(为什么叫等当不要管它。可能课本就是为了避开这个名称用了滴定终点这个词。等当点就是理论上恰好反应时反应液的pH值强酸强碱理论上恰好反应时反应液的pH值=)滴定终点是实际滴定时操作者认为是恰好反应时反应液的pH值几乎谁都不可能恰好=只要滴定终点落在滴定突跃范围以内就可以认为滴定结果是准确的。(这时候滴定误差在定量分析的允许误差范围以内。)、指示剂的选取原则:变色范围与滴定突跃范围有部分或全部的重叠变色要明显。由浅色变深色较好。(由深色变浅色也能用。这是因为人的眼睛对于浅色变深色反应较灵敏对于深色变浅色反应较为迟钝。)l滴定终点时指示剂颜色的变化:氢氧化钠滴盐酸:甲基橙由红色(越过橙色)刚变为黄色酚酞由无色变为浅红色。盐酸滴氢氧化钠:甲基橙由黄色变为橙色酚酞由红色变为浅红色(或者刚变为无色)。变色后在半分钟内不恢复原来的颜色为达到终点。l滴定过程中眼睛应该注意的是:、液体滴出的速度(接近终点时要加一滴甚至半滴摇一会。)、锥形瓶中溶液颜色的变化。(一般地不需要注意滴定管中的液面除非已经快要接近最大刻度。)l滴定终了时如果标准溶液滴加略过量可以用返滴待测溶液的方法加以补救注意把返滴加入的待测溶液体积合并入原先测量的待测溶液体积中进行计算。【有时为了追求指示剂颜色由浅变深也用此法。】l也可以把标准溶液(一定体积)装入锥形瓶用待测溶液滴定之但较少用。l滴定使用的仪器中如果要用它测出的溶液体积来计算浓度则装入溶液之前必须进行润洗(至次)【如滴定管】如果不用它测出的溶液体积来计算浓度则装入溶液之前不许进行润洗。【如锥形瓶】l误差分析见相应的PPT。关于*双指示剂法测定混合碱:【先来谈谈―碱‖的概念:中学阶段酸碱的概念是从溶于水时电离产生的氢离子、氢氧根离子来定义的叫做酸碱离子理论还有一种酸碱质子理论是这样定义酸碱的:在反应中能够给出质子(即氢离子)的叫做酸能够结合质子的叫做碱。这样一来像碳酸钠、碳酸氢钠等就都可以看作是碱。碳酸氢钠是一元碱碳酸钠是二元碱。盐酸和它们的反应也就可以看做是中和反应(实际应该叫做酸碱反应)了。】混合碱是指:、氢氧化钠和碳酸钠的混合物、碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。【氢氧化钠和碳酸氢钠的混合物一溶于水就立即反应所以不予考虑。】双指示剂法测定混合碱是指用标准盐酸溶液去滴定混合碱的待测溶液确定混合碱的组成。双指示剂是指先加酚酞滴至变色后再加甲基橙再滴至变色。为了能够理解双指示剂法测定混合碱的道理我们先分析一下双指示剂法滴定混合碱中的一种成分时的情况:、氢氧化钠:根据前面的知识我们已经知道用盐酸滴定氢氧化钠时用酚酞做指示剂时滴至由红色变为浅红色(或者刚变为无色)。用甲基橙做指示剂时滴至由黄色变为橙色。【注意这两种情况下消耗的盐酸是相等的~~~因为最多后者比前者多半滴~~~联系滴定突跃知识。】所以如果我们把双指示剂法滴定中滴至酚酞刚变为无色时消耗的盐酸体积为VmL再滴至甲基橙由黄色变为橙色时又消耗的盐酸体积为VmL。对于氢氧化钠来说V>V=。、碳酸钠:已知molL的碳酸钠溶液pH=。所以加入酚酞时为红色molL的碳酸氢钠溶液pH=。所以加入酚酞时为浅红色这样一来用盐酸将碳酸钠溶液滴至酚酞由红色变为浅红色(也可以是刚变为无色)时就是碳酸钠恰好全部变为碳酸氢钠了(这叫做碳酸钠的第一等当点)又已知常温下饱和碳酸的pH=这样一来用盐酸继续滴至甲基橙由黄色变为橙色时就是碳酸氢钠又恰好全部变为碳酸(二氧化碳)了。而对于碳酸钠来说这两步消耗的盐酸是等量的所以对于碳酸钠来说V=V>。、碳酸氢钠:因为molL的碳酸氢钠溶液pH=所以加入酚酞时已经为浅红色V=用盐酸滴至甲基橙由黄色变为橙色时就是碳酸氢钠恰好全部变为碳酸(二氧化碳)了所以V>。下面就可以讨论双指示剂法测定混合碱了:、氢氧化钠和碳酸钠的混合物:用盐酸滴至酚酞刚变为无色时消耗的盐酸体积为VmL再滴至甲基橙由黄色变为橙色时又消耗的盐酸体积为VmL。则VmL盐酸是氢氧化钠和碳酸钠共同消耗的VmL盐酸是碳酸钠生成的碳酸氢钠消耗的所以有:V>V,根据VV可以计算氢氧化钠根据V或者V可以计算碳酸钠。、碳酸钠和碳酸氢钠的混合物:用盐酸滴至酚酞刚变为无色时消耗的盐酸体积为VmL再滴至甲基橙由黄色变为橙色时又消耗的盐酸体积为VmL。则VmL盐酸是碳酸钠消耗的VmL盐酸是碳酸钠生成的碳酸氢钠和原来的碳酸氢钠共同消耗的所以有:V<V,根据V可以计算碳酸钠根据VV可以计算碳酸氢钠。特别强调:解这类题时一定要看清楚题中给出的是―再滴至甲基橙由黄色变为橙色时又消耗的盐酸体积为VmL‖还是―再滴至甲基橙由黄色变为橙色时一共消耗的盐酸体积为VmL。‖因为后一种说法中VmL是包含VmL在内的计算式子就和上面的叙述完全不同了~~~关于盐类的水解l水解:大部分的水解可以理解成与水进行的复分解反应反应前后各种元素的化合价不发生改变属于非氧化还原反应。中学阶段可能遇到的大概有:、盐的水解【如CHCOONaHO可逆符号CHCOOHNaOH】、离子性氢化物、碳化物、氮化物等的水解【如NaHHO=NaOHH这类水解是氧化还原反应】【如CaCHO=Ca(OH)CH】【如MgNHO=Mg(OH)NH】、卤代烃、酯的水解【如CHCHBrHO箭头CHCHOHHBr】【如CHCOOCHCHHO可逆符号CHCOOHCHCHOH】、二糖、多糖的水解【如CHOHO箭头CHO】【如(CHO)nnHO箭头nCHO】、多肽、蛋白质的水解等。l盐水解的实质:某些盐在溶于水时电离出的阳离子(或阴离子)与水电离出的氢氧根离子(或氢离子)结合成弱碱(或弱酸)从而导致水的电离平衡右移使得溶液中的氢离子浓度大于氢氧根离子浓度(或氢氧根离子浓度大于氢离子浓度)而呈现酸性(或碱性)的过程。l水解一般是微弱的不会生成沉淀或气体(不能够加向上或向下的箭头中间必须是可逆符号。上述第类除外。)l以CHCOONa为例介绍水解平衡:在醋酸钠的水溶液中存在如下平衡:CHCOO,HO可逆符号CHCOOHOH,一定温度下醋酸钠水溶液的平衡体系中仿照化学平衡常数表达式可以写出水解常数表达式:Kh=C(CHCOOH)C(OH,)C(CHCOO,)与所有化学平衡常数相同水解常数也是只受温度影响水解常数越大该离子的水解性越强。将水解常数表达式的分子、分母都乘以该条件下溶液中的氢离子浓度得C(CHCOOH)C(OH,)C(H)C(CHCOO,)C(H)你看红色部分是醋酸的电离常数的倒数蓝色部分是水的离子积常数。所以有:Kh=KwKa可以看出对应酸(水解的阴离子增加一个氢离子~~~)的酸性越弱(Ka越小)酸根离子的水解性就越强(Kh越大)。与化学平衡中的转化率、电离平衡中的电离度一样水解平衡也有个水解度不常用。影响水解平衡的因素几乎和影响电离平衡的因素完全相同:、升高温度水解平衡右移【加热促进水解】、同离子效应左移【离子浓度增大】【水解生成什么酸就可以加什么酸抑制水解。】、稀释效应右移。【离子浓度减小】l所谓―强酸强碱盐溶液显中性强酸弱碱盐溶液显酸性弱酸强碱盐溶液显碱性。‖只能够用来判断正盐溶液。酸式盐溶液见下文。l诸如比较―醋酸钠溶液和碳酸钠溶液‖―碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液‖的pH值这类题一般用对应酸的酸性强弱来判断但必须是同样温度相同浓度的前提下。l酸式盐溶液的酸碱性:、NaHSO因为硫酸是强酸我们认为它的二级电离也是完全的所以硫酸氢根只发生电离(不发生水解)所以NaHSO溶液显酸性。【记住:NaHSO在参加反应时可以当做强酸~~~】、NaHCO碳酸氢根离子既可以发生电离也可以发生水解在碳酸氢钠溶液中它们都发生但程度不相等。怎样能够比较出它们的程度大小呢,可以比较平衡常数的大小(同一溶液中一定是同温度、同浓度。)。据课本p表:HCO,的电离常数是K=×据Kh=KwKa可以求出HCO,的水解常数是Kh=KwK=××=×因为×,×所以HCO,的水解强于电离溶液显碱性。【记住这个结论~~~】*已知常温下HSO的K=×K=×试仿上法自己确定NaHSO溶液的酸碱性。【结论:NaHSO溶液显酸性。】【其它结论:NaHPO溶液显酸性NaHPO溶液显碱性。草酸氢钾溶液显酸性NaHS溶液显碱性。】l弱酸弱碱盐(正盐)溶液的酸碱性:实际上判断方法与前面对于强酸弱碱盐溶液显酸性弱酸强碱盐溶液显碱性的判断是一致的就是比较它们究竟谁比较强一些这可以从电离常数的大小比较出来。例如:、NHNO已知NHHOKb=×HNOKa=×所以亚硝酸铵溶液显酸性。、CHCOONH已知NHHOKb=×CHCOOHKa=×所以醋酸铵溶液显中性。、(NH)S已知NHHOKb=×HSK=×K=×S,对应的酸是HS,所以应该用K比较所以硫化铵溶液显碱性。l双水解:(尽管此说法并未在化学界得到公认但在中学化学教师中间已经是一种认可的说法。)是指在同一溶液中同时存在一种水解的阳离子和一种水解的阴离子它们的水解互相促进导致双方的水解程度都变大(有的甚至于达到水解彻底)的情形。不管是两种离子本来就是在同一种溶质中(如NHHCO)还是分别在两种溶质中进入同一种溶液里(如NHCl溶液和NaHCO溶液混合)其实质都是相同的。需要知道的是哪些离子之间的双水解是彻底的(可以生成沉淀、气体不能大量共存。方程式中间是等于号。)可以记住下面的知识:FeCO,HCO,S,AlAlO,除铁离子和硫离子发生氧化还原反应以外以上对离子的双水解是彻底的。l关于AlCl、Al(SO)溶液蒸干的问题:、将AlCl溶液蒸干得到的是Al(OH)。在AlCl溶液中存在如下平衡:AlHO可逆符号Al(OH)H在加热过程中温度升高使得上述平衡右移在水挥发的同时水解生成物之一的氯化氢也同时挥发也使得上述平衡右移一直到蒸干时只剩下水解产物氢氧化铝。(如果再灼烧氢氧化铝就又会分解生成氧化铝。)【蒸干氯化铁溶液同样也是得到氢氧化铁灼烧也分解为氧化铁。】在氯化氢的气氛(或气流)中蒸干可以阻止氯化氢的挥发就能够得到氯化铝(或氯化铁)晶体。、将Al(SO)溶液蒸干得到的是Al(SO)。在Al(SO)溶液中存在如下平衡:AlHO可逆符号Al(OH)H在加热过程中温度升高使得上述平衡右移在水挥发的同时水解生成物之一的硫酸不会同时挥发只会浓度越来越大。水的不断减少使得上述平衡右移到一定程度后就逆转向左移动并一直到全部变为硫酸铝晶体。【蒸干硫酸铁溶液同样得到的是硫酸铁晶体。】l利用氯化铁水解来制备氢氧化铁胶体:(这是利用凝聚法制备胶体。)将深黄色的饱和氯化铁溶液倒入沸水中立即变为深棕红色的液体氢氧化铁胶体。可以再稍微煮沸一会儿。(煮沸时间不能太长否则胶体被破坏形成氢氧化铁红棕色沉淀。)【参见相关部分】关于难溶电解质的沉淀溶解平衡l沉淀溶解平衡与电离平衡的区别:比如氢氧化铁:Fe(OH)(s)可逆符号FeOH,是沉淀溶解平衡而Fe(OH)(aq)可逆符号FeOH,是电离平衡。注意括号中的s、aq。通常(aq)可以省略不写而(s)却不能省略不写。当然难溶强电解质只有沉淀溶解平衡没有电离平衡。l*难溶电解质的溶度积:一定温度下难溶电解质的饱和溶液中(难溶电解质的饱和溶液是极易获得的只要有沉淀就一定是饱和溶液~~)阳离子的浓度以其化学计量数(在溶解平衡的方程式中)为指数的幂与阴离子的浓度以其化学计量数(在溶解平衡的方程式中)为指数的幂的乘积为一常数叫做溶度积常数(不叫离子积常数~)简称为溶度积。【参见课本p】记作Ksp。Ksp的几点用法:【以下计算是为了加深对于一些结论的理解因为计算一般地都很麻烦估计高考不会出现。】、与摩尔溶解度(用难溶电解质的饱和溶液中的溶质的物质的量浓度来表示的溶解度)互相换算。(当然也可以与每g水中最多能够溶解的溶质质量g表示的溶解度继续换算。)例:已知常温下硫酸钡的溶解度为gg水求硫酸钡的溶度积。解:先换算为摩尔溶解度。硫酸钡这类难溶电解质的饱和溶液极稀密度基本上仍然是gmL。所以g水形成的溶液认为是L。g硫酸钡的物质的量是ggmol,=×mol所以摩尔溶解度为×molL=×molL那么硫酸钡饱和溶液中C(Ba)=C(SO)=×molLKsp(BaSO)=×××=×【对于不同类型的难溶电解质不能直接根据Ksp的大小来推断溶解度的大小。】例:已知常温下KspFe(OH)=×求常温下氢氧化铁的饱和溶液中铁离子的浓度。解:设常温下氢氧化铁的饱和溶液中铁离子的浓度为xmolL,那么氢氧根离子浓度则为xmolL据氢氧化铁溶解平衡的方程式及Ksp表达式有:x×(x)=x=×解之得x=×、已知一种离子浓度求另一种离子浓度。例:已知常温下KspFe(OH)=×求常温下将molL的三氯化铁溶液的pH值逐渐调高求开始出现氢氧化铁沉淀时的pH值若认为铁离子浓度molL时就是沉淀完全求铁离子沉淀完全时的pH值。解:设开始出现氢氧化铁沉淀时的C(OH)=xmolL据题意及Ksp表达式有:(x)=x=×解之得x=×那么此时的氢离子浓度=×pH==【注意:当溶液中铁离子浓度为molL时。只要把溶液的pH值调到高于时就开始出现氢氧化铁沉淀而不是调到碱性~~~】令铁离子浓度=molL氢氧化铁沉淀完全时的C(OH)=xmolL据题意及Ksp表达式有:(x)=x×=×解之得x=×那么此时的氢离子浓度=×pH==【注意:此时溶液酸性仍然较强。】【有些手册中给出的Ksp是×所以有的资料开始沉淀的pH值为沉淀完全的pH值为】【以上数据为理论计算值与生产实际是有一定出入的具体条件由实践确定但理论值仍然有其参考价值。】【铁元素在自然界分布很广所以除铁是许多化工生产实际中经常用到的通常是用适当的氧化剂(如氯气次氯酸过氧化氢等。)将亚铁离子氧化为铁离子再用适当的物质(如氨水金属氧化物、氢氧化物碳酸盐等。)调高溶液的pH值将铁离子转变为氢氧化铁沉淀而除去。】例:试从理论上证明用硝酸银溶液可以将氯离子和铬酸根离子分别沉淀而进行分离。(提示:假设氯离子和铬酸根离子浓度都是molL,,已知KspAgCl=×KspAgCrO=×。)解:设氯化银开始沉淀时银离子浓度为xmolL,,铬酸银开始沉淀时银离子浓度为ymolL,代入上式:x=×解之x=×molLy=×解之y=×molL。【因为x<y,所以先产生氯化银沉淀。】再计算铬酸银开始沉淀时氯离子是否沉淀完全。当银离子浓度=×molL时代入KspAgCl=×求氯离子浓度:设此条件下氯离子浓度为zmolL×z=×解之z=×可以看出当铬酸银开始沉淀时氯离子基本沉淀完全了。【以上方法叫做分步沉淀。】例:已知KspBaSO=×求向molL的NaSO溶液中加入等浓度等体积的BaCl溶液时母液中残留的硫酸根离子浓度加入的BaCl溶液体积为NaSO溶液体积的倍时母液中残留的硫酸根离子浓度。解:加入等浓度等体积的BaCl溶液时恰好完全反应母液为BaSO的饱和溶液所以c(Ba)=c(SO,)=,=×molL加入的BaCl溶液体积为NaSO溶液体积的倍时过量的钡离子浓度为molL此时母液中残留的硫酸根离子浓度为c(SO,)=×=×molL。【可以看出加入过量的沉淀剂时可以使残留的被沉淀离子浓度更小。】例:已知KspMgCO=×KspMg(OH)=×求碳酸镁的饱和溶液中加入氢氧化钠的浓度达到多大时就开始出现氢氧化镁沉淀。解:先求碳酸镁的饱和溶液中镁离子的浓度:c(Mg)=,=×molL,设开始出现氢氧化镁沉淀时氢氧根离子浓度为xmolL,则有×x=×解之x=×molL。【这叫做沉淀的转化就是难溶物可以反应生成更难溶的物质。例如:碳酸钡转化硫酸钡氯化银转化碘化银等】l沉淀溶解平衡的移动:、同离子效应:向沉淀溶解平衡的体系中加入含有相同离子的易溶强电解质时平衡左移析出沉淀难溶电解质的溶解度减小。如上述例、沉淀的溶解:任何一种能够有效地降低沉淀溶解平衡体系中的某种离子浓度的因素都可能引起平衡右移使得沉淀溶解甚至于完全溶解。这些因素可能是:生成难电离的物质如硫化亚铁溶于盐酸(生成硫化氢)硫酸铅溶于醋酸铵(生成醋酸铅)氧化银氢氧化银氯化银溶于氨水(生成银氨络离子)生成更难溶的物质如上述例。将某种离子氧化或还原如硫化铜(因为它的溶解度极小没有足够的硫离子与氢离子结合成硫化氢所以不溶于盐酸稀硫酸。)溶于硝酸(硫离子被氧化成硫)。、*盐效应向沉淀溶解平衡的体系中加入(含有或不含有相同离子)的易溶强电解质时由于异性离子间的吸引、牵扯使得离子结合成沉淀的机会减小难溶物的溶解度增大的作用较弱。在具有同离子效应时一般不考虑盐效应
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