知识点1 电解质
1. 强电解质与弱电解质
| 类别 | 电离程度 | 溶液中存在形式 | 电离方程式 | 常见物质 |
|---|---|---|---|---|
| 强电解质 | 完全电离 | 只有离子(水和离子) | 用"→"或"=" | 强酸、强碱、大多数盐 |
| 弱电解质 | 部分电离 | 分子与离子共存 | 用"⇌" | 弱酸、弱碱、水、少数盐 |
⚠️ 注意:区分电解质强弱的依据是电离程度(是否完全电离),而非溶解度。如 BaSO₄ 难溶于水但溶于水的部分完全电离,是强电解质。
2. 弱电解质的电离平衡
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 特征 | 具有化学平衡的一切特征(逆、等、动、定、变) |
| 影响因素 | ①温度:升温促进电离(电离过程吸热) ②浓度:稀释促进电离(越稀越电离) ③同离子效应:加入相同离子抑制电离 |
3. 电离常数(Kₐ / K_b)
| 概念 | 表达式与说明 |
|---|---|
| 弱酸电离常数 | CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺,Kₐ = [CH₃COO⁻][H⁺] / [CH₃COOH] |
| 弱碱电离常数 | NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻,K_b = [NH₄⁺][OH⁻] / [NH₃·H₂O] |
💡 说明:Kₐ(K_b)只与温度有关,温度越高 Kₐ(K_b)越大。Kₐ 越大,弱酸酸性越强;K_b 越大,弱碱碱性越强。多元弱酸分步电离,Kₐ₁ ≫ Kₐ₂ ≫ Kₐ₃。
知识点2 水的电离与pH
1. 水的电离
H₂O + H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻(更准确)
2. 水的离子积常数(K_w)
| 温度 | K_w |
|---|---|
| 25℃ | 1.0 × 10⁻¹⁴ |
| 100℃ | 约 5.5 × 10⁻¹³(水电离吸热,升温 K_w 增大) |
⚠️ 注意:K_w 只与温度有关。不论溶液是酸性、碱性还是中性,[H⁺] · [OH⁻] = K_w 恒成立。
3. 溶液的酸碱性与pH
| [H⁺] 与 [OH⁻] 关系 | 酸碱性(25℃) | pH |
|---|---|---|
| [H⁺] = [OH⁻] = 1×10⁻⁷ mol/L | 中性 | pH = 7 |
| [H⁺] > [OH⁻] | 酸性 | pH < 7 |
| [H⁺] < [OH⁻] | 碱性 | pH > 7 |
4. pH的计算
pOH = -lg[OH⁻]
pH + pOH = 14(25℃)
| 溶液类型 | pH计算方法 |
|---|---|
| 强酸溶液 | [H⁺] = c_酸 × n(n为每分子能电离出的 H⁺ 数) |
| 强碱溶液 | 先算 [OH⁻],再求 pOH,最后 pH = 14 - pOH |
| 两强酸混合 | 先算混合后 [H⁺]_总 |
| 两强碱混合 | 先算混合后 [OH⁻]_总 |
| 强酸与强碱混合 | 先判断过量,再用过量物质计算 |
5. 酸碱指示剂
| 指示剂 | 变色范围(pH) | 酸色 | 碱色 |
|---|---|---|---|
| 甲基橙 | 3.1 ~ 4.4 | 红色 | 黄色 |
| 石蕊 | 5.0 ~ 8.0 | 红色 | 蓝色 |
| 酚酞 | 8.2 ~ 10.0 | 无色 | 红色 |
💡 说明:pH = 7 时溶液呈中性仅在 25℃ 时成立。温度改变后,中性溶液的 pH ≠ 7。判断溶液酸碱性的根本依据是 [H⁺] 与 [OH⁻] 的相对大小。
知识点3 酸碱中和滴定
1. 定义与原理
用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
即:n(H⁺) = n(OH⁻)
2. 指示剂的选择原则
| 原则 | 说明 |
|---|---|
| 变色灵敏 | 变色范围窄,变色明显 |
| 变色范围与滴定终点pH突变范围一致 | 确保刚好在滴定终点时变色 |
| 强酸滴定强碱 | 甲基橙或酚酞均可 |
| 强酸滴定弱碱 | 选用甲基橙(酸性范围变色) |
| 强碱滴定弱酸 | 选用酚酞(碱性范围变色) |
⚠️ 注意:石蕊因变色不灵敏,一般不用作中和滴定指示剂。
3. 滴定终点判断
| 指示剂 | 终点颜色变化 |
|---|---|
| 酚酞(碱滴定酸) | 无色 → 浅红色(半分钟内不褪色) |
| 酚酞(酸滴定碱) | 浅红色 → 无色 |
| 甲基橙(碱滴定酸) | 红色 → 黄色 |
| 甲基橙(酸滴定碱) | 黄色 → 橙色 |
4. 误差分析(以标准盐酸滴定未知NaOH溶液为例)
| 操作错误 | 对 V_标 的影响 | 对测定结果 c(NaOH) 的影响 |
|---|---|---|
| 滴定管未用标准液润洗 | 偏大 | 偏高 |
| 锥形瓶用待测液润洗 | 偏大 | 偏高 |
| 锥形瓶中溶液溅出 | 偏小 | 偏低 |
| 滴定前有气泡,滴定后气泡消失 | 偏大 | 偏高 |
| 读数时仰视(滴定前) | 偏小 | 偏高 |
| 读数时仰视(滴定后) | 偏大 | 偏高 |
| 滴加过快,未充分摇匀 | 偏大 | 偏高 |
| 指示剂用量过多 | 偏大 | 偏高 |
💡 说明:误差分析的核心:c_待 = c_标 · V_标 / V_待,分析各项操作对 V_标 的影响即可判断结果。
知识点4 盐类水解
1. 盐类水解的实质与规律
| 盐的类型 | 举例 | 水解情况 | 溶液的酸碱性 |
|---|---|---|---|
| 强酸强碱盐 | NaCl、KNO₃、Na₂SO₄ | 不水解 | 中性(pH = 7) |
| 强酸弱碱盐 | NH₄Cl、FeCl₃、CuSO₄、AlCl₃ | 弱碱阳离子水解 | 酸性(pH < 7) |
| 强碱弱酸盐 | Na₂CO₃、NaHCO₃、CH₃COONa | 弱酸阴离子水解 | 碱性(pH > 7) |
💡 说明:盐类水解的规律——谁弱谁水解,谁强显谁性。有弱才水解,无弱不水解;越弱越水解,都弱双水解。
2. 水解离子方程式的书写
| 规则 | 说明 |
|---|---|
| 用"⇌" | 水解程度一般较小,用可逆号 |
| 不标"↑"和"↓" | 水解产物量少,一般不生成气体或沉淀 |
| 多元弱酸分步水解 | 以第一步为主,如 CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻ |
| 多元弱碱一步写 | 如 Fe³⁺ + 3H₂O ⇌ Fe(OH)₃ + 3H⁺ |
3. 影响盐类水解的因素
| 因素 | 对水解的影响 |
|---|---|
| 温度 | 升温促进水解(水解是吸热过程) |
| 浓度 | 稀释促进水解(越稀越水解) |
| 加酸 | 强酸弱碱盐:抑制水解;强碱弱酸盐:促进水解 |
| 加碱 | 强碱弱酸盐:抑制水解;强酸弱碱盐:促进水解 |
⚠️ 注意:配制 FeCl₃ 溶液时,常加少量盐酸抑制水解。热的 Na₂CO₃ 溶液去油污能力更强,因为升温促进水解,[OH⁻] 增大。
知识点5 弱酸弱碱盐双水解
1. 定义
弱酸的阴离子和弱碱的阳离子同时水解,互相促进,使水解程度加大。
2. 常见的双水解反应
| 反应 | 离子方程式 |
|---|---|
| Al³⁺ 与 HCO₃⁻ | Al³⁺ + 3HCO₃⁻ = Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑ |
| Fe³⁺ 与 CO₃²⁻ | 2Fe³⁺ + 3CO₃²⁻ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑ |
| Al³⁺ 与 S²⁻ | 2Al³⁺ + 3S²⁻ + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ |
| Al³⁺ 与 AlO₂⁻ | Al³⁺ + 3AlO₂⁻ + 6H₂O = 4Al(OH)₃↓ |
⚠️ 注意:并不是所有弱酸弱碱盐都能发生彻底的双水解。只有当水解产物之一为气体或沉淀脱离体系时,双水解才能趋于完全。双水解彻底的离子方程式用"=",标"↑""↓"。
知识点6 难溶电解质的溶解平衡
1. 溶解平衡
在一定温度下,当沉淀溶解的速率与溶液中离子生成沉淀的速率相等时,达到溶解平衡状态。此时溶液为饱和溶液。
2. 溶度积常数(K_sp)
对于沉淀溶解平衡:A_mB_n(s) ⇌ mA^{n+}(aq) + nB^{m-}(aq)
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| K_sp 只与温度有关 | 温度越高,多数物质 K_sp 增大 |
| K_sp 反映溶解能力 | 同类型物质,K_sp 越小越难溶 |
| 与其他平衡常数相同 | 固体和纯液体不列入 K_sp 表达式 |
3. 沉淀的生成与溶解
| 判断依据 | 结论 |
|---|---|
| Q_c > K_sp | 过饱和溶液,有沉淀生成 |
| Q_c = K_sp | 饱和溶液,达到溶解平衡 |
| Q_c < K_sp | 不饱和溶液,沉淀溶解(如无固体则不会有沉淀生成) |
4. 沉淀的转化
原则:溶解度大的沉淀 → 溶解度小的沉淀(容易转化)
溶解度小的沉淀 → 溶解度大的沉淀(较难转化,需特定条件)
| 实例 | 离子方程式 |
|---|---|
| AgCl → AgI | AgCl(s) + I⁻(aq) ⇌ AgI(s) + Cl⁻(aq) |
| AgCl → Ag₂S | 2AgCl(s) + S²⁻(aq) ⇌ Ag₂S(s) + 2Cl⁻(aq) |
| 锅炉中 CaSO₄ → CaCO₃ | CaSO₄(s) + Na₂CO₃(aq) ⇌ CaCO₃(s) + Na₂SO₄(aq) |
5. 沉淀溶解平衡的应用
| 应用 | 原理 |
|---|---|
| 用 Na₂S 处理含 Hg²⁺ 废水 | 生成 HgS 沉淀(K_sp 极小) |
| FeS 除去水中 Cu²⁺、Hg²⁺ | 沉淀转化:FeS(s) + Cu²⁺(aq) → CuS(s) + Fe²⁺(aq) |
| 钡餐用 BaSO₄ 不用 BaCO₃ | BaSO₄ 不溶于酸,BaCO₃ 溶于胃酸 |
| 龋齿的形成与预防 | 含氟牙膏促进 Ca₅(PO₄)₃OH → Ca₅(PO₄)₃F(更耐酸) |
💡 说明:沉淀转化的一般规律是向 K_sp 更小的方向进行。两种沉淀 K_sp 相差越大,转化越容易。
知识点7 溶液中离子浓度大小比较
1. 盐溶液中的离子浓度比较
| 盐的类型 | 实例 | 离子浓度大小关系 |
|---|---|---|
| 强酸强碱盐 | NaCl | c(Na⁺) = c(Cl⁻) > c(H⁺) = c(OH⁻) |
| 强酸弱碱盐 | NH₄Cl | c(Cl⁻) > c(NH₄⁺) > c(H⁺) > c(OH⁻) |
| 强碱弱酸盐 | CH₃COONa | c(Na⁺) > c(CH₃COO⁻) > c(OH⁻) > c(H⁺) |
2. 混合溶液中的离子浓度比较
以 CH₃COOH 与 CH₃COONa 等物质的量混合为例:
c(CH₃COO⁻) > c(Na⁺) > c(H⁺) > c(OH⁻)
💡 说明:比较离子浓度时,要同时考虑电离和水解两个过程,以及电荷守恒和物料守恒。
3. 三大守恒关系
| 守恒类型 | 含义 | 实例(Na₂CO₃ 溶液) |
|---|---|---|
| 电荷守恒 | 所有阳离子正电荷总数 = 所有阴离子负电荷总数 | c(Na⁺) + c(H⁺) = 2c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(OH⁻) |
| 物料守恒 | 原子守恒,某元素总浓度不变 | c(Na⁺) = 2[c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(H₂CO₃)] |
| 质子守恒 | 得失质子总数相等 | c(OH⁻) = c(H⁺) + c(HCO₃⁻) + 2c(H₂CO₃) |
⚠️ 注意:质子守恒可由电荷守恒和物料守恒联立推导得出。
📌 笔记区
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