第三章 水溶液中的离子反应与平衡\n[情景切入]水是自然界里含量最丰富的溶剂之一，它能或多或少地溶解地球上存在的各种物质。在地球演变与生物进化的过程中，自然界里的水成为生物维持生命的基本物质。在我们周围所进行的各种过程中，水溶液起着十分重要的作用。在工农业生产和科学研究中，许多重要的化学反应需在水溶液中进行，而水溶液中的化学反应涉及许多问题。\n例如：物质溶于水后会发生怎样的变化？物质在水中是如何存在的？物质在水中会与水发生怎样的相互作用？物质在水中的反应有哪些规律？\n[知识导航]本章内容主要从过程的可逆和化学平衡的角度来观察和分析弱电解质的电离，盐类的水解，难溶电解质的沉淀溶解平衡等。本章知识在结构上分为四节：第一节主要学习电离平衡；第二节主要学习水的电离和溶液的pH——水的电离、溶液的酸碱性、pH的计算、酸碱中和滴定；第三节主要学习盐类的水解——盐类的水解、影响盐类水解的因素、盐类水解的应用；第四节主要学习沉淀溶解平衡。\n[学法指导]1．把握内涵，懂实质。了解弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和沉淀溶解平衡的原理。2．理解本质，重应用。学会利用平衡理论解释日常生活、生产中常见的现象。3．了解特征，会迁移。在掌握化学平衡理论的基础上，运用相似的知识解决弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和沉淀溶解平衡的相关问题。\n第一节 电离平衡\n学习目标核心素养1．结合真实情境中的应用实例，认识电解质在水溶液中存在电离平衡。2．能用化学用语正确表示水溶液中的电离平衡。3．能通过实验证明水溶液中存在的电离平衡。4．了解电离平衡常数的含义。1．能从宏观物质类别判断电解质的强弱，培养宏观辨识与微观探析能力。2．认识弱电解质的电离有一定限度，是可以调控的，培养变化观念与平衡思想。3．建立电离平衡的认知模型，培养证据推理与模型认知的能力。\n课前素能奠基课堂素能探究课堂达标验收新课情景呈现名师博客呈现\n新课情景呈现\n蚊虫、蚂蚁等昆虫叮咬人时常向人体血液内注入一种人们称之为蚁酸(主要成分为HCOOH)的有机酸。当人受到蚊叮蚁咬时，皮肤上常起小疱，这是因为人体血液中酸碱平衡被破坏所致。若不治疗，过一段时间小疱会自行痊愈，这是由于血液中又恢复了原先的酸碱平衡。你能用平衡移动的原理解释这一事实吗？让我们一起走进电离平衡的世界吧！\n课前素能奠基\n一、强电解质和弱电解质1．实验探究：新知预习实验1.0mol·L－1盐酸1.0mol·L－1醋酸溶液的pH数值____________结论相同物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液的pH__________导电能力盐酸______醋酸与镁条反应现象剧烈反应，产生气体缓慢反应，产生气体结论镁与盐酸反应快，表明盐酸中的c(H＋)______实验结论HCl和CH3COOH的电离程度________0＞0不相同＞大不同\n2．概念强酸强碱大多数盐弱酸弱碱水\n\n2．电离平衡的概念：一定条件(如温度、浓度)下，弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率________时，电离过程达到平衡状态。3．电离平衡的建立：①开始时，v电离________，而v结合为_____。②平衡的建立过程中，v电离______v结合。③当v电离______v结合时，电离过程达到平衡状态。相等最大0＞＝\n4．外界因素对电离平衡的影响：影响因素影响结果浓度同一弱电解质溶液，浓度越小，电离程度________温度升高温度，电离平衡向________的方向移动，电离程度________原因：弱电解质的电离是________过程越大电离增大吸热\n三、电离平衡常数1．电离常数：\n\n(2)大小关系及应用。①Ka1＞Ka2，Kb1＞Kb2。②应用：比较多元弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性)时，通常只考虑第一步电离。\n预习自测1．下列物质的分类组合全部正确的是()解析：A项，HCl为强电解质；C项，BaCO3为强电解质，Cu既不是电解质也不是非电解质；D项，NaOH为强电解质。B选项强电解质弱电解质非电解质ANaClHClCO2BNaHCO3NH3·H2OCCl4CBa(OH)2BaCO3CuDH2SO4NaOHC2H5OH\nD\n解析：弱电解质电离达到平衡时各微粒的浓度不再改变，不一定相等，A、B错误；酸电离就显酸性，C错误；D项指v正＝v逆是达到电离平衡的标志。D\n课堂素能探究\n知识点问题探究：1．BaCO3难溶于水，所以属于弱电解质。该说法对吗？2．强、弱电解质的本质区别是什么？3．强电解质溶液的导电能力一定强，弱电解质溶液的导电能力一定弱吗？溶液的导电能力取决于什么？强弱电解质的比较\n探究提示：1．不对；尽管BaCO3在水中的溶解度很小，但溶于水的部分能够全部电离，所以BaCO3属于强电解质。2．强、弱电解质的本质区别是在水中的电离程度不同，强电解质全部电离，弱电解质部分电离且在水溶液中存在电离平衡。\n3．不一定。溶液的导电能力取决于溶液中自由移动离子的浓度和所带电荷数，溶液中自由移动离子的浓度越大，所带电荷越多，则导电能力越强。而电解质的强弱是指电解质在水溶液中的电离情况，二者无必然关系，即强电解质溶液的导电能力不一定强，弱电解质溶液的导电能力不一定弱。\n知识归纳总结：强电解质和弱电解质的比较类别项目强电解质弱电解质定义溶于水或在熔融状态下完全电离的电解质溶于水后只有部分电离的电解质化合物类型离子化合物及具有强极性键的共价化合物(除HF)某些具有弱极性键的共价化合物电离程度全部电离部分电离电离过程不可逆过程可逆过程，存在电离平衡\n\n下列事实中一定不能证明CH3COOH是弱电解质的是()①等物质的量浓度、等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应，根据产生氢气的多少②用CH3COOH溶液做导电实验，灯泡很暗③等c(H＋)、等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应，CH3COOH放出的氢气较多④0.1mol·L－1CH3COOH溶液的c(H＋)＝1.0×10－2mol·L－1⑤CH3COONa和H3PO4反应，生成CH3COOHA．①②B．②⑤C．①③⑤D．③④⑤A典例1\n解析：①等物质的量浓度、等体积的盐酸、CH3COOH溶液中酸的物质的量相同，和足量锌反应，产生氢气一样多，与酸性强弱无关，故无法判断酸的强弱；②中未指明浓度，也没有参照物，不能说明问题；③说明电离前n(CH3COOH)＞n(盐酸)，故CH3COOH的电离程度比盐酸小，是弱电解质；④中说明c(H＋)＜c(CH3COOH)，说明CH3COOH部分电离，存在电离平衡，CH3COOH是弱电解质；⑤中的H3PO4为中强酸，H3PO4能与CH3COONa反应生成CH3COOH，说明酸性H3PO4＞CH3COOH，CH3COOH为弱电解质。\n规律方法指导：溶液中反应“较强酸＋较弱酸的盐＝较弱酸＋较强酸的盐”能够发生。\n〔变式训练1〕用食用白醋(醋酸浓度约1mol·L－1)进行下列实验，能证明醋酸为弱电解质的是()A．白醋中滴入石蕊试液呈红色B．白醋加入豆浆中有沉淀产生C．蛋壳浸泡在白醋中有气体放出D．pH试纸显示白醋的pH为2～3D\n解析：要证明某物质是强电解质还是弱电解质，关键是看该物质在水溶液中是否完全电离。白醋滴入石蕊呈红色，只能说明溶液呈酸性，A项错误；白醋加入豆浆中有沉淀，属于胶体聚沉，只能说明醋酸为电解质，B项错误；蛋壳浸在白醋中有气体放出，只能说明醋酸酸性强于碳酸，C项错误；浓度约为1mol·L－1的醋酸的pH为2～3，说明醋酸在水溶液里部分电离，醋酸为弱电解质，D项正确。\n知识点弱电解质的电离平衡问题探究：电离平衡向右移动，电离程度、离子浓度一定增大吗？举例说明。\n知识归纳总结：1．电离平衡的特征：\n2．外界条件对电离平衡的影响：影响因素原因分析电离平衡移动方向电离程度变化温度电离是吸热的升高温度，正向移动变大改变弱电解质浓度加水稀释正向移动变大增大弱电解质的浓度正向移动变小同离子效应增大了生成的离子的浓度逆向移动变小化学反应减小了生成的离子的浓度正向移动变大\n典例2C\n\n规律方法指导：解答本题要注意以下三点：(1)当某些条件发生改变时电离平衡会发生移动；(2)加入不同物质后引起溶液中原有离子浓度的变化趋势；(3)受离子浓度变化影响，平衡体系如何移动。\nD\n知识点电离平衡常数及其应用\n\n知识归纳总结：1．电离平衡常数的4大应用：(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离平衡常数越大，酸性(或碱性)越强。(2)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。\n\n\n\n已知下面三个数据：6.3×10－4、5.6×10－4、6.2×10－10分别是下列有关的三种酸的电离常数，若已知下列反应可以发生：NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2；NaNO2＋HF===HNO2＋NaF。由此可判断下列叙述不正确的是()A．Ka(HF)＝6.3×10－4B．Ka(HNO2)＝6.2×10－10C．三种酸的强弱顺序为HF＞HNO2＞HCND．Ka(HCN)＜Ka(HNO2)＜Ka(HF)B典例3\n解析：相同温度下弱电解质的电离常数的大小是比较弱电解质相对强弱的条件之一。根据题中反应可知三种一元弱酸的酸性强弱顺序为HF＞HNO2＞HCN，由此可判断：Ka(HF)＞Ka(HNO2)＞Ka(HCN)，其对应数据依次为：Ka(HF)＝6.3×10－4、Ka(HNO2)＝5.6×10－4、Ka(HCN)＝6.2×10－10。\n规律方法指导：解答本题要注意以下两点(1)电离平衡常数越大，酸性越强；(2)复分解反应发生一般符合“强酸制弱酸”规律。\nA\n向右减小\n(3)相同条件下，取等体积的甲、乙两溶液，分别加水稀释100倍，所得溶液的pH大小关系为pH(甲)______pH(乙)(填“＞”“＜”或“＝”)。(4)取等体积的甲、乙两溶液，分别用等浓度的NaOH稀溶液中和，则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲)______V(乙)(填“＞”“＜”或“＝”)。＞＜\n名师博客呈现\n一元弱酸与一元强酸的比较1．浓度相同、体积相同的一元强酸与一元弱酸的比较c(H＋)pH与相同金属v开始产生H2的量中和碱的量加相同水稀释后pHHCl大小快相等相等小HAc小大慢大\n2．pH相同的一元强酸与一元弱酸的比较c(H＋)与相同金属v开始与相同金属v过程产生H2的量中和碱的量加相同水稀释后pHHCl相等相等慢少少大HAc快多多小\n课堂达标验收\n1．关于强、弱电解质叙述正确的是()A．强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物B．强电解质都是可溶性化合物，弱电解质都是难溶性化合物C．强电解质的水溶液中无溶质分子，弱电解质的水溶液中有溶质分子D．强电解质的水溶液导电能力强，弱电解质的水溶液导电能力弱C\n解析：判断强、弱电解质的关键是看化合物自身是否能在水中全部电离成离子，强电解质在水中完全电离，无溶质分子，弱电解质在水中部分电离，有离子也有溶质分子，从电解质的结构来看，强电解质包括离子化合物和含强极性键的共价化合物，故A错误，C正确；电解质的强弱与电解质的溶解性、导电能力强弱之间没有必然联系，如CaCO3难溶于水，但其溶于水的部分全部电离，故CaCO3为强电解质，B、D错误。\n2．在相同温度时，100mL0.01mol·L－1的醋酸溶液与10mL0.1mol·L－1的醋酸溶液相比较，下列数值前者大于后者的是()A．中和时所需NaOH的量B．H＋的物质的量浓度C．H＋的物质的量D．CH3COOH的物质的量解析：这两种醋酸中的n(CH3COOH)相同，中和NaOH的能力相同，但因为浓度不同，电离程度前者大于后者，所以H＋的物质的量前者大，又因为溶液的体积不一样，H＋的物质的量浓度前者小。C\nD\n\n4．2019年11月8日，据欧盟官方公报消息，欧盟委员会发布条例，修订芥酸和氢氰酸在部分食品中的最大含量。氢氰酸及部分弱酸的电离常数如下表：弱酸HCOOHHCNH2CO3电离常数/(mol·L－1)(25℃)K＝1.8×10－4K＝6.2×10－10K1＝4.5×10－7K2＝4.7×10－11\n(1)依据表格中三种酸的电离常数，判断三种酸酸性强弱的顺序为______________________________。(2)向NaCN溶液中通入CO2气体能否制得HCN？______。若能写出反应的化学方程式________________________________________。HCOOH＞H2CO3＞HCN能NaCN＋H2O＋CO2===HCN＋NaHCO3\n升高温度，能促进HCN的电离\n
