高2下册人教版化学 复习与提升(第三章) 逐字稿-6,724字

  师:各位同学大家好,今天由我来带领大家复习第三章水溶液中的离子平衡。整个第三章都是在第二章化学平衡的基础上进行拓展的,主要学习了弱电解质的电离、水的平衡、盐类的水解以及沉淀溶解平衡,这四个都属于平衡的一种。因此,它们具有化学平衡的特征——“逆等动定变”,即这四个过程都是可逆的。当达到平衡状态时,v正等于v逆且不等于0,是一个动态平衡。并且达到平衡时,各组分的浓度百分含量保持不变。若外界条件改变,平衡可能会被打破,在新的条件下又会达到新的平衡。那么,外界条件对这四类平衡是怎样影响的呢?在分析的时候,也是按照化学平衡来进行,遵从勒夏特列原理,即改变影响平衡的条件之一,如温度、压强以及参与反应的化学物质的浓度,平衡将向着能够减弱这种改变的方向进行。注意,只能减弱,不能消除这种改变。

  在分析水的电离平衡影响因素时,我们知道弱电解质的电离可以抑制水的电离,而盐类的水解可以促进水的电离,进而得出盐类水解的规律。在可逆反应过程中,有一个常数可以衡量可逆反应进行的程度。同样,这四个平衡当中也有对应的常数可以用来衡量,分别是电离常数Ka或者Kb、水的离子积Kw、水解常数Kh以及溶度积Ksp。这四个常数在表达式、作用和意义上与平衡常数K是一样的。比如水的离子积Kw等于氢离子浓度乘上氢氧根离子浓度,也就是生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积,由于水是纯液体,所以不计入平衡常数表达式当中。

  我们在了解了这四个平衡的建立、影响因素以及平衡常数的基础上,进一步分析了强弱电解质的比较,并且从定性、定量、计算、综合滴定三个维度学习了溶液的酸碱性。同时,根据盐类的水解、沉淀溶解平衡,了解了化学在实际生产生活中的用途。结合本章内容,我们还学习了微观粒子数目大小比较以及三大守恒,这是本章的重点,也是难点。

  以上为本章的整体知识框架,下面我就带同学们具体复习一下每一节的核心知识。

  首先是弱电解质电离的核心知识:外界条件对稀溶液中弱碱、弱酸电离平衡的影响。以醋酸为例,在醋酸溶液中有电离平衡:醋酸电离产生醋酸根离子和氢离子,ΔH大于0。当外界条件改变时:

  加水稀释,平衡右移,氢离子的物质的量增大,但浓度会减小。因为加进去水时,溶液的体积V在变大,导电能力减弱,电离度增大,Ka不变。

  加入少量冰醋酸,平衡右移,氢离子的物质的量和浓度均增大,导电能力增强,但电离度却在减小。因为后加进去的冰醋酸,在电离时会受到之前溶液中醋酸电离产生的醋酸根离子和氢离子的干扰。

  通过1和2分析可以看出,平衡右移,电离度可能增大,也有可能减小。这是因为电离度等于已经电离的弱电解质的浓度除以初始加进去的弱电解质的浓度乘以百分之百,它不仅与已经电离的有关,还与初始加入的有关。

  3. 通入少量的氯化氢气体时,氢离子的物质的量和浓度均增大,平衡左移,导电能力增强,电离度减小,Ka不变。通过1和3分析可以看出,平衡右移时导电能力可能减弱,平衡左移时导电能力也有可能增强。因此,弱电解质的电离平衡与导电能力没有直接关系。导电能力只与水溶液中的离子浓度及离子所带的电荷有关。

  4. 加入少量氢氧化钠固体时,氢氧根离子会和氢离子反应,从而氢离子的物质的量和浓度均减小,平衡右移,导电能力增强,电离度增大,Ka不变。

  5. 加入少量镁粉时,镁会与氢离子反应,从而氢离子的物质的量和浓度均减小,平衡右移,导电能力增强,电离度增大,Ka不变。

  6. 加入少量醋酸钠固体时,醋酸根离子浓度增大,平衡左移,氢离子的物质的量和浓度均减小,导电能力增强,电离度减小,Ka不变。

  7. 升高温度,由于ΔH大于0,平衡右移,n(氢离子)和c(氢离子)均增大,导电能力增强,电离度增大,Ka增大。

  为了更好地理解弱电解质的电离,下面我们利用图像来认识一强一弱的稀释规律,深入理解电解质的特性。

  等体积等浓度的盐酸和醋酸加水稀释,横坐标表示加入水的体积,纵坐标表示pH。问加水稀释相同倍数时谁的pH更大?加水稀释到相同pH时,谁中加入的水更多?首先确定这两条线哪一条是盐酸,哪一条是醋酸。等浓度看起点,由于盐酸为强酸,开始时电离产生的氢离子更多,溶液的pH更小。因此,下面这条线为盐酸,上面这条线为醋酸。那么加水稀释相同倍数,即体积V一样时,盐酸所对应的pH更小,醋酸的pH更大。加水稀释到相同的pH,此时盐酸中加入的水更多。

  等体积等pH的盐酸和醋酸溶液加水稀释,此时起点是一样的。等pH时就看趋势,由于醋酸为弱酸,在水溶液中是部分电离的,加水稀释溶液中的氢离子浓度会减小,但平衡会向右移动。因此,相比较盐酸,醋酸氢离子浓度减小的趋势更慢,pH增大的趋势更慢。所以,下面这条线为醋酸,上面这条线为盐酸。加水稀释到相同倍数时,盐酸的pH更大。加水稀释到相同pH时,醋酸中加入的水更多。

  结合这两个图像,我们可以发现,对于这类题目,等浓度看起点、等pH看趋势。但是这里的强和弱是一个相对的概念,它不一定指的是强电解质。比如如果用a和b来表示,通过这个图像只能得出a的酸性比b的酸性强,b为弱酸,但a不一定为强酸。

  接下来是水的电离平衡核心知识:外界条件改变时:

  加入少量的酸,由于氢离子浓度增大,平衡左移,氢氧根离子浓度减小,水的电离程度减小,Kw不变。

  加入少量碱时,氢氧根离子浓度增大,平衡左移,氢离子浓度减小,水的电离程度减小,Kw不变。

  加入少量可水解的盐,如碳酸钠,碳酸根离子会和水电离产生的氢离子结合,平衡会右移,氢氧根离子浓度增大,氢离子浓度减小,水的电离程度增大,Kw不变。氯化铵中铵根离子会和氢氧根离子结合,因此平衡右移,氢氧根离子浓度减小,氢离子浓度增大,水的电离程度增大,Kw不变。

  升温,由于ΔH大于0,平衡右移,氢离子和氢氧根离子浓度均增大,水的电离程度增大,Kw增大。

  降温,平衡左移,氢离子和氢氧根离子浓度均减小,水的电离程度和Kw均减小。

  加入少量的钠,钠会和水电离产生的氢离子反应,所以平衡右移,氢氧根离子浓度增大,氢离子浓度减小,水的电离程度增大,Kw不变。

  结合表格分析,我们会发现,不论强弱,酸和碱都会抑制水的电离,而可水解的盐可以促进水的电离。温度仍然是影响Kw的唯一因素。在温度不变的情况下,氢离子和氢氧根离子的关系属于此消彼长。因此在常温下加水稀释溶液时,溶液中的离子浓度不一定全部减小。比如在酸性溶液中加水稀释,溶液中的氢离子浓度减小,那么氢氧根离子浓度必然增大。同时,我们可以通过比较氢离子和氢氧根离子浓度大小定性判断溶液的酸碱性,再按照酸按酸碱、按碱酸碱中和求过量的原则,能够对pH进行定量计算。值得注意的是,两溶液混合时,体积V是改变的。

  再来说说酸碱中和滴定:用已知物质的量浓度的酸或者碱来滴定未知物质的量浓度的碱或者酸。其原理以一元酸与一元碱滴定为例,待测液的浓度等于标准液的浓度乘以标准液的体积,再除以待测液的体积。由于标准液的浓度与待测液的体积是已知的,所以关键在于测得标准液的体积。我们选择的仪器分别为酸式滴定管和碱式滴定管,以及用来判断滴定终点的酸碱指示剂。实验操作步骤具体如课件所示,就不再具体分析了。在实验操作过程中,可能会有一些错误导致待测液测量不准确,待测液偏大或者偏小是误差分析的关键。当然,在后期具体应用中还会涉及到氧化还原滴定、沉淀滴定甚至于反滴定,都是以中和滴定为模型进行拓展的。

  下面是盐类水解平衡的核心知识:

  盐类水解的规律为“有弱才水解,无弱不水解”。以氯化铵溶液为例,铵根离子对应的为弱碱一水合氨,氯离子对应的盐酸为强酸,所以铵根离子会水解,生成一水合氨和氢离子,导致溶液呈酸性。“有弱才水解”是原因,“谁强显谁性”是结果,“都弱都水解”。以醋酸铵溶液为例,醋酸根离子和铵根离子均会发生水解。“越弱越水解”,比如弱酸越弱,说明它电离产生氢离子的能力就越弱,那么反之,其弱酸根离子结合水中氢离子的能力就越强。同时,我们也可以用水解平衡常数Kh来解释。仍然以氯化铵溶液为例,铵根离子水解,一水合氨可以电离,将上述两式加和可以得到水电离产生氢离子和氢氧根离子。通过方程式加和可以得到平衡常数之间的关系,即Kh等于Kw除以Kb。如果Kb的数值越小或者Ka的数值越小,说明电解质就越弱,它所对应的水解平衡常数Kh的数值就越大,那么它的水解能力就越强,这也就是我们所说的“越弱越水解”。“谁强显谁性,同强显中性”,注意,这里的强也是一个相对的概念。

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