电解质溶液 主讲人：黎力 一.基础知识 电解质 强电解质—在水中完全电离,包括强酸、强碱、大多数盐类 弱电解质—在水中部分电离，包括弱酸、弱碱、水等 ———电离平衡—意义，特征 —水的电离 盐溶于水 不水解 强酸强碱盐 如NaCl、K2SO4 化合物 强酸弱碱盐 如MgCl2 水解 弱酸强碱盐 如CH3COONa 建立水解平衡 弱酸弱碱盐 CH3COONH4 Al2S3 水解完全 酸碱中和滴定 非电解质：包括CO2，NH3等和大多数有机物 二．学习指导 1．电解质有关概念中有哪些不一定？ (1)非电解质溶于水后不一定不导电。 例如，CO2、SO2、NH3等非电解质，但溶于水后能跟水反应，而分别生成的H2CO3、H2SO3、NH3·H2O属于电解质，在溶液中能电离，所以它们的水溶液可以导电。 (2)强电解质的导电性不一定比弱电解质强。 电解质溶液导电性强弱与溶液中离子浓度的大小有关，即与单位体积内离子数的多少有关，而与电解质的强弱无必然联系。只有在相同条件下，等物质的量浓度的强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的强。 (3)以强极性键结合的共价化合物不一定是强电解质，以弱极性键结合的共 价化合物不一定是弱电解质。 例如HF是强极性键的化合物，但其水溶液氢氟酸为弱酸、弱电解质。而HI是弱极性键的共价化合物，溶于水形成的氢碘酸却是强酸、强电解质。 (4)盐类不一定都是强电解质。 例如HgCl2和(CH3COO)2Pb等少数盐属于弱电解质。 (5)难溶于水的电解质不一定是弱电解质。 例如BaSO4、CaCO3等虽然难溶于水，但不是绝对不溶，溶于水的部分完全 电离，为强电解质。因此，判断电解质的强弱不能看其是否溶于水，而要看溶于水的部分是否完全电离。 (6)同一弱电解质，电离程度越大，溶液的导电性不一定强。 例如将醋酸溶液加水稀释后电离程度增大，但溶液中离子浓度变小，此时 溶液的导电性反而减小。 2.水的电离与哪些因素有关？ 弱电解质的电离平衡是电解质溶液这一内容的核心。水是一种极弱的电解 质，这部分内容中水的电离平衡贯穿于始终。因此，讨论水的电离平衡显得尤为主要，应抓住本质进行理解，水的电离要点如下： (1)水是一种弱电解质，存在电离平衡:H2O?H++OH- ，在任何情况下，水自身电离出的C(H+)=C(OH-); (2)平衡受以下三个因素的影响： ①温度影响： 常温(25℃)时，水电离出的C(H+)=C(OH-)=10-7mol/L,故Kw=10-14,pH=7.而当温度升高，水的电离平衡右移，则C(H+)=C(OH-)>10-7mol/L,故Kw>10-14,PH<7。 ②稀酸，稀碱溶液中水的电离： 酸或碱溶液相当于在纯水中增加了C(H+)或C(OH-),导致水的电离平衡左移，故抑制水的电离，水的电离出的C(H+)=C(OH-)<10-7mol/L,但溶液中总的C(H+)和C(OH-)不相等，故pH≠7，但遵循Kw=10-14。 ③加入可水解的盐后水的电离： 加入可水解盐后，即盐中的某些离子消耗了水电离出的H+或OH-，使水的电离平衡向右移动，促进了水的电离。水自身电离出的C(H+)=C(OH-)>10-7mol/L,但溶液中总的C(H+)和C(OH-)不相等，故pH≠7,（CH3COONH4除外），但仍遵循Kw=10-14。 [注]② ③指常温25℃时. 由此可见，加酸或碱抑制水的电离，加可水解的盐促进水的电离。 1.如何理解pH？怎样进行pH计算？ (1)pH与溶液的酸碱性： ①溶液酸碱性强弱由pH决定，与温度、溶质无关。如pH均为2的硫酸溶液与醋酸溶液酸度相同。 ②pH=7的溶液不一定呈中性。“pH=7”为中性通常指常温。溶液呈中性有以下几种情况： a.溶液中C(H+)=C(OH-) b.一元酸HA与一元碱ROH的混合液中C(R+)=C(A-) c.酸碱指示剂确定。 (2)pH的计算： 要求掌握强酸（碱）的稀释，或混和，方法如下：先确定混合后溶液的酸 碱性，计算顺序为：酸性→C(H+)→PH；碱性→C(OH-)→C(H+)→PH。 规律：强酸每稀释10n倍，其pH值增加n个单位，但不会大于7只能无限接近于7；强碱每稀释10n倍，其pH减小n个单位，但不会小于7，只能无限接近于7。 (3)pH的测定： 中学阶段一般有两种方法：一用酸碱指示剂估计pH的范围，二用pH试纸和标准比色卡粗略测定，注意pH不能带小数，试纸不能润湿。 (4)pH在下列几种情况会发生变化： ①放置 下列溶液放置后pH如何变化？浓盐酸，氢氧化钠溶液，亚硫酸钠溶液等。（增大、减小、减小） ②反应 例H2S气体分别通入氯水，硫酸铜溶液，则溶液的pH减小（都有强酸生成） ③电解：下列电解质的水溶液在电解过程中pH如何变化？HCl,H2SO4,CuSO4,NaCl,NaOH等。（增大、减小、减小、增大、增大）。 ④酸、碱溶液的稀释。 (5)pH的应用： ①调节pH，可指定溶液中某种离子沉淀或溶解。如除去酸性CuCl2溶液中的Fe3+，可加入CuO并使溶液pH为3～4，Fe3+即转化为Fe(OH)3,过滤除去。 ②粗盐NaCl(含Ca2+、Mg2+、SO42-等)提纯时，依次加入过量的NaOH、BaCl2、Na2CO3沉淀Mg2+、SO42-、Ca2+后，过滤再用盐酸除去溶液中过量的CO32-和OH-时，可采用调节pH控制盐酸的用量。 4.怎样判断电解质溶液中微粒浓度关系？ 电解质溶液中，各微粒浓度的大小以及组分间的恒等关系式的确定，往往使学生感到棘手，究其原因主要是缺乏对电解质溶液整体上的把握。第一，整个溶液呈电中性——电荷守恒；第二，溶液中有些元素虽以多种形式存在，但这些形式的物质的量之和却是确定的——质量守恒。这两个守恒关系是确定微粒浓度大小的重要依据，常见题型有两类： (1)单一电解质溶液: 需弄清溶液存在哪几个平衡关系，再依据两个守恒求解。[见例题精析例3] (2)两种电解质溶液相混合: 电解质溶液在混合过程中往往伴随着化学反应发生，且有弱电解质生成。因此处理这部分内容时，应首先根据化学方程式计算，然后再进行判断。 ①已知浓度的电解质溶液相混合. ②已知pH的电解质溶液相混合. pH为a(a≤4)的酸溶液与pH为(14-a)的碱溶液等体积混合后，溶液的性质及微粒浓度关系决定于酸与碱的强弱。常见的有：①酸为弱酸，碱为强碱时，因酸液中H+的物质的量等于碱液中OH-的物质的量，恰好中和，但有大量“储备仓库”的弱酸分子，故溶液显酸性，离子浓度关系：C（酸根离子）>C(金属离子)>C(H+)>C(OH-)；②酸为强酸，碱为弱碱时，同理得C（金属离子）>C(酸根离子)>C(OH-)>C(H+) 5．如何分析酸碱中和滴定过程中的误差？ 此项内容为中和滴定的重点和难点。利用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液，推导有下式： 式中：C酸为标准液的准确浓度（不变量），V碱为待测溶液体积（不变量）。显然，影响NaOH浓度的因素是标准溶液的体积读数，若消耗V标比理论值多，则测定结果偏高；若消耗V标比理论值少，则测定结果偏低。 中和滴定过程中，容易产生误差的6个方面是：①洗涤仪器（滴定管、移液管、锥形瓶）；②气泡；③体积读数（仰视、俯视）；④指示剂选择不当；⑤杂质影响；⑥操作。 举例如下： (1)滴定前，在用蒸馏水洗涤滴定管后，未用标准液润洗。（偏高） (2)滴定前，滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失。（偏高） (3)滴定前，用待测液润洗锥形瓶。（偏高） (4)滴定前仰视读数，滴定后平视读数。（偏低） 三．例题精析 例1．某溶液中由水电离出的C(H+)=1×10-12mol/L,问该溶液的PH=？ [分析]因为水电离的C(H+)=C(OH-)=1×10-12mol/L<纯水中 C(H+)=1×10-7mol/L,故可能是由于酸或碱抑制了水的电离所致。 [解题]①当溶液为酸溶液时，C(H+)= ∴pH=2 ②当溶液为碱溶液时，C(H+)即为溶液中的C(H+)=1×10-12mol/L ∴pH=12. [解题后点拨] 此题很容易漏掉一个答案。同理若由水电离出的C(H+)>10-7mol/L,则说明纯水中加入了可水解的盐，因此可能是pH>7也可能pH<7. 例2.（97全国）在室温下等体积的酸和碱的溶液，混合后pH一定小于7的是（ ） A．pH=3的硝酸跟pH=11的氢氧化钠溶液 B．pH=3的盐酸跟pH=11的氨水 C．pH=3的硫酸跟pH=11的氢氧化钠溶液 D．pH=3的醋酸跟pH=11的氢氧化钡溶液 [分析]此题的关键是根据pH只能知道已电离出的C(H+)或C(OH-)而弱酸或 弱碱可看为“贮存”着大量H+和OH-。则A、C为强酸强碱恰好中和，pH=7；而B为弱碱过量，pH>7；D为弱酸过量，pH<7。 [答案] D [解题后点拨]该题的四个选项中，都有一个共同的条件：酸、碱pH之和为14，即pH酸+pH碱=14，这一条件说明什么呢？具体规律如下表： 混合前条件 混合对象 中和结果 规律小结  PH酸+PH碱=14 酸、碱溶液等体积混合 强酸、弱碱 碱过量，pH>7 "强","强"全反应,溶液呈中性;谁"弱",谁过量,Ph由"弱"决定   强酸、强碱 中和 pH=7    弱酸、强碱 酸过量pH<7    例3.0.01mol/L Na2S溶液中下列各种关系不正确的是（ ） A．C(OH-)=C(HS-)+C(H+)+2(H2S) B．C(Na+)=2C(S2-)+2C(HS-)+2C(H2S) C．C(H+)+C(Na+)=C(OH-)+C(HS-)+2C(S2-) D．C(OH-)=2C(HS-)+C(H+)+C(H2S) [分析]溶液中的平衡关系有：①S2-+H2O?HS-+OH- ②HS-+H2O?H2S+OH- ③H2O?H++OH- A项C(OH-)总=C(OH-)1+C(OH-)2+C(OH-)3C(HS-)+C(HS-)已水解+C(H2S)+C(H+), 且C(HS-)已水解=C(H2S) ∴A正确，同时否定了D。 B项由质量守恒得 C(Na+)=2C(S2-)总=2[C(S2-)+C(HS-)+C(H2S)],正确。 C项由电荷守恒知 C(Na+)+C(H+)=C(OH-)+C(HS-)+2C(S2-),正确。 [答案] D [解题后点拨]此题为单一电解质溶液中微粒关系比较，若为两种电解质混合，求法相同。如将0.2mol/L HCOONa与0.1mol/L HCl等体积混合，则实质转化为等物质的量浓度的HCOOH、HCOONa、NaCl混合液中微粒浓度大小比较。 例4．将0.1mol下列物质置于1L水中充分搅拌后，溶液中阴离子总数最多的是（ ） A．KCl B．Mg(OH)2 C．Na2CO3 D．MgSO4 [分析]A中KCl不水解，B中Mg(OH)2为难溶物；Na2CO3 MgSO4水解后离子 总数增多，但C中CO32-水解使阴离子数增多，而D中Mg2+水解使阴离子数减少. [答案] C [解题后点拨]此题可按下述规律解答： (1)-1价阴离子（或+1价阳离子）水解后阴离子总数，阳离子总数及溶液中离子总数均减少. (2)-n价阴离子水解后，溶液中阴离子总数增多，阳离子总数减少，溶液中阴、阳离子总数增多；+n价阳离子水解后，溶液中阳离子总数增多，阴离子总数减少，溶液中阴、阳离子总数增多.(n≥2) 例5．物质的量浓度相同（0.1mol/L）的弱酸HX与NaX溶液等体积混合后溶液中微粒浓度关系错误的是（ ） A．C(Na+)+C(H+)=C(X-)+C(OH-) B．C(HX)+C(X-)=2C(Na+) C．若混合液呈酸性，则C(X-)>C(Na+)>C(HX)>C(H+)>C(OH-) D．若混合液呈碱性，则C(Na+)>C(HX)>C(X-)>C(OH-)>C(H+) [分析]HX存在电离平衡HX?H++X-；NaX存在水解平衡X-+H2O?HX+OH-。两种平衡的结果矛盾，故应注意这两个平衡以哪个为主. [解题]由电荷守恒可知A正确；又由物料守恒知B正确： C(HX)=C(Na+)—①C(Na+)=C(HX)+C(X-)—② 则①+②得B； 若HX电离程度大于NaX水解程度，则溶液呈酸性，得 C(X-)>C(Na+)>C(HX)>C(H+)>C(OH-)故C正确， 若NaX水解程度大于HX电离程度，则溶液呈碱性，得： C(HX)>C(Na+)>C(X-)>C(OH-)>C(H+)，故D不正确. [答案] D 四．巩固提高 1．pH=5的溶液中，水电离出的C(H+)=? 2．某NaOH溶液的PH=X，某醋酸的pH=y，已知x+y=14,且x>11。将上述两 溶液等体积混合后，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______. 3．pH相同的盐酸和醋酸溶液分别和锌反应，若最后锌都已完全溶解，且放出的气体一样多，则下列判断正确的是（ ） A．整个反应阶段平均速率：醋酸>盐酸 B．反应所需时间：醋酸>盐酸 C．开始反应速率:盐酸>醋酸 D．参加反应的锌的质量:盐酸=醋酸 4.溶液均为0.1mol/L的10种溶液：①HNO3 ②H2SO4 ③HCOOH ④Ba(OH)2 ⑤KOH ⑥CH3COONa ⑦NaCl ⑧NH4Cl ⑨Na2CO3 ⑩NH3·H2O,其pH由大到小的顺序是________. 5.将等体积的0.4mol/L CH3COONa溶液与0.2mol/L的HNO3溶液相混合，则混合溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为__________ 6.在0.1mol/L的NaHCO3溶液中，下列各种关系式正确的是（ ） A．C(Na+)>C(HCO3-)>C(H+)>C(OH-) B．C(Na+)+C(H+)=C(HCO3-)+C(OH-)+2C(CO32-) C．C(Na+)= C(HCO3-)>C(OH-)>C(H+) D．C(Na+)= C(HCO3-)+C(CO32-)+C(H2CO3) 7.用标准NaOH滴定盐酸时，若配制标准溶液称取的NaOH固体中含有下列 杂质时，会引起滴定结果偏低的是（ ） A．NaCl B．Na2O C．Na2CO3 D．NaHCO3 8．已知0.1mol/L的HCN溶液pH=4，0.1mol/L的NaCN溶液的pH=12。现将0.2mol/L的HCN溶液和0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后，溶液中各离子浓度关系正确的是（ ） A．C(Na+)>C(CN-)>C(OH-)>C(H+) B．C(Na+)>C(CN-)>C(H+)>C(OH-) C．C(CN-)+C(OH-)>C(Na+)+C(H+) D．C(CN-)>C(Na+)>C(H+)>C(OH-) 9．物质的量浓度相同的①氨水 ②氯化铵 ③碳酸氢铵 ④硫酸氢铵四种溶液中C(NH4+)大小顺序是____________，溶液pH值大小顺序是____________. 五．自我反馈 1.答：10-9mol/L或10-5mol/L [分析]pH=5，溶液显酸性，可能为酸溶液或因盐的水解而显酸性的溶液。 若为酸溶液，C(H+)水电离=C(OH-)水电离=。若为盐水解显酸性溶液，C(H+)水电离=C(H+)溶液=1×10-5mol/L. 2.答：C(CH3COO-)>C(Na+)>C(H+)>C(OH-) [分析]若x=12,y=2,亦即两种碱，酸中OH-的物质的量与H+的物质的量相等， 显然醋酸过量。 3.答：A，D [分析]：pH相等时，C(H+)相等，反应速率相等。但由于CH3COOH存在电离 平衡，加入Zn后，CH3COOH的电离平衡向电离的方向移动，整个反应阶段所需时间醋酸比盐酸少。 4.答：④>⑤>⑩>⑨>⑥>⑦>⑧>③>①>② 5.答：C(Na+)>C(CH3COO-)>C(NO3-)>C(H+)>C(OH-) [分析]两种溶液混合后发生反应： CH3COONa+HNO3?CH3COOH+NaNO3 反应前 0.4 0.2 0 0 反应后 0.2 0 0.2 0.2 由于存在着: CH3COOH?CH3COO-+H+,C(CH3COO-)>0.2mol/L,C(H+)>C(OH-),又根据守恒原则：C(Na+)=0.4mol/L,C(NO3-)=0.2mol/L 6.答：B，D [分析]在NaHCO3溶液中存在下列平衡：HCO3-?H++CO32- HCO3-+H2O?H2CO3+OH- 溶液中有Na+、HCO3-、H+、OH-、CO32-。因为HCO3-的水解趋势大于电离趋势，故A、C均错。由电荷守恒B正确，由质量守恒，D正确。 7.答：B [分析]若含NaCl,因NaCl不会消耗盐酸，所配NaOH浓度变小，故必须多加一些标准液，导致结果偏高，故首先排除A。B、C、D均消耗盐酸，每消耗1molHCl，需要31g Na2O,或53g Na2CO3或84g NaHCO3,或40g NaOH。若NaOH固体含有Na2O，则配得的标准溶液实际消耗酸能力强于纯NaOH溶液，故V标减少，结果偏低。同理，若含C或D，结果偏高。 8．答：A [分析]由相同浓度的HCN和NaCN的pH情况可知，NaCN的水解程度大于HCN的电离程度。0.2mol/L的HCN与0.1mol/L的NaOH等体积混合，相当于等体积等浓度的HCN与NaCN混合，由例5知C(CN-)>C(Na+)>C(OH-)>C(H+)，故A，B，D中选A。又由电荷守恒知C应为相等关系，不是大于关系。 9．④>②>③>①；①>③>②>④ [分析]①氨水为弱电解质，电离程度很小，故C(NH4+)最小。②氯化铵③碳酸氢铵④硫酸氢铵中NH4+均水解。④NH4HSO4中H+完全电离，抑制NH4+水解，故C(NH4+)最大。③NH4HCO3中HCO3-也会水解，故促进NH4+水解因此②中C(NH4+)大于③中C(NH4+)。 六．走向高考 1．（98全国）等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混合后，混合液中有关离子的浓度应满足的关系是（ ） A．C(H+)>C(OH-)>C(A-)>C(H+) B．C(M+)>C(A-)>C(H+)>C(OH-) C．C(M+)>C(A-)>C(OH-)>C(H+) D．C(M+)+C(H+)=C(A-)+C(OH-) 2．（98全国）用水稀释0.1mol/L氨水时，溶液中随着水量的增加而减小的 是（ ） A．C(OH-)/C(NH3·H2O) B．C(NH3·H2O)/C(OH-) C．C(H+)和C(OH-)的乘积 D．OH-的物质的量 3．（98全国）有五瓶溶液分别是①10mL 0.6mol/L NaOH水溶液②20mL 0.50mol/L H2SO4水溶液③30mL 0.4mol/L HCl水溶液④40mL 0.30mol/L HAC溶液⑤50mL 0.20mol/L 蔗糖水溶液。以上各瓶溶液所含离子，分子总数的大小顺序是（ ） A．①>②>③>④>⑤ B．②>①>③>④>⑤ C．②>③>④>①>⑤ D．⑤>④>③>②>① 4．（98全国）PH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合，所得混合液pH=11，则强碱与强酸的体积比是（ ） A．11:1 B．9:1 C．1:11 D．1:9 5．（99全国）用0.1mol/L NaOH溶液滴定0.1mol/L 盐酸，若达到滴定终点不慎多加了1滴NaOH溶液，（1滴溶液的体积约为0.05mL)，继续加水至50mL， 所得溶液的pH是（ ） A．4 B．7.2 C．10 D．11.3 6．（2000，全国）25℃时，若体积为Va，pH=a的某一元强酸与体积为Vb，pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va7，∴a> 因此a的取值范围是 [解析1]电解质的概念：指在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物，必须在化合物的范围内讨论，而单质如Fe,O2，混合物如NaCl溶液既不是电解质也不是非电解质。 [解析2] 1.电离平衡指弱电解质在一定条件下,离子化速率和分子化速率相等时建立的平衡。 2．其平衡状态的特点及移动与化学平衡相同。 [解析3]水的电离：H2O?H++OH- 1．水的离子积：常温Kw=1×10-14；大于25℃,Kw>10-14 2．25℃时，溶液的酸碱性 C(H+)=C(OH-)=10-7mol/L 中性溶液 C(H+)>C(OH-) C(H+)>10-7mol/L 酸性溶液 C(H+)
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