无机化学第五章 电解质溶液(学生内容)

第五章 电解质溶液

一、关键词

酸:电离时所产生的阳离子全部是H+的化合物 碱:电离时所产生的阴离子全部是OH?的化合物 酸碱反应实质：H++OH?=H2O 酸:给出质子的物质 碱:接受质子的物质 酸碱反应实质:两个共轭酸碱对之间的质子传递 酸碱电离理论 酸碱理论二、学习感悟

1．本章在化学平衡理论的基础上，主要介绍电解质溶液的解离平衡,除酸碱理论之外主要是计算方面的内容。在熟悉公式推导过程的同时，重点掌握有关计算公式。

2．解离平衡计算部分,要注意每个公式的使用条件。避免引起较大误差。

酸碱质子理论 解离平衡 ?[H一元弱酸：ca?Ka ≥20Kw，ca/Ka≥500时， 3O]?ca?Ka?[OH]?cb?Kb一元弱碱：cb?Kb≥20Kw，cb/Kb≥500时， [H3O?]?ca?Ka1多元弱酸：ca?Ka1≥20Kw且ca/Ka1≥500时， ?]?cb?Kb1多元弱碱：cb?Kb1≥20Kw且cb/Kb1≥500时，[OH ?两性物质：c /Ka′≥20，c?Ka≥20 Kw时, [H3O]?Ka'?Ka 缓冲溶液 pH： pH?pKa?lg 缓冲溶液的 缓冲容量： ?=nV?ΔpHcbca缓冲范围：pKa?1~ pKa+1 沉淀溶解平衡 溶度积： Ksp =[Aa+]m? [Bb-]n 溶解度： s ? m?nKspmm?nnQ = Ksp，饱和溶液 溶度积规则： Q >Ksp，沉淀析出 Q

三、难点辅导

1. 为什么任何物质的水溶液中都含有H3O+和OH?，而且在常温时，[H3O+]?[OH?]=Kw=1.0×10?14？

无论是酸性还是碱性的物质，一旦与水形成溶液后，由于水发生的质子自递平衡中，会产生H3O+和OH?，所以任何物质的水溶液都含有H3O+和OH?。

在水溶液中，按照酸碱质子理论，酸会给出质子，碱会接受质子，这样必定会引起水的解离平衡发生移动，但水的解离平衡常数不会因平衡的移动发生改变，其解离平衡常数只与温度有关，在常温时，[H3O+]?[OH?]=Kw=1.0×10?14。对酸性溶液来说，H3O+主要来自酸性物质（水的极少量解离可忽略），OH?则来自水的少量解离；对碱性溶液来说，OH?主要来自碱性物质（水的极少量解离可忽略），H3O+则来自水的少量解离。

2. 酸碱的强弱由哪些因素决定？

酸碱的强弱首先取决于酸碱本身给出和接受质子的能力，其次取决于 溶剂接受和给出质子的能力。同一种物质在不同溶剂中的酸碱性不同，如HCl在水中是强酸，在冰醋酸中是弱酸，这是因为水接受质子的能力比冰醋酸强；NH3在水中是弱碱，在冰醋酸中是强碱，冰醋酸给予质子的能力比水强的缘故。所以在比较不同酸碱的强弱时，应在同一溶剂中进行，一般以水为溶剂比较其酸碱性的强弱，即比较在水溶液中的离解平衡常数Ka或Kb。

3. 缓冲溶液通常由一对共轭酸碱组成，那么HCl-NaCl这对共轭酸碱可组成缓冲溶液吗？为什么？

缓冲溶液是由共轭酸碱对组成，其中共轭酸是抗碱成分，共轭碱是抗酸成分。缓冲溶液的实质是因有足够浓度的抗碱成分，抗酸成分，当外加少量强酸、强碱时，可以通过解离平衡的移动，来保持溶液pH基本不变。

而HCl-NaCl这对共轭酸碱中的酸是强酸，完全解离，不构成解离平衡，如式：HCl + H2O

H3O+ + Cl?，当外加少量[H3O+]时，溶液中碱Cl?不能与少

量[H3O+]作用生成HCl，从而溶液中H3O+ 离子浓度会显著增加，溶液的pH也会明显下降；而当外加少量[OH?]时，OH?立即会与H3O+生成难解离的H2O，从

而导致溶液中H3O+离子浓度会显著减少，溶液的pH也会明显增大，所以HCl-NaCl这对共轭酸碱不具有缓冲作用，不能作为缓冲溶液。

4. 溶度积与离子积的有何区别？

溶度积Ksp =[Aa+]m?[Bb?]n，是指难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，离子浓度幂的乘积；而离子积Q= (Aa+)m?(Bb?)n，是指难溶电解质的任意浓度时，离子浓度幂的乘积；任何一种难溶电解质在一定温度下，它的离子积可以有多个，而它的溶度积只有一个。

5. 影响难溶电解质分级沉淀的因素有哪些？用分级沉淀原理怎么确定能分离混合离子，达到提纯的目的？

影响难溶电解质分级沉淀的因素是沉淀的溶度积和被沉淀离子的浓度。对同一类型的难溶电解质，Ksp小的先沉淀，且Ksp相差越大，混合离子越易分离；但对不同一类型的难溶电解质，则不能直接根据Ksp的大小来判断沉淀的先后顺序，而应根据溶度积规则分别计算出各个不同离子开始沉淀时所需沉淀剂的浓度，所需沉淀剂浓度低的离子先沉淀，所需沉淀剂浓度高的离子后沉淀。

通过分级沉淀原理要分离混合离子，则要求先沉淀的离子在后沉淀的离子开始沉淀时，先沉淀的离子已沉淀完全，所谓“沉淀完全”并不是指这种离子在溶液中绝对不存在，而是指这种离子在溶液中的浓度小于1×10?5mol/L（在定量分析中，则要求离子的浓度小于1×10?6mol/L），则认为该离子已沉淀完全。所以要确定能否分离混合离子，则需计算在后沉淀的离子刚开始沉淀时，此时先沉淀的离子在溶液中的残留浓度，如果先沉淀的离子浓度小于1×10?5mol/L，则说明可以分离混合离子，达到提纯的目的。如果先沉淀的离子浓度大于1×10?5mol/L，说明两种离子会同时析出，则不能分离混合离子。

6. 缓冲溶液中各组分的量的关系

例：将0.2mol/L的CH3COOH溶液和0.2mol/L的CH3COONa溶液等体积混合，溶液中大量存在的离子是什么？大量存在的分子有哪些？若向混合溶液中加少量强酸，溶液的pH几乎不变，其理由是什么？若向混合溶液中加少量强碱，溶液的pH也几乎不变，其理由是什么？

混合溶液中CH3COONa全部电离，CH3COOH微弱电离，H2O极难电离。溶液中大量存在的离子为Na+ 、CH3COO?；溶液中大量存在的分子为CH3COOH、H2O 。由于溶液中有大量CH3COO?，当向混合溶液中加少量强酸时，则绝大多数H+与它结合成CH3COOH，故溶液的pH减小不明显；同样，由于溶液中有大

量的CH3COOH ，当向混合溶液中加少量强碱时，则绝大多数OH?与它反应成CH3COO?和水，故溶液的pH增加也不明显。

在一个无限大的量上，增加或减小一个小的量，对这个无限大的量没有影响。相比较而言，Na+ 、CH3COO?、CH3COOH、H2O就是无限大的量。 四、补充习题

（一）单项选择题

1．H2PO?4的共轭碱是（ ）

??3?A． H3PO4 B．HPO24 C．PO4 D．OH

2．根据酸碱质子理论，下列离子中既可作酸，又可作碱的是（ ）

?2??A．NH?4 B．SO4 C．HCO3 D．Ac

3．在1mol/L HAc溶液中，欲使[H3O+]增大，可采取的方法是（ ） A．加水 B．加NaAc C．加NaOH D．加 HCl 4．在一定温度下，稀释某弱酸溶液，则（ ） A．?增大，Ka不变 B．?减少，Ka不变， C．?不变，Ka增大 D．?不变，Ka减少 5．下列物质属于共轭酸碱对的是（ ）

?2????A．H2SO4?SO24 B．HS?S C．HAc?Cl D．HCl?Ac

-9.266．NH?的K = 10，则0.1mol/L NH3?H2O水溶液的pH是（ ） a4A． 9.26 B．4.47 C．11.13 D．2.87 7．欲配制pH=9的缓冲溶液，应选用的缓冲对是（ ）

A．NH3?H2O—NH4Cl (Kb = 1×10-5) B．HAc—NaAc(Ka = 1×10-5) C．HCOOH—NaCOOH(Ka= 1×10-4) D．HNO2—NaNO2(Ka = 5×10-4) 8．向饱和AgCl溶液中加水，下列叙述正确的是（ ） A．AgCl的Ksp增大 B．AgCl的溶解度和Ksp都不变 C．AgCl的溶解度增大 D．AgCl的溶解度和Ksp都增大 9．对A2B型难溶电解质，其溶解度s和Ksp的换算关系式为（ ） A．Ksp= s2 B．Ksp=4s2 C．Ksp=4s3 D．Ksp=16s4 10．下列溶液不能使Mg(OH)2沉淀溶解的是（ ） A．HCl B．HNO3 C．NH4Cl D．MgCl2 11．下列混合溶液中有同离子效应的是( )

A．NaOH和HCl B．NaOH和NaCl C．NH3.H2O和NH4Cl D．HAc和H2CO3

12．向NH3·H2O溶液中加入下列溶液，能产生同离子效应的是( ) A．NaOH溶液 B．NaCl溶液 C．HAc溶液 D．HCl溶液 13．现有pH＝2的HCl和HAc溶液各10ml，若分别稀释至100ml，则pH值为( )

A．均为3 B．前者等于3，后者小于3 C．前者等于3，后者大于3 D．前者小于3，后者等于3 14．下列溶液没有缓冲作用的是( )

A．CH3COOH-CH3COONa B．NH3.H2O-NH4Cl C．HCl-NaCl D．H2CO3-Na2CO3 15．下列溶液不具有缓冲作用的是( )

A．0.1mol/L CH3COOH和0.1mol/L CH3COOK溶液等体积混合 B．0.1mol/L H2CO3和0.1mol/L CH3COONa溶液等体积混合 C．0.1mol/L Na2HPO4和0.2mol/L KH2PO4溶液等体积混合 D．0.1mol/L NH3.H2O和0.2mol/L NH4Cl溶液等体积混合 16．NaH2PO4的共轭酸是( )

A．Na3PO4 B．Na2HPO4 C．NaHCO3 D．H3PO4 17．按照酸碱质子理论，下列物质属于两性物质的是 ( ) A．NH4+ B．H2S C．HPO42? D．H3PO4 18．下列各组中,以等体积混合可产生沉淀者为（ ） A．0.2mol/L MgSO4+0.2mol/L Na2CO3 B．0.2 mol/L Na2CO3+0.2 mol/L K2SO4 C．0.2 mol/L MgSO4+0.2 mol/L ZnCl2 D．0.2 mol/L KNO3+0.2 mol/L Na2SO4

19．欲分离一溶液中之Mg2+及Cu2+之离子,可采用下列何种试剂（ ）

A．Na2CO3(aq) B．H2S(aq) C．HCl(aq) D．NaOH(aq) 20．下列哪组水溶液中,其每一离子皆可以0.1mol/L浓度存在(开始各离子浓度是0.1 mol/L)（ ）

A．Na+,Ag+,SO42?,Cl?,NO3? B．Na+,Ca2+,Cl?,CO32?,NO3?

C．K+,Pb2+,Cl?,NO3? D．K+,Cu2+,SO42-,Cl?,NO3? 21．含有Ag+、Cu2+、Fe3+皆0.1mol/L的离子溶液,通常可用下列何试剂分离Fe3+离子（ ）

A．盐酸 B．硫酸 C．氢氧化钠 D．氨水 22．设有各为0.1mol/L 浓度的三种溶液 A、B、C。混合A与B产生白色沉淀,混合A与C产生黄色沉淀,而混合B与C不生沉淀。问 A、B、C 的成分为何（ ）

A．A为CaSO4 ，B为K2CrO4，C为Ba(OH)2 B．A为Ba(OH)2，B为K2CrO4，C为CaSO4 C．A为CaSO4，B为Ba(OH)2，C为K2CrO4 D．A为Ba(OH)2，B为CaSO4，C为K2CrO4

23．下列那一种酸,在水溶液中最易完全溶解Ba(OH)2、Fe(OH)3、Pb(OH)2之混合物而不产生任何沉淀（ ）

A．H2SO4 B．HCl C．HNO3 D．H3PO4 24．将稀盐酸及硫化氢分别加入下列五种之混合离子溶液(浓度皆为0.1 mol/L)中,不会产生沉淀者应为（ ）

A．Mg2+,Sr2+ B．Hg22+,Sn2+ C．Pb2+,Fe2+ D．Ag+,Zn2+ 25．下列盐中何者不溶或微溶于水（ ）

A．Na2SO4 (B) Ba(NO3)2 C． BaSO4 (D) MgCl2 （二）多项选择题

26．下列叙述正确的是( )

A．酸性溶液中只含H3O+，碱性溶液中只含OH? B．中性溶液的pH=0

C．在中性溶液中[H3O+]= [OH?]=10?7 D．常温下，对于任何溶液[H3O+][OH?]=10?14 E．在任何溶液中，都同时含有H3O+ 、OH? 27．下列能水解的盐是( )

A．NaCl B．Na2SO4 C．NaAc D．NH4Cl E．NH4Ac 28．根据酸碱质子理论，下列只能做碱的是( )

A．HS? B．Ac? C．NO3? D．HPO42? E．H2O

29．下列不能水解的盐是( )

A．NaCl B．Na2SO4 C．NaAc D．NH4Cl E．NH4Ac 30．下列对0.001mol/L氢氧化钾溶液的叙述，不正确的是( ) A．pH=11 B．[OH?]=10?3mol/L C．[H3O+] =10?11 D．pH=3 E.溶液里无H3O+ 31．下列表达不正确的是（ ）

A．电离平衡常数既与温度有关,也与浓度有关。 B．盐类的水解是一个吸热过程。

C．对共轭酸碱来说，酸越弱，其共轭碱越强，碱越强,其共轭酸越弱。 D．若某盐的水溶液pH=7，则此种盐水不解。 E．酸式盐的水溶液一定呈碱性。 32．下列表达正确的是（ ）

A．pH=1的溶液酸性最强，pH=14的溶液碱性最强。

B．电解质的电离度与溶液浓度有关，溶液浓度越大，电离度越大。 C．加入和弱电解质具有相同离子的强电解质，弱电解质的解离度减小。 D．水的离子积常数Kw只与温度有关，温度升高，Kw减小。 E．电离平衡常数与温度有关，与浓度无关。 33．下列何项加入盐酸能放出气体的是（ ）

A．Na2SO3 B．Na2CO3 C．Na2SO4 D．NaHCO3 E．FeS 34．下列各实验中,如所加入试剂是过量的,最后有沉淀的是（ ） A．加浓氨水于0.1mol/L硝酸铝水溶液 B．加NaOH水溶液于0.1mol/L CuSO4水溶液 C．加AgI(s)于0.1mol/L氨水溶液 D．通CO2于0.1mol/L氧化钙水溶液。

E．加氨水溶液于0.1mol/L CuSO4水溶液 35．下列哪些加BaCl2进去时会产生沉淀（ ） A．AgNO3(aq) B．Pb(NO3)2(aq) C．Na2CrO4(aq)

D．Na2S(aq) E．K2SO4(aq) （三）简答题

1. 指出下列物质中的共轭酸和共轭碱，并按强弱顺序排列起来：

???HAc，NaAc；NH3，NH4；H3PO4，HPO2；HF，F；HS，H2S 42. 试以NH3·H2O-NH4Cl为例，简要说明缓冲溶液抵抗外来少量酸（碱）和稀释的作用原理。 （四）计算题

1. 计算298K时下列溶液的pH （1）0.01mol/L的NaOH溶液； （2）0.01 mol/L H2CO3

（3）0.1 mol/L的NaHCO3溶液 (Ka1 = 4.2×10?7、Ka2 = 5.6×10?11)

（4）将pH值为2的强酸和pH值为13的强碱溶液等体积混合后的溶液； （5）50ml 0.30mol/L HAc和25ml0.20 mol/L NaOH混合后的溶液； （6）0.1mol/L的H Ac和 0.1mol/L的NaAc等体积混合溶液；

2. 欲配制1.00 L HAc浓度为1.00 mol/L，pH = 4.50的缓冲溶液，需加入多少克NaAc·3H2O固体？(NaAc·3H2O的分子量为136 ) 3. 根据Mg(OH)2的溶度积计算： （1）Mg(OH)2在水中的溶解度；

（2）Mg(OH)2饱和溶液中的[OH?]和[Mg2+]； （3）Mg(OH)2在0.01mol/L NaOH溶液中的溶解度； （4）Mg(OH)2在0.01mol/L MgCl2溶液中的溶解度；

4. 一种混合溶液中含有0.03mol/LPb2+和0.02mol/LCr3+，若向其中逐滴加入NaOH溶液（忽略溶液体积的变化），Pb2+与Cr3+都可以形成氢氧化物沉淀。问：（1）哪种离子先沉淀？（2）若要分离两种离子，溶液的pH应控制在什么范围？

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