電離平衡
溶液中電解質(zhì)電離成離子和離子重新結(jié)合的平衡狀態(tài).
具體一點(diǎn)說,在一定條件下(如溫度,壓強(qiáng)),當(dāng)電解質(zhì)分子電離成離子的速率與離子重新結(jié)合成分子的速率相等時(shí),電離的過程就達(dá)到了平衡狀態(tài),即電離平衡.
一般來說,強(qiáng)電解質(zhì)不存在電離平衡而弱電解質(zhì)存在電離平衡
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影響電離平衡的因素
1.溫度:電離過程是吸熱過程,溫度升高,平衡向電離方向移動(dòng)
2.濃度:弱電解質(zhì)濃度越大,電離程度越小
3.同離子效應(yīng):在弱電解質(zhì)溶液中加入含有與該弱電解質(zhì)具有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì),從而使弱電解質(zhì)的電離平衡朝著生成弱電解質(zhì)分子的方向移動(dòng),弱電解質(zhì)的解離度降低的效應(yīng)稱為同離子效應(yīng)
4.化學(xué)反應(yīng):某一物質(zhì)將電離的離子反應(yīng)掉,電離平衡向正方向移動(dòng)
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電離度公式
α(電離度)=已電離的分子/原有分子數(shù)×100%
水解
物質(zhì)與水發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng).(例圖:碳酸根離子分步水解)
由弱酸根或弱堿離子組成的鹽類的水解有兩種情況:
① 弱酸根與水中的H+ 結(jié)合成弱酸,溶液呈堿性,如乙酸鈉的水溶液:
CH3COO- + H2O ←═→ CH3COOH + OH-
② 弱堿離子與水中的OH- 結(jié)合,溶液呈酸性,如氯化銨水溶液:
NH4+ + H2O ←═→ NH3·H2O + H+
生成弱酸(或堿)的酸(或堿)性愈弱,則弱酸根(或弱堿離子)的水解傾向愈強(qiáng).
例如,硼酸鈉的水解傾向強(qiáng)于乙酸鈉,溶液濃度相同時(shí),前者的pH值更大.
弱酸弱堿鹽溶液的酸堿性取決于弱酸根和弱堿離子水解傾向的強(qiáng)弱.
例如,碳酸氫銨中弱酸根的水解傾向比弱堿離子強(qiáng),溶液呈堿性;
氟化銨中弱堿離子的水解傾向強(qiáng),溶液呈酸性;
若兩者的水解傾向相同,則溶液呈中性,這是個(gè)別情況,如乙酸銨.
弱酸弱堿鹽的水解與相應(yīng)強(qiáng)酸弱堿鹽或強(qiáng)堿弱酸鹽的水解相比,
弱酸弱堿鹽的水解度大,溶液的pH更接近7(常溫下).
如0.10 mol/L的Na2CO3的水解度為4.2%,pH為11.6,
而同一濃度的(NH4)2CO3的水解度為92%,pH為9.3.
酯、多糖、蛋白質(zhì)等與水作用生成較簡單的物質(zhì),也是水
CH3COOC2H5 + H2O —→ CH3COOH + C2H5OH
(C6H10O5)n + nH2O —→ nC6H12O6
某些能水解的鹽被當(dāng)作酸(如硫酸鋁)或堿(如碳酸鈉)來使用.
正鹽分四類:
一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不發(fā)生水解,因?yàn)樗鼈冸婋x出來的陰、陽離子不能破壞水的電離平衡,所以呈中性.
二、強(qiáng)酸弱堿鹽,我們把弱堿部分叫弱陽,弱陽離子能把持著從水中電離出來的氫氧根離子,破壞了水的電離平衡,使得水的電離正向移動(dòng),結(jié)果溶液中的氫離子濃度大于氫氧根離子濃度,使水溶液呈酸性.
三、強(qiáng)堿弱酸鹽,我們把弱酸部分叫弱陰,同理弱陰把持著從水中電離出來的氫離子,使得溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度,使溶液呈堿性.
四、弱酸弱堿鹽,弱酸部分把持氫,弱陽部分把持氫氧根,生成兩種弱電解質(zhì),再比較它們的電離常數(shù)Ka、Kb值的大?。ǘ皇撬舛鹊拇笮。?在一溫度下,弱電解質(zhì)的電離常數(shù)(又叫電離平衡常數(shù))是一個(gè)定值,這一比較就可得出此鹽呈什么性了,誰強(qiáng)呈誰性,電離常數(shù)是以10為底的負(fù)對(duì)數(shù),誰負(fù)得少誰就大.總之一句話,鹽溶液中的陰、陽離子把持著從水中電離出來的氫離子或氫氧根離子能生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)叫鹽類的水解.還有有機(jī)物類中的水解,例如酯類的水解,是酯和水反應(yīng)(在無機(jī)酸或堿的條件下)生成對(duì)應(yīng)羧酸和醇的反應(yīng)叫酯的水解,還有鹵代烴的堿性水解,溴乙烷和氫氧化鈉水溶液反應(yīng)生成乙醇和溴化鈉叫鹵烷的水解,還有蛋白質(zhì)的水解,最終產(chǎn)物為氨基酸等等.
水解反應(yīng)
(1)含弱酸陰離子、弱堿陽離子的鹽的水解,例如:Fe3++3H2O葑Fe(OH)3+3H+,CO32-+H2O葑H2CO3-+OH-
(2)金屬氮化物的水解,例如:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑
(3)金屬硫化物的水解,例如:Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S↑
(4)金屬碳化物的水解,例如:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑
(5)非金屬氯化物的水解,例如:PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl
取代反應(yīng)(水解反應(yīng))(有機(jī)反應(yīng))
1.鹵代烴在強(qiáng)堿水溶液中水解,例如:CH3CH2-Cl+H-OH→△NaOH
CH3CH2OH+HCl
2.醇鈉的水解,例如:CH3CH2ONa+H2O=CH3CH2OH+NaOH
3.酯在酸、堿水溶液中水解,例如:CH3COOCH2CH3+H2O→△H+orOH-CH3COOH+CH3CH2OH
4.二糖、多糖的水解,例如淀粉的水(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6(葡萄糖)
5.二肽、多肽的水解,例如H2NCH2CONHCH2COOH+H2O→2H2NCH2COOH
6.亞胺的水解 ArCH=N-Ph→(H20 H+) ArCHO+PhNH2
雙水解
當(dāng)弱酸的酸根與弱堿的陽離子同時(shí)存在于水溶液中時(shí),弱酸的酸根水解生成的氫氧根離子與弱堿的陽離子水解生成的氫離子反應(yīng)生成水而使兩種離子的水解平衡向水解方向移動(dòng)而互相促進(jìn)水解,而水解完全.
例如:泡沫滅火器中的主要化學(xué)物質(zhì)是碳酸氫鈉與硫酸鋁,互相促進(jìn)水解生成二氧化碳?xì)怏w和氫氧化鋁沉淀,從而產(chǎn)生大量的泡沫.
3(HCO3-)+(Al3+)= 3CO2↑ +Al(OH)3↓
弱酸根離子與弱堿陽離子在水溶液中互相促進(jìn)水解,水解程度增大.有些互促水解反應(yīng)不能完全進(jìn)行,有些互促水解反應(yīng)能完全進(jìn)行(俗稱“雙水解反應(yīng)”).那么,哪些弱酸根離子與弱堿陽離子在水溶液中互相促進(jìn)水解反應(yīng)能完全進(jìn)行呢?由于中學(xué)化學(xué)教學(xué)中往往僅列出能發(fā)生“雙水解反應(yīng)”的一些例子讓學(xué)生記住,學(xué)生較難掌握且不能舉一反三、靈活運(yùn)用;本文淺談互促水解反應(yīng)完全進(jìn)行的條件及其推論,揭示其本質(zhì),以便該知識(shí)能較易被掌握和應(yīng)用.
一.“雙水解反應(yīng)”發(fā)生的條件:
首先我們來分析Al3+與HCO3–在水溶液中為什么能發(fā)生“雙水解反應(yīng)”而Mg2+與CO32–或HCO3–卻不能發(fā)生“雙水解反應(yīng)”?互相促進(jìn)水解其水解程度增大,由于Al(OH)3溶解度非常小且H2CO3又不穩(wěn)定易分解即生成的水解產(chǎn)物能脫離反應(yīng)體系,根據(jù)平衡移動(dòng)原理水解反應(yīng)繼續(xù)向右進(jìn)行,直至反應(yīng)完全進(jìn)行;但Mg(OH)2溶解度比Al(OH)3大些,不容易脫離反應(yīng)體系,則水解反應(yīng)進(jìn)行到一定程度就達(dá)到平衡,水解反應(yīng)不能完全進(jìn)行.由上不難看出: 生成的水解產(chǎn)物脫離反應(yīng)體系是反應(yīng)得以完全進(jìn)行的重要原因. 因此, “雙水解反應(yīng)”發(fā)生的條件之一是:水解產(chǎn)物是容易脫離反應(yīng)體系的溶解度非常小物質(zhì)如:Al(OH)3、Fe(OH)3或H2、O2等極難溶的氣體.當(dāng)然,若互相促進(jìn)水解程度非常大水解反應(yīng)也可以認(rèn)為完全進(jìn)行.如:(NH4)2S幾乎99.9%水解成NH3·H2O和HS-.
綜上所述,雙水解反應(yīng)能否完全進(jìn)行決定于兩個(gè)因素:1.互相促進(jìn)水解程度大?。òㄎ镔|(zhì)本性、外界條件等的影響)2.水解產(chǎn)物的溶解度.
二.有關(guān)推論及其應(yīng)用:
中學(xué)化學(xué)中常見的能發(fā)生“雙水解反應(yīng)”的離子對(duì)有:Al3 +與HCO3–、CO32–、HS-、S2-;Fe3+與HCO3–、CO32–;NH4+與SiO32-等.下面我們思考這樣一個(gè)問題:
Al3+遇到比碳酸還弱的酸的酸根如:ClO-、SiO32-、AlO2-等會(huì)不會(huì)發(fā)生“雙水解反應(yīng)”呢?根據(jù)以上條件,答案是肯定的.實(shí)際上,由于Al(OH)3、Fe(OH)3溶解度非常小,比碳酸稍強(qiáng)的酸的酸根與Fe3+ 、Al3 +也能發(fā)生“雙水解反應(yīng)”.
關(guān)于水溶液中的離子平衡的所有高中化學(xué)知識(shí)
關(guān)于水溶液中的離子平衡的所有高中化學(xué)知識(shí)
尤其是物料平衡質(zhì)子平衡和電子平衡
還有弱酸弱堿的電離等
答得好的多加分.
尤其是物料平衡質(zhì)子平衡和電子平衡
還有弱酸弱堿的電離等
答得好的多加分.
化學(xué)人氣:327 ℃時(shí)間:2019-10-11 19:21:32
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