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高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――水的電離

 

如何判斷(或計算)溶液中c_水(H^＋)或c_水(OH^－)的大小，如何找出c_水(H^＋)與c_水(OH^－)的物料守恒關(guān)系，是本篇解決的問題。

●難點磁場

請試做下列題目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

Na₂S(aq)中，下列說法正確的是________。

A.2c(Na^＋)＋c(H^＋)====c(S^2－)＋c(HS^－)＋c(OH^－)

B.c(Na^＋)＋c(H^＋)====2c(S^2－)＋c(HS^－)＋c(OH^－)

C.c(H^＋)＋c(HS^－)＋2(H₂S)====c(OH^－)

D.c(Na^＋)====2c(S^2－)＋2(HS^－)＋2c(H₂S)

●案例探究

[例1]室溫下，在pH=12的某溶液中，由水電離生成的c(OH^－)為

A.1.0×10^－7 mol?Ｌ^－1                                                                       B.1.0×10^－6 mol?Ｌ^－1

C.1.0×10^－2 mol?Ｌ^－1                                                                         D.1.0×10^－12 mol?Ｌ^－1

命題意圖：考查學(xué)生對不同條件下水電離程度的認(rèn)識，同時考查學(xué)生思維的嚴(yán)密性。

知識依托：水的離子積。

錯解分析：pH=12的溶液，可能是堿溶液，也可能是鹽溶液。忽略了強堿弱酸鹽的水解，就會漏選D。

解題思路：先分析pH=12的溶液中c(H^＋)、c(OH^－)的大小。由c(H^＋)=10^－pH得：

c(H^＋)=1.0×10^－12 mol?L^－1

c(OH^－)=1.0×10^－2 mol?L^－1

再考慮溶液中的溶質(zhì)：可能是堿，也可能是強堿弱酸鹽。

最后進(jìn)行討論：

(1)若溶質(zhì)為堿，則溶液中的H^＋都是水電離生成的：

c_水(OH^－)=c_水(H^＋)=1.0×10^－12 mol?Ｌ^－1

(2)若溶質(zhì)為強堿弱酸鹽，則溶液中的OH^－都是水電離生成的：

c_水(OH^－)=1.0×10^－2 mol?Ｌ^－1

答案：CD

[例2](NH₄)₂CO₃(aq)中存在________種粒子。試完成下列問題：

(1)根據(jù)電荷守恒，寫出一個用離子濃度表示的等式：                             ；

(2)根據(jù)水的電離，寫出一個含有c(H^＋)和c(OH^－)的等式：                         ；

(3)根據(jù)(NH₄)₂CO₃中，C、N原子個數(shù)關(guān)系，寫出一個含有c(NH^＋₄)和c(CO)的等式：                           。

命題意圖：考查學(xué)生對電荷守恒和物料守恒的認(rèn)識；考查學(xué)生分析、解決、歸納水解問題的能力。

知識依托：鹽類的水解。

錯解分析：不清楚CO與其所帶電荷的關(guān)系而錯解(1)；不清楚H₂CO₃、HCO中氫的來源及他們與水電離的OH^－的關(guān)系而錯解(2)；不清楚(NH₄)₂CO₃中C、N原子個數(shù)比為1∶2，及碳、氮的具體存在形式而錯解(3)。

解題思路：(NH₄)₂CO₃(aq)中存在以下幾種水解和電離方程式：

(NH₄)₂CO₃====2NH＋CO

H₂OH^＋＋OH^－

NH＋H₂ONH₃?H₂O＋H^＋

CO＋H₂OHCO＋OH^－

HCO＋H₂OH₂CO₃＋OH^－

以上所列粒子，除(NH₄)₂CO₃外都存在，共有8種。

雖然NH與CO的水解能夠相互促進(jìn)，但不夠劇烈，故水解反應(yīng)不能進(jìn)行到底。

(1)由于1個CO帶2個負(fù)電荷，即c(CO)所帶負(fù)電荷可表示為：2c(CO)，根據(jù)正負(fù)電荷總數(shù)相等可得答案。

(2)水電離出的H^＋與OH^－是相等的，但水電離出的H^＋不全部獨立的存在于溶液中，有的存在于HCO中，有的存在于H₂CO₃，故由水電離出的H^＋總數(shù)可以濃度形式表示為：c(H^＋)＋c(HCO)＋2c(H₂CO₃)。同樣，水電離出的OH^－也不全部獨立存在于溶液中，有的被NH俘獲存在于NH₃?H₂O中，被NH^＋₄俘獲的OH^－數(shù)與它們結(jié)合生成的NH₃?H₂O數(shù)是相等的，故由水電離出的OH^－總數(shù)可以用濃度形式表示為：c(OH^－)＋c(NH₃?H₂O)。

(3)(NH₄)₂CO₃中，N(N)∶N(C)=2∶1。(NH₄)₂CO₃中的N原子，有的存在于NH中，有的存在于NH₃?H₂O中，其總數(shù)以濃度形式可表示為：c(NH)＋c(NH₃?H₂O)。(NH₄)₂CO₃中的C原子，有的存在于CO中，有的存在于HCO中，還有的存在于H₂CO₃中，其總數(shù)以濃度形式可表示為：c(CO)＋c(HCO)＋c(H₂CO₃)。依據(jù)N、C原子個數(shù)比答案可得。

答案：8        (1)c(NH)＋c(H^＋)====c(OH^－)＋c(HCO)＋2c(CO)

(2)c(H^＋)＋c(HCO)＋2c(H₂CO₃)====c(OH^－)＋c(NH₃?H₂O)

(3)c(NH)＋c(NH₃?H₂O)====2c(CO)＋2c(HCO)＋2c(H₂CO₃)

●錦囊妙計

一、c_水(H^＋)[或c_水(OH^－)]的求解規(guī)律

試題詳情

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難點磁場

提示：根據(jù)電荷守恒，可知A錯B對。根據(jù)由水電離產(chǎn)生的H^＋和OH^－個數(shù)相等，可知C對。根據(jù)Na₂S中，Na^＋個數(shù)是S^2－的兩倍，可知D對。

答案：BCD

殲滅難點訓(xùn)練

1.提示：常溫下，c(H^＋)=1.0×10^－7 mol?L^－1，即每升水中已電離的水的物質(zhì)的量是1.0×10^－7 mol，而每升水的物質(zhì)的量是，則：

n=mol∶10^－7 mol=5.56×10⁸

答案：B

2.提示：本題有兩種解法。

方法1(常規(guī)解法)：NaOH(aq)中：

c_水(OH^－)=c_水(H^＋)=mol?L^－1=1.0×10^－5 mol?L^－1

CH₃COONa(aq)中：

c′_水(OH^－)=c′_總(OH^－)=10^－9 mol?L^－1

則A∶B=10^－4

方法2(巧解法)：NaOH(aq)中，水的電離被抑制；CH₃COONa(aq)中，水的電離被促進(jìn)；故A＜B。

答案：B

3.提示：c_水(H^＋)=1.0×10^－13 mol?L^－1，則該溶液可能是強堿性溶液，也可能是強酸性溶液，總之，水的電離被抑制。因而“一定不可能大量存在”是指酸性和堿性條件下都不能大量存在。

答案：BC

評注：若去掉題干中的“不可”，則選D。若去掉題干中的“一定不”，則選AD。

4.提示：Na₃PO₄完全電離，水部分電離：

Na₃PO₄====3Na^＋＋PO

H₂OH^＋＋OH^－

PO發(fā)生系列水解：

PO＋H₂OHPO＋OH^－

HPO＋H₂OH₂PO＋OH^－

H₂PO＋H₂OH₃PO₄＋OH^－

答案：8

(1)c(Na^＋)＋c(H^＋)==c(OH^－)＋3c(PO)＋2c(HPO)＋c(H₂PO)

(2)c(H^＋)＋c(HPO)＋2c(H₂PO)＋3c(H₃PO₄)==c(OH^－)

(3)c(Na^＋)==3c(PO)＋3c(HPO)＋3c(H₂PO)＋3c(H₃PO₄)