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化学基本理论的复习
2012-08-29 | 阅:  转:  |  分享 
  


一.物质结构、元素周期律

1.原子(X)质子(带正电):Z个中子(不显电性):()个电子带负电:Z个2.原子中各微粒间的关系:

①A=N+Z(A:质量数,N:中子数,Z:质量数)

②Z=核电荷数=核外电子数=原子序数

③MZ≈MN≈1836Meˉ质量关系

3.原子中各微粒的作用

(1)原子核几乎集中源自的全部质量,但其体积却占整个体积的千亿分之一。其中质子、中子通过强烈的相互作用集合在一起,使原子核十分坚固,在化学反应时不会发生变化。另外原子核中蕴含着巨大的能量——原子能(即核能)。

(2)质子带一个单位正电荷。质量为1.6726×10-27kg,相对质量1.007。质子数决定元素的种类。

(3)中子不带电荷。质量为1.6748×10-27kg,相对质量1.008。中子数决定同位素的种类。

(4)电子带1个单位负电荷。质量很小,约为11836×1.6726×10-27kg。与原子的化学性质密切相关,特别是最外层电数及排布决定了原子的化学性质。

4.原子核外电子排布规律

(1)能量最低原理:核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层里,然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里,即K→L→M→N→O→P→Q顺序排列。

(2)各电子层最多容纳电子数为2n2个,即K层2个,L层8个,M层18个,N层32个等。

(3)最外层电子数不超过8个,次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个

【注意】以上三条规律是相互联系的,不能孤立理解其中某条。如M层不是最外层时,其电子数最多为18个,当其是最外层时,其中的电子数最多为8个。

1.原子序数:人们按电荷数由小到大给元素编号,这种编号叫原子序数。(原子序数=质子数=核电荷数)

2.元素周期律:元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化,这一规律叫做元素周期。

具体内容如下:随着原子序数的递增①原子核外电子层排布的周期性变化:最外层电子数从1→8个的周期性变化。

②原子半径的周期性变化:同周期元素、随着原子序数递增原子半径逐渐减小的周期性变化。

③元素主要化合价的周期性变化:正价+1→+7,负价4→-1的周期性变化。

④元素的金属性、非金属性的周期性变化:金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强的周期性变化。

【注意】元素性质随原子序数递增呈周期性变化的本质原因是元素的原子核外电子排布周期性变化的必然结果。

3.元素周期表

第一周期2种元素

短周期第二周期8种元素

第三周期8种元素

周期第四周期18种元素

(横向)长周期第五周期18种元素

第六周期32种元素

不完全周期:第七周期26种元素



主族(A):ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA

族副族(B):ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB

(纵向)第VIII族:三个纵行,位于ⅦB族与ⅠB族中间

零族:稀有气体元素

【注意】表中各族的顺序:ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、VIII、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0

(2)原子结构、元素性质与元素周期表关系的规律:

①原子序数=核内质子数

②电子层数=周期数(电子层数决定周期数)

③主族元素最外层电子数=主族序数=最高正价数

④负价绝对值=8主族序数(限ⅣA~ⅦA)

⑤同一周期,从左到右:原子半径逐渐减小,元素的金属性逐渐减弱,非金属逐渐增强,则非金属元素单质的氧化性增强,形成的气态氧化物越稳定,形成的最高价氧化物对应水化物的酸性增强,其离子还原性减弱。

⑥同一主族,从上到下,原子半径逐渐增大,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。则金属元素单质的还原性增强,形成的最高价氧化物对应的水化物的碱性增强,其离子的氧化性减弱。

(3)(4)判断微粒大小的方法

①同周期元素的原子或最高价离子半径从左到右小(稀有气体元素除外)如:Na>Mg>Al;Na+>Mg2+>Al3+。

②同主族元素的原子半径或离子半径从上到下如O<S<Se,F<Cl<Br-。

③电子层数相同,核电荷数越大半径越小,如:K+>Ca2+④核电荷数相同,电子数越多半径越大,如:Fe2+>Fe3+⑤电子数和核电荷数都不同的,一般通过一种参照物进行比较,如:比较Al3+与S2-的半径大小,可找出与Al3+电子数相同,与S2同一主族元素的O2-比较,Al3+<O2、O2<S2、故Al3+<S2⑥具有相同电子层结构的离子,一般是原子序数越大,离子半径越小,如:rS2>rCl>rK+>rCa2+

(5)电子数相同的微粒组

①核外有10个电子的微粒组:

原子:Ne;分子:CH4、NH3、H2O、HF;阳离子:Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+;阴离子:N3、O2、F、OH、NH2。

②核外有18个电子的微粒:

分子:SiH4、PH3、H2S、HCl、F2、H2O2;阳离子:K+、Ca2+;阴离子:P3、S2、HS、Cl、O22。

一般原子的原子核是由质子和中子构成,但氕原子(1H)中无中子。

元素周期表中的每个周期不一定从金属元素开始,如第一周期是从氢元素开始。

大多数元素在自然界中有稳定的同位素,但Na、F、P、Al等20种元素到目前为却未发现稳定的同位素。

一般认为碳元素形成的化合物种类最多,且ⅣA族中元素组成的晶体常常属于原子晶体,如金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅等。(据有些资料说,氢元素形成的化合物最多)

元素的原子序数增大,元素的相对原子质量不一定增大,如18Ar的相对原子质量反而大于19K的相对原子质量。

质量数相同的原子,不一定属于同种元素的原子,如18O与18F、40K与40Ca

ⅣA~ⅦA族中只有ⅦA族元素没有同素异形体,且其单质不能与氧气直接化合。

活泼金属与活泼非金属一般形成离子化合物,但AlCl3却是共价化合物(熔沸点很低,易升华,为双聚分子,所有原子都达到了最外层为8个电子的稳定结构)。

一般元素性质越活泼,其单质的性质也活泼,但N和P相反。

10.非金属元素之间一般形成共价化合物,但NH4Cl、NH4NO3等却是离子化合物。

11.离子化合物在一般条件下不存在单个分子,但在气态时却是以单个分子存在。

12.含有非极性键的化合物不一定都是共价化合物,如Na2O2、FeS2、CaC2等是离子化合物。

13.单质分子不一定是非极性分子,如O3是极性分子。

14.一般氢化物中氢为+1价,但在金属氢化物中氢为-1价,如NaH、CaH2等。

15.非金属单质一般不导电,但石墨可以导电。

16.非金属氧化物一般为酸性氧化物,但CO、NO等不是酸性氧化物,而属于不成盐氧化物。

17.金属氧化物一般为碱性氧化物,但一些高价金属的氧化物反而是酸性氧化物,如:Mn2O7、CrO3等反而属于酸性氧物,2KOH+Mn2O7==2KMnO4+H2O 2KOH+CrO3==K2CrO4+H2O;Na2O2、MnO2等也不属于碱性氧化物,它们与酸反应时显出氧化性。

18.组成和结构相似的物质(分子晶体),一般分子量越大,熔沸点越高,但也有例外,如HF>HCl,H2O>H2S,NH3>PH3,因为液态及固态HF、H2O、NH3分子间存在氢键,增大了分子间作用力。

19.非金属元素的最高正价和它的负价绝对值之和等于8,但氟无正价,氧在OF2中为+2价。

20.含有阳离子的晶体不一定都含有阴离子,如金属晶体中有金属阳离子而无阴离子。

21.一般元素的化合价越高,其氧化性越强,但HClO4、HClO3、HClO2、HClO的氧化性逐渐增强。

22.离子晶体不一定只含有离子键,如NaOH、Na2O2、NH4Cl、CH3COONa等中还含有共价键。1.化学键:相邻原子间强烈的相互作用叫作化学键。包括离子键和共价键(金属键)。

2.离子建(1)定义:使阴阳离子结合成化合物的静电作用叫离子键。

(2)成键元素:活泼金属(或NH4+)与活泼的非金属(或酸根,OH)

(3)静电作用:指静电吸引和静电排斥的平衡。

3.共价键

(1)定义:原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫作共价键。

(2)成键元素:一般来说同种非金属元素的原子或不同种非金属元素的原子间形成共用电子对达到稳定结构。

(3)共价键分类:①非极性键:由同种元素的原子间的原子间形成的共价键(共用电子对不偏移)如在某些非金属单质(H2、Cl2、O2、P4…)共价化合物(H2O2、多碳化合物)、离子化合物(Na2O2、CaC2)中存在。

②极性键:由不同元素的原子间形成的共价键(共用电子对偏向吸引电子能力强的一方)如在共价化合物(HCl、H2O、CO2、NH3、H2SO4、SiO2)某些离子化合物(NaOH、Na2SO4、NH4Cl)中存在。

4.非极性分子和极性分子

(1)非极性分子中整个分子电荷分布是均匀的、对称的。极性分子中整个分子的电荷分布不均匀,不对称。

(2)判断依据:键的极性和分子的空间构型两方面因素决定。双原子分子极性键→极性分子如:HCl、NO、CO。非极性键→非极性分子如:H2、Cl2、N2、O2多原子分子,都是非极性键→非极性分子如P4、S8。有极性键几何结构对称→非极性分子如:CO2、CS2、CH4、Cl4几何结构不对称→极性分子如H2O2、NH3、H2O。

5.分之间作用力和氢键

(1)分子间作用力把分子聚集在一起的作用力叫作分子间作用力。又称范德华力。

①分子间作用力比化学键弱得多,它对物质的熔点、沸点等有影响。

②一般的对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点、沸点也越高。

(2)某些物质的分子间H核与非金属强的原子的静电吸引作用氢键不是化学键,氢键主要存在于HF、H2O、NH3分子间。如HF分子间氢键如下:

故HF、H2O、NH3的沸点分别与同族氢化物沸点相比反常的高。

6.熔点:金刚石>水晶>金刚砂>晶体硅

②离子晶体要比较离子键的强弱,一般地说阴阳离子电荷数越多,离子半径越小,则离子间作用力越大,离子键越强,溶沸点越高。如:

熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl

③分子晶体:

a.组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高。

b.组成和结构不相似的物质,极性大则熔沸点高(如CO>N2)。

c.有些还与分子的形状有关。如有机同分异构体中,一般线性分子的熔沸点比带支链的高,如正戊烷>异戊烷>新戊烷。

d.有些与分子中含有的碳碳双键的多少有关。组成结构相似的有机物,一般含碳碳双键多的熔沸点低,如7.①分子晶体分子间的分子间作用力相结合的晶体叫作分子晶体。②原子晶体相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体叫原子晶体。③离子晶体离子间通过离子键结合而成的晶体叫作离子晶体。④金属晶体通过金属离子与自由电子间的较强作用(金属键)形成的单质晶体叫作金属晶体。

四种晶体类型与性质比较晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 组成晶体的粒子 阳离子和阴离子 原子 分子 金属阳离子和自由电子 组成晶体粒子间的相互作用 离子键 共价键 范德华力(有的还有氢键) 金属键 典型实例 NaCl 金刚石、晶体硅、SiO2、SiC 冰、干冰 金属单质 晶体的物理特性 熔点沸点 熔点较高、沸点高 熔、沸点高 熔、沸点低 熔沸点高 导热性 不良 不良 不良 良 导电性 固态不导电,熔化或溶于水能导电 差 差 导电 延展性 不良 不良 不良 良 硬度 略硬而脆 高硬度 较小 较大 化学反应速率、化学平衡

1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。单位:mol/(L·min)或mol/(L·s)v=△c·△t

2.同一反应里用不同物质来表示的反应速率数值可以是不同的,但这些数值,都表示同一反应速率。且不同物质的速率比值等于其化学方程式中的化学计量数之比。如反应mA+nB=pC+qD的(A):(B):(C):(D)=m:n:p:q

3.影响反应速率的因素

下才能发生反应,化学反应速率较慢,由于是可逆反应,反应不能进行到底。

外因:

①浓度:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,单位体积发生反应的分子数增加,反应速率加快。

②压强:对于有气体参加的反应,当其他条件不变时,增加压强,气体体积缩小,浓度增大,反应速率加快。

③温度:升高温度时,分子运动速率加快,有效碰撞次数增加,反应速率加快,一般来说,温度每升高10℃反应速率增大到原来的2~4倍。

④催化剂:可以同等程度增大逆反应速率。

⑤其他因素:增大固体表面积(粉碎),光照也可增大某些反应的速率,此外,超声波、电磁波、溶剂也对反应速率有影响。

【注意】:①改变外界条件时,若正反应速率增大,逆反应速率也一定增大,增大的倍数可能不同,但不可能正反应速率增大,逆反应速率减小。

②固体、纯液体浓度视为常数,不能用其表示反应速率,它们的量的变化不会引起反应速率的变化,但其颗粒的大小可影响反应速率。

③增大压强或浓度,是增大了分子之间的碰撞几率,因此增大了化学反应速率;升高温度或使用催化剂,提高了活化分子百分数,增大了有效碰撞次数,使反应速率增大。

1.化学平衡状态:指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度不变的状态。

2.化学平衡状态的特征

(1)“等”即V正=V逆>0。

(2)“动”即是动态平衡,平衡时反应仍在进行。

(3)“定”即反应混合物中各组分百分含量不变。

(4)“变”即条件改变,平衡被打破,并在新的条件下建立新的化学平衡。

(5)与途径无关,外界条件不变,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,都可建立同一平衡状态(等效)。

3.化学平衡状态的标志

化学平衡状态的判断(以mA+nBxC+yD为例),可从以下几方面分析:

①v(B耗)=v(B生)

②v(C耗):v(D生)=x:y

③c(C)、C%、n(C)%等不变

④若A、B、C、D为气体,且m+n≠x+y,压强恒定

⑤体系颜色不变

⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量

⑦体系平均式量恒定(m+n≠x+y)等

4.影响化学平衡的条件

(1)可逆反应中旧化学键的破坏,新化学键的建立过程叫作化学平衡移动。

(2)化学平衡移动规律——勒特列原理如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

①浓度:增大反应物(或减小生成物)浓度,平衡向正反应方向移动。

②压强:增大压强平衡向气体体积减小的方向移动。减小压强平衡向气体体积增大的方向移动。

③温度:升高温度,平衡向吸热反应方向移动。降低温度,平衡向放热反应方向移动。

④催化剂:不能影响平衡移动。

5.等效平衡

在条件不变时,可逆反应不论采取何种途径,即由正反应开始或由逆反应开始,最后所处的平衡状态是相同;一次投料或分步投料,最后所处平衡状态是相同的。某一可逆反应的平衡状态只与反应条件(物质的量浓度、温度、压强或体积)有关,而与反应途径(正向或逆向)无关。

(1)等温等容条件下等效平衡。对于某一可逆反应,在一定T、V条件下,只要反应物和生成物的量相当(即根据系数比换算成生成物或换算成反应物时与原起始量相同),则无论从反应物开始,还是从生成物开始,二者平衡等效。

(2)等温、等压条件下的等效平衡。反应前后分子数不变或有改变同一可逆反应,由极端假设法确定出两初始状态的物质的量比相同,则达到平衡后两平衡等效。

(3)在定温、定容情况下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同,两平衡等效。

6.化学平衡计算时常用的2个率

(1)反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%。

(2)产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%。

7.催化剂

能改变其他物质的化学反应速率,本身在反应前后质量和性质都不变的物质。通常说的催化剂是指能加快化学反应速率的正催化剂,也有减慢化学反应速率的负催化剂或阻催化剂。在反应中加负催化剂能大大延缓反应速率,使人们不需要的化学反应如金属的锈蚀,食物的腐烂,塑料的老化尽可能慢地发生。催化剂的催化作用具有很强的选择性,某种催化剂往往只能催化某一种反应或某一类反应。使用生物酶制剂时的选择性更为突出。

二氧化锰氯酸钾分解制氧气;过氧化氢分解成水和氧气。

五氧化二钒二氧化硫催化氧化成三氧化硫。

铁触媒合成氨。

铂或铂铑合金氨的催化氧化。

硫酸汞乙炔水化制乙醛。

醋酸锰乙醛氧化制乙酸。

镍不饱和烃及其他不饱和有机物与氢气的加成反应。

三溴化铁的溴制溴苯。使用催化剂进行催化反应时,要注意对反应物的净化,避免带入的某些杂质使催化剂丧失催化功能,这种作用称作催化剂中毒。

.电解质溶液

1.电解质凡是水溶液里或熔融状态时能电离进而能导电的化合物叫做电解质。电解质溶于水或熔融时能电离出自由移动的阴、阳离子,在外电场作用下,自由移动的阴、阳离子分别向两极运动,并在两极发生氧化还原反应。所以说,电解质溶液或熔融状态时导电是化学变化。

2.分类

(1)强电解质:是指在水溶液里完全电离的电解质。

(2)弱电解质:是指在水溶液中只能部分电离的电解质。

3.强电解质和弱电解质的比较

强电解质 弱电解质 定义 水溶液里完全电离的电解质 水溶液里部分电离的电解质 化学键种类 离子键、强极性键 极性键 电离过程 完全电离 部分电离 表示方法 用等号“=” 用可逆号“” 代表物 强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HI

强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2

绝大多数盐:NaCl、BaSO4 弱酸:H2S、H2CO3、H3PO4、HF、CH3COOH

弱碱:NH3·H2O

个别盐:HgCl2、Pb(CH3COO)2 4.非电解质

凡是在水溶液里或熔融状态都不能电离也不能导电的化合物。

常见的非电解质

非金属氧化物:CO2、SO2、SO3、NO2、P2O5

某些非金属氢化物:CH4、NH3

大多数有机物:苯、甘油、葡萄糖

1.弱电解质的电离特点

(1)微弱:弱电解质在水溶液中的电离是部分电离、电离程度都比较小,分子、离子共同存在。

(2)可逆:弱电解质在水分子作用下电离出离子、离子又可重新结合成分子。因此,弱电解质的电离是可逆的。

(3)能量变化:弱电解质的电离过程是吸热的。

(4)平衡:在一定条件下最终达到电离平衡。

2.电离平衡:当弱电解质分子离解成离子的速率等于结合成分子的速率时,弱电解质的电离就处于电离平衡状态。电离平衡是化学平衡的一种,同样具有化学平衡的特征。条件改变时平衡移动的规律符合勒沙特列原理。

(三)水的电离和溶液的pH值

1.水的电离和水的离子积常数

H2O是一种极弱电解质,能够发生微弱电离H2OH++OH–

25℃时c(H+)=c(OH–)=10–7mol·L–1

水的离子积Kw=c(H+)·c(OH–)=10–14(25℃)①Kw只与温度有关,温度升高,Kw增大。如:100℃Kw=10–12

②Kw适用于纯水或稀酸、稀碱、稀盐水溶液中。

2.溶液的pH

(1)pH:pH=–lgc(H+)。在溶液的c(H+)很小时,用pH来表示溶液的酸碱度。

(2)含义:pH越大,c(H+)越小,c(OH–)越大,酸性越弱,碱性越强。pH越小c(H+)c(OH–)越小,酸性越强,碱性越弱。

(3)范围:0~14

1.盐类水解定义:在溶液中盐电离出来的离子跟水所电离出来的H+或OH–结合生成弱电解质的反应叫作盐类的水解。

2.盐类水解规律

(1)谁弱谁水解,谁强显谁性,越弱越水解,都弱都水解,两强不水解。

(2)多元弱酸根、正酸根离子比酸式酸根离子水解程度大得多,故可只考虑第一步水解。

(3)水解是吸热反应,升温水解程度增大。

(4)单离子水解程度都很小,故书写水解离子方程式时要用“”,不能用“↑”或“↓”符号。

3.盐类水解的类型

(1)单向水解:强酸和弱碱生成的盐,溶液呈酸性;强碱和弱酸生成的盐,溶液显碱性。如NH4Cl溶于水:NH4++H2ONH3·H2O+H+

CH3COONa溶于水:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-

(2)互相促进水解:弱酸和弱碱生成的盐溶于水,电离产生弱酸的阴离子和弱碱的阳离子,二者分别结合水电离产生的H+和OH-发生水解,而水溶液的离子积不变,因此促进水的电离使反应进行的程度较大。溶液的酸碱性取决于生成的弱电解质的相对强弱。如CH3COONH4溶于水:

CH3COO-+NH4+CH3COOH+NH3·H2O

(3)互相抑制水解:能电离产生两种以上的弱酸阴离子或弱碱阳离子的盐溶于水,弱酸的阴离子或弱碱的阳离子均发生水解,但是互相抑制,所以这一类的水解程度较小。如(NH4)2Fe(SO4)2溶于水:

NH4++H2ONH3·H2O+H+

Fe2++2H2OFe(OH)2+H+

NH4+水解产生的H+对Fe2+的水解起到抑制作用,反之也成立。

【补充1】何时考虑盐的水解

1.判断盐溶液酸碱性及能否使酸碱指示剂变色时,要考虑到盐的水解。

2.配制某些盐的溶液时,为了防止溶液变浑浊(水解),需加入对应的酸抑制其水解。如配制FeCl3溶液时,一般先将FeCl3溶解在盐酸中,然后再加水稀释。

比较盐溶液中离子浓度大小时,要考虑到盐的水解。如Na3PO4溶液中,c(Na+)>3c(PO43—)。

4.说明盐溶液中微粒种类及多少时,要考虑到盐的水解。例如Na2S溶液中含有Na+、HS-、OH-、H+、S2—、H2S,其浓度关系为:c(Na+)c(S2—)>c(OH—)>c(HS—)>c(H2S)>c(H+)

(1)电荷守恒关系——指任何电解质溶液在整体上不显电性,即溶液中所有阳离子带的正电总量与所有阴离子带的负电总量相等。

如在Na2S溶液中:

实质:所有Na+、H+带的正电荷总物质的量==所有S2—、HS—、OH—带的负电荷总物质的量。

表达形式:c(Na+)+c(H+)=2c(S2—)+c(HS—)+c(OH—)

(2)物料守恒关系——指不论盐中的哪种离子水解成多少种形式,它所含的一些元素原子的总物质的量之比一定符合它的化学式中的计量数比。

如在Na2S溶液中:

实质:n(Na):n(S的各种存在形式总和)==2:1

表达形式:c(Na+)=2c(S2—)+c(HS—)+c(H2S)

(3)水电离的离子数守恒关系——指在任何电解质溶液中,由水电离产生的H+和OH—的数目一定相等的关系。如在Na2S溶液中:

实质:n(OH—)==溶液中自由H+物质的量与S2—结合水电离的H+物质的量之和

表达形式:c(OH—)=c(H+)+c(HS—)+2c(H2S)

★该关系式可由电荷守恒式和物料守恒式代数变换得到。如将上述电荷守恒式与物料守恒式相减并移项即可得到上式。

5.某些活泼金属或碳酸盐与强酸弱碱盐溶液反应时,要考虑到盐的水解。如镁粉或碳酸钙粉末放入FeCl3溶液中,有红褐色沉淀生成和气体放出,这是因为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+溶液呈酸性,Mg+2H+=Mg2++H2↑(或CaCO3(s)Ca2++CO32-、CO32-+2H+=CO2↑+H2O)促进了Fe3+的水解,从而生成红褐色的Fe(OH)3沉淀。

6.强酸弱碱盐与强碱弱酸盐溶液相混合,其现象不能用简单的复分解规律来解释时,要考虑到双水解。例如泡沫灭火器的反应原理是:Al3++3HCO3—=Al(OH)3↓+3CO2↑

7.判断溶液中有关离子能否大量共存时,要考虑盐的水解(主要是双水解)8.施用化肥时需考虑盐的水解。如草木灰(主要有效成分是K2CO3)不能与铵态氮肥相混用。因为CO32—+H2OHCO3—+OH—NH4++H2ONH3·H2O+H+ H++OH—=H2O而相互促进水解,使生成的NH3挥发,造成肥效损失。

9.分析某些化学现象时,要考虑盐的水解。如制备Fe(OH)3胶体[将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,使其充分水解生成Fe(OH)3胶体]、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]净水[Al3+水解生成Al(OH)3胶体,具有吸附性,能吸附水中的悬浮颗粒而沉降]、FeCl3等溶液长期存放变浑浊[盐中的阳离子水解生成不溶性的氢氧化物沉淀],等等。

10.判断中和滴定终点时溶液的酸碱性、酸碱指示剂的选择以及当pH=7时酸或碱过量情况的判断等问题,要考虑到盐的水解。例如CH3COOH溶液与NaOH溶液等物质的量恰好反应生成CH3COONa溶液时,由于CH3COO—+H2OCH3COOH+OH—,pH>7。若要使二者反应后溶液的pH=7,则CH3COOH必须略过量。为此,CH3COOH溶液与NaOH溶液互相滴定时,应选用变色范围在碱性条件下的指示剂,即酚酞。

11.试剂的贮存要考虑盐的水解。如贮存Na2CO3溶液不能用玻璃塞试剂瓶,因为CO32—+H2O

HCO3—+OH—,溶液呈较强的碱性,而玻璃中的主要成分SiO2要发生反应:SiO2+2OH—==SiO32—+H2O,生成的Na2SiO3具有粘稠性,使瓶颈与瓶塞粘结在一起难以打开;NH4F溶液不能用玻璃瓶盛装,因为NH4++F—+H2OHF+NH3·H2O(双水解,程度较大),生成的氢氟酸要腐蚀玻璃:4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O。

12.制取无水盐固体时要考虑到盐的水解。例如不能用蒸干溶液的办法制得FeCl3和AlCl3,也不能在空气中加热FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O制无水FeCl3和AlCl3,就是因为加热促进了Fe3+和Al3+水解的缘故。

①FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl△H>0。水解是吸热反应,加热促进了水解,也促进了另一产物HCl的挥发,致使水解很彻底,所以蒸干时得Fe(OH)3,再灼烧分解得Fe2O3。

②Fe2(SO4)3+6H2O2Fe(OH)3+3H2SO4△H>0。加热促进了水解,但由于生成的H2SO4为不挥发性酸,自始至终抑制着水解反应的发生,仍以中和反应为主。所以蒸干时可得纯Fe2(SO4)3固体。

③加热AlCl3、Al2(SO4)3溶液的情况与上述雷同。

④欲从FeCl3(或AlCl3)溶液中制得无水FeCl3(或AlCl3),可在HCl气流中加热蒸干FeCl3(或AlCl3)溶液。(在HCl气流中抑制了Fe3+和Al3+的水解)

13.解释某些生活现象时要考虑盐的水解。例如,炸油条时要用明矾和小苏打,就是利用其中的Al3+与HCO3—的双水解反应:Al3++3HCO3—==Al(OH)3↓+3CO2↑,使面团疏松多孔;家庭中可用热的纯碱(Na2CO3)溶液洗涤物品,利用的就是加热促进CO32—+H2OHCO3—+OH—△H>0水解反应的发生,使溶液的碱性增强,去油污能力增强的道理。

.加热蒸发和浓缩盐溶液时,对最后残留物的判断应考虑盐类的水解(1)加热浓缩不水解的盐溶液时一般得原物质(2)加热浓缩Na2CO3型的盐溶液一般得原物质.

(3)加热浓缩FeCl3型的盐溶液.最后得到FeCl3和Fe(OH)3的混合物,灼烧得Fe2O3。

(4)加热蒸干(NH4)2CO3或NH4HCO3型的盐溶液时,得不到固体.

(5)加热蒸干Ca(HCO3)2型的盐溶液时,最后得相应的正盐(6)加热Mg(HCO3)2、MgCO3溶液最后得到Mg(OH)2固体.其它方面

(1)净水剂的选择如Al3+,FeCl3等均可作净水剂,应从水解的角度解释。

(2)化肥的使用时应考虑水解。如草木灰不能与铵态氮肥混合使用。

(3)小苏打片可治疗胃酸过多。

(4)纯碱液可洗涤油污。

(5)磨口试剂瓶不能盛放Na2SiO3,Na2CO3等试剂凡此种种,不一而举。学习中要具体情况具体分析,灵活应用之。

沉淀溶解平衡的建立:一定条件下,电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变的状态。

沉淀溶解平衡常数溶度积

定义:在一定条件下,难溶性物质的饱和溶液中,存在沉淀溶解平衡,其平衡常数叫做溶度积常数或溶度积。

表达式:以PbI2(s)溶解平衡为例:

PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)Ksp=[Pb2+][I-]2=7.1×10-9mol3L-3

意义溶度积反映了物质在水中的溶解能力。对于阴阳离子个数比相同的电解质,Ksp的数值越大,电解质在水中的溶解能力越强。

影响Ksp的因素Ksp与其他化学平衡常数一样,只与难溶性电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。

3、沉淀溶解的特征:等、动、定、变。

等——v(溶解)=v(沉淀或结晶)

动——动态平衡,v溶解=v(沉淀≠0

定——达到平衡时,溶液中离子浓度不再改变。

变——当外界条件改变,溶解平衡将发生移动。

4、影响溶解平衡的因素

(1)内因:电解质本身的性质

①绝对不溶的电解质是没有的。

②同是难溶电解质,溶解度差别也很大。

③易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。

(2)外因:遵循平衡移动原理

①浓度:加水,平衡向溶解方向移动。

②温度:升温,多数平衡向溶解方向移动。

③同离子效应:向沉淀溶解平衡体系中,加入相同的离子,使平衡向沉淀方向移动,但Ksp不变。

④其他:向沉淀溶解平衡体系中,加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或气体的离子,使平衡向溶解的方向移动,Ksp不变。、溶度积规则

通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积浓度商QC的对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解:

QC>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。

QC=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。

QC
、沉淀的生成加入相同离子,平衡向沉淀方向移动。根据物质的溶解性,加入一种离子生成沉淀即可。

、沉淀的溶解:溶解沉淀的方法①加入足量的水②使沉淀转化为气体③使沉淀转化为弱电解质

、沉淀的转化加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子。使平衡向溶解的方向移动。



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(本文系赵井蛟的图...首藏)