高三化學攻關(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，然后自我界定學習本篇是否需要。
Na2S(aq)中，下列說法正確的是________。
A.2c(Na＋)＋c(H＋)====c(S2－)＋c(HS－)＋c(OH－)
B.c(Na＋)＋c(H＋)====2c(S2－)＋c(HS－)＋c(OH－)
C.c(H＋)＋c(HS－)＋2(H2S)====c(OH－)
D.c(Na＋)====2c(S2－)＋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
C.1.0×10－2 mol?Ｌ－1 D.1.0×10－12 mol?Ｌ－1
命題意圖：考查學生對不同條件下水電離程度的認識，同時考查學生思維的嚴密性。
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三十六法之――水的電離.files/image002.gif)
)的等式：
。
命題意圖：考查學生對電荷守恒和物料守恒的認識；考查學生分析、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三十六法之――水的電離.files/image004.gif)
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三十六法之――水的電離.files/image006.gif)
＋CO
H2O三十六法之――水的電離.files/image009.jpg)
H＋＋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，但不夠劇烈，故水解反應不能進行到底。
(1)由于1個CO帶2個負電荷，即c(CO)所帶負電荷可表示為：2c(CO)，根據(jù)正負電荷總數(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
1.強酸溶液：
c水(H＋)×c酸(H＋)=Kw[或c水(H＋)=三十六法之――水的電離.files/image021.gif)
]
弱酸溶液中：
c水(H＋)=
三十六法之――水的電離.files/image023.gif)
2.堿溶液中：
c水(OH－)?c堿(OH－)=Kw[或c水(OH－)= 三十六法之――水的電離.files/image025.gif)
]
對于弱堿中的氨水溶液：
c水(OH－)=
三十六法之――水的電離.files/image027.gif)
3.鹽溶液中，c水(H＋)、c水(OH－)的求解規(guī)律：
(1)常溫下，強堿弱酸鹽溶液中，c水(H＋)或c水(OH－)的求解規(guī)律分別是
c水(OH－)=10pH－14
c水(H＋)=c溶液(H＋)＋三十六法之――水的電離.files/image029.gif)
[HiA(n－i)－]=10－pH＋[HiA (n－i)－]
(An－代表弱酸根離子)
(2)常溫下，強酸弱堿鹽溶液中，c水(H＋)、c水(OH－)的求解規(guī)律分別是
c水(H＋)=10－pH
c水(OH－)=c溶液(OH－)＋c[M(OH)n－1]
(Mn＋代表弱堿陽離子)
二、有關(guān)溶液的物料守恒
1.強酸弱堿鹽溶液中：
c(H＋)=c(OH－)＋c(被弱堿陽離子結(jié)合的OH－)
2.強堿弱酸鹽溶液中：
c(OH－)=c(H＋)＋c(被弱酸根結(jié)合的H＋)
3.對所有鹽溶液而言都可根據(jù)溶質(zhì)的分子組成列出一個陰、陽離子濃度的關(guān)系式。
●殲滅難點訓練
1.(★★★)水是一種極弱的電解質(zhì)，在室溫下平均每n個水分子中只有1個分子發(fā)生電離，則n值是( )
A.107 B.5.56×108
C.1.0×10－14 D.55.6
2.(★★★★)常溫下，在pH都等于9的NaOH和CH3COONa兩種溶液中，設(shè)由水電離產(chǎn)生的OH－濃度分別為A mol?L－1與B mol?L－1，則A與B的關(guān)系為( )
A.A＞B B.A=10－4 B
C.B=10－4A D.A=B
3.(★★★★)在室溫下，某溶液中由水電離出的H＋濃度為1.0×10－13 mol?L－1，則此溶液中一定不可能大量存在的離子組是( )
A.Fe3＋、NO三十六法之――水的電離.files/image004.gif)
、Cl－、Na＋ B.Ca2＋、HCO、Cl－、K＋
C.NH三十六法之――水的電離.files/image006.gif)
、Fe2＋、SO三十六法之――水的電離.files/image034.gif)
、NO D.Cl－、SO、K＋、Na＋
4.(★★★★★)Na3PO4(aq)中有多種分子和離子，其總數(shù)為 種。試完成下列問題。
(1)寫出一個以離子濃度表示的電荷守恒等式： 。
(2)寫出一個含有c(OH－)和c(H＋)的等式： 。
(3)根據(jù)Na3PO4中Na、P原子個數(shù)關(guān)系，寫出一個含有c(Na＋)和c(PO三十六法之――水的電離.files/image038.gif)
)的等式：
。
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S2－的兩倍，可知D對。
答案：BCD
殲滅難點訓練
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)的量是三十六法之――水的電離.files/image040.gif)
，則：
n=三十六法之――水的電離.files/image042.gif)
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＋)=三十六法之――水的電離.files/image044.gif)
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；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三十六法之――水的電離.files/image038.gif)
H2O三十六法之――水的電離.files/image047.jpg)
H＋＋OH－
PO發(fā)生系列水解：
PO＋H2O三十六法之――水的電離.files/image049.jpg)
HPO三十六法之――水的電離.files/image034.gif)
＋OH－
HPO＋H2OH2PO三十六法之――水的電離.files/image053.gif)
＋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)
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