Question

关于水溶液中的离子平衡的所有高中化学知识

越详细越好
尤其是物料平衡质子平衡和电子平衡
还有弱酸弱碱的电离等

答得好的多加分。。。

Answer 1

电离平衡
溶液中电解质电离成离子和离子重新结合的平衡状态。
具体一点说,在一定条件下(如温度,压强),当电解质分子电离成离子的速率与离子重新结合成分子的速率相等时,电离的过程就达到了平衡状态,即电离平衡。
一般来说，强电解质不存在电离平衡而弱电解质存在电离平衡
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影响电离平衡的因素
1.温度：电离过程是吸热过程,温度升高,平衡向电离方向移动
2.浓度：弱电解质浓度越大,电离程度越小
3.同离子效应：在弱电解质溶液中加入含有与该弱电解质具有相同离子的强电解质,从而使弱电解质的电离平衡朝着生成弱电解质分子的方向移动，弱电解质的解离度降低的效应称为同离子效应
4.化学反应：某一物质将电离的离子反应掉,电离平衡向正方向移动
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电离度公式
α（电离度）=已电离的分子/原有分子数×100%

水解
物质与水发生的复分解反应。（例图：碳酸根离子分步水解）
由弱酸根或弱碱离子组成的盐类的水解有两种情况：
① 弱酸根与水中的H+ 结合成弱酸，溶液呈碱性，如乙酸钠的水溶液：
CH3COO- + H2O ←═→ CH3COOH + OH-
② 弱碱离子与水中的OH- 结合，溶液呈酸性，如氯化铵水溶液：
NH4+ + H2O ←═→ NH3·H2O + H+
生成弱酸（或碱）的酸（或碱）性愈弱，则弱酸根（或弱碱离子）的水解倾向愈强。
例如，硼酸钠的水解倾向强于乙酸钠，溶液浓度相同时，前者的pH值更大。
弱酸弱碱盐溶液的酸碱性取决于弱酸根和弱碱离子水解倾向的强弱。
例如，碳酸氢铵中弱酸根的水解倾向比弱碱离子强，溶液呈碱性；
氟化铵中弱碱离子的水解倾向强，溶液呈酸性；
若两者的水解倾向相同，则溶液呈中性，这是个别情况，如乙酸铵。
弱酸弱碱盐的水解与相应强酸弱碱盐或强碱弱酸盐的水解相比，
弱酸弱碱盐的水解度大，溶液的pH更接近7（常温下）。
如0.10 mol/L的Na2CO3的水解度为4.2%，pH为11.6，
而同一浓度的(NH4)2CO3的水解度为92%，pH为9.3。
酯、多糖、蛋白质等与水作用生成较简单的物质，也是水解：
CH3COOC2H5 + H2O —→ CH3COOH + C2H5OH
(C6H10O5)n + nH2O —→ nC6H12O6
某些能水解的盐被当作酸（如硫酸铝）或碱（如碳酸钠）来使用。
正盐分四类：
一、强酸强碱盐不发生水解，因为它们电离出来的阴、阳离子不能破坏水的电离平衡，所以呈中性。
二、强酸弱碱盐，我们把弱碱部分叫弱阳，弱阳离子能把持着从水中电离出来的氢氧根离子，破坏了水的电离平衡，使得水的电离正向移动，结果溶液中的氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，使水溶液呈酸性。
三、强碱弱酸盐，我们把弱酸部分叫弱阴，同理弱阴把持着从水中电离出来的氢离子，使得溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，使溶液呈碱性。
四、弱酸弱碱盐，弱酸部分把持氢，弱阳部分把持氢氧根，生成两种弱电解质，再比较它们的电离常数Ka、Kb值的大小（而不是水解度的大小），在一温度下，弱电解质的电离常数（又叫电离平衡常数）是一个定值，这一比较就可得出此盐呈什么性了，谁强呈谁性，电离常数是以10为底的负对数，谁负得少谁就大。总之一句话，盐溶液中的阴、阳离子把持着从水中电离出来的氢离子或氢氧根离子能生成弱电解质的反应叫盐类的水解。还有有机物类中的水解，例如酯类的水解，是酯和水反应（在无机酸或碱的条件下）生成对应羧酸和醇的反应叫酯的水解，还有卤代烃的碱性水解，溴乙烷和氢氧化钠水溶液反应生成乙醇和溴化钠叫卤烷的水解，还有蛋白质的水解，最终产物为氨基酸等等。
水解反应
（1）含弱酸阴离子、弱碱阳离子的盐的水解，例如：Fe3++3H2O葑Fe(OH)3+3H+，CO32-+H2O葑H2CO3-+OH-
（2）金属氮化物的水解，例如：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑
（3）金属硫化物的水解，例如：Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S↑
（4）金属碳化物的水解，例如：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑
（5）非金属氯化物的水解，例如：PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl
取代反应（水解反应）(有机反应)
1.卤代烃在强碱水溶液中水解，例如：CH3CH2-Cl+H-OH→△NaOH
CH3CH2OH+HCl
2.醇钠的水解，例如：CH3CH2ONa+H2O=CH3CH2OH+NaOH
3.酯在酸、碱水溶液中水解，例如：CH3COOCH2CH3+H2O→△H+orOH-CH3COOH+CH3CH2OH
4.二糖、多糖的水解，例如淀粉的水解：（C6H10O5）n+nH2O→nC6H12O6(葡萄糖）
5.二肽、多肽的水解，例如H2NCH2CONHCH2COOH+H2O→2H2NCH2COOH
6.亚胺的水解 ArCH=N-Ph→(H20 H+) ArCHO+PhNH2

双水解
当弱酸的酸根与弱碱的阳离子同时存在于水溶液中时，弱酸的酸根水解生成的氢氧根离子与弱碱的阳离子水解生成的氢离子反应生成水而使两种离子的水解平衡向水解方向移动而互相促进水解，而水解完全。
例如:泡沫灭火器中的主要化学物质是碳酸氢钠与硫酸铝，互相促进水解生成二氧化碳气体和氢氧化铝沉淀，从而产生大量的泡沫。
3(HCO3-)+(Al3+)= 3CO2↑ +Al（OH）3↓
弱酸根离子与弱碱阳离子在水溶液中互相促进水解，水解程度增大。有些互促水解反应不能完全进行，有些互促水解反应能完全进行（俗称“双水解反应”）。那么，哪些弱酸根离子与弱碱阳离子在水溶液中互相促进水解反应能完全进行呢？由于中学化学教学中往往仅列出能发生“双水解反应”的一些例子让学生记住，学生较难掌握且不能举一反三、灵活运用；本文浅谈互促水解反应完全进行的条件及其推论，揭示其本质，以便该知识能较易被掌握和应用。
一.“双水解反应”发生的条件：
首先我们来分析Al3+与HCO3–在水溶液中为什么能发生“双水解反应”而Mg2+与CO32–或HCO3–却不能发生“双水解反应”？互相促进水解其水解程度增大,由于Al(OH)3溶解度非常小且H2CO3又不稳定易分解即生成的水解产物能脱离反应体系,根据平衡移动原理水解反应继续向右进行,直至反应完全进行；但Mg(OH)2溶解度比Al(OH)3大些，不容易脱离反应体系，则水解反应进行到一定程度就达到平衡，水解反应不能完全进行。由上不难看出: 生成的水解产物脱离反应体系是反应得以完全进行的重要原因. 因此, “双水解反应”发生的条件之一是：水解产物是容易脱离反应体系的溶解度非常小物质如：Al(OH)3、Fe(OH)3或H2、O2等极难溶的气体。当然，若互相促进水解程度非常大水解反应也可以认为完全进行。如：（NH4）2S几乎99.9%水解成NH3·H2O和HS-。
综上所述，双水解反应能否完全进行决定于两个因素：1.互相促进水解程度大小（包括物质本性、外界条件等的影响）2.水解产物的溶解度。
二.有关推论及其应用：
中学化学中常见的能发生“双水解反应”的离子对有：Al3 +与HCO3–、CO32–、HS-、S2-；Fe3+与HCO3–、CO32–；NH4+与SiO32-等。下面我们思考这样一个问题：
Al3+遇到比碳酸还弱的酸的酸根如：ClO-、SiO32-、AlO2-等会不会发生“双水解反应”呢？根据以上条件，答案是肯定的。实际上，由于Al(OH)3、Fe(OH)3溶解度非常小，比碳酸稍强的酸的酸根与Fe3+ 、Al3 +也能发生“双水解反应”。